用动态滤波器减小电唱机噪声

🏠 首页 《无线电》杂志 1983年 🔗 第9期 🔗 第11页 分类:“现代家庭电子制作”电视讲座辅导材料 🔗 王成树 🔗

一般普及型电唱盘,当用台式收音机低放部分放唱时,由于收音机低放级的频率范围并不宽,听起来噪音并不明显。但是当用高传真扩音系统播放上述信号时,由于扩音系统频率范围很宽,唱盘转动不平稳引起的低频隆隆声、唱片上尘埃及静电引起的沙沙声也会被放大后播出,特别是在唱片上两个节目间隙期间,噪音更为显著。本文向大家介绍一种较简单的动态滤波器,它能较显著地减小唱片上两个节目之间的噪音,而又不影响节目的频响。

电路原理

唱片上两个节目之间的噪音波形一般如图1所示,它是一个基频为50赫的不规则波形,波形上面叠加有不很规则的尖脉冲。噪音幅值的大小与电唱盘的质量有关,其峰峰值(不包括尖脉冲)一般在几十毫伏到一百毫伏左右。在有音乐信号时,拾音头输出电压的有效值一般都在200~500毫伏范围甚至更高一些。本电路设计的中心思想就是使滤波器具有如下功能:当输入信号较小时,滤波器频带很窄,可以滤除信号通频带以外的唱机噪音。随着输入信号的增大,滤波器通频带逐渐自动加宽。当输入信号超过某一电平后,滤波器则保持很宽的频带,使放音频带完全不受滤波器影响。由于这种滤波器的通带特性是随输入电平大小而变化的,所以称之为动态滤波器。

图1
图1 🔍原图 (501×287)

图2为我们常见的RC滤波器,图2a为高通滤波器,图2b为低通滤波器。这类滤波器在-3分贝时的截止频率为f\(_{C}\)=\(\frac{1}{2}\)πRC,当电容C值固定时,改变R阻值,就能使fC随之变化。为了获得f\(_{C}\)值能随输入电平大小而变化的特性,可以看出,只要能找到一种特殊的电阻,使其阻值能随输入电平大小而变化就行了。我们知道,场效应管在VDS值很小时,其源漏电阻可表示为R\(_{DS}\)=R0/(1-K\(_{1}\)·Vgs)。式中R\(_{0}\)代表Vgs=0伏时源漏极之间的电阻,K\(_{1}\)是一个与管子类型有关的常数,Vgs代表栅源电压。经实测,3DJ6F的压控电阻特性如图3所示,此种型号的场效应管的R\(_{0}\)一般为800~1000Ω,K1≈2.5~3。这样,当场效应管型号确定后,只要适当改变V\(_{gs}\)值,则可以得到不同值的RDS。我们将这样的场效应管当成一个压控可变电阻,用于如图2所示的高通和低通滤波器中,再加上一些辅助路,就组成了如图4所示的动态滤波器。

图2
图2 🔍原图 (504×186)
图3
图3 🔍原图 (406×430)
图4
图4 🔍原图 (841×358)

图4中,BG\(_{1}\)、BG2是带自举作用的两级射极跟随器,其输入阻抗高达兆欧级,可以与晶体唱头输出信号很好地相匹配。BG\(_{3}\)是一级放大器,W1是增益调节电位器。C\(_{6}\)、C8、D\(_{1}\)、D2组成了一个倍压整流电路,信号经BG\(_{3}\)放大后,经过倍压整流,在C8上产生一个上负下正的电压,这个电压值是随信号大小而变化的,用以去控制BG\(_{4}\)、BG6两只场效应管的栅极电位。C\(_{5}\)、R10,BG\(_{4}\)组成压控高通滤波器,R15、C\(_{12}\)、BG6组成压控低通滤波器。当输入信号很小时,虽然经BG\(_{3}\)放大,但仍不足以使D1、D\(_{2}\)充分导通,整流效率很低,A点的电位接近于零伏,这时BG4、BG\(_{6}\)栅极处于零偏置状态,其RDS≈1千欧,因而压控高通和压控低通滤波器的截止频率分别近似为350赫和3000赫左右,此时可将低于350赫和高于3000赫的干扰噪音有效地切除。随着输入信号增大,D\(_{1}\)、D2开始导通,经过整流后,A点对地之间开始产生一个负电压,于是BG\(_{4}\)、BG6的R\(_{DS}\)值逐渐增大。压控高通滤波器的等效电路见图5a,压控低通滤波器的等效电路见图5b,通过分析可以证明,当RDS↑时,高通滤波器的截止频率f\(_{C高}\)向低端扩展,压控低通滤波器的截止频率fC低将向高端扩展,于是整个动态滤波器的通频带就自动地随输入信号的增大而展宽。当信号大到某一电平时,A点对地电压将比BG\(_{4}\)、BG6的夹断电压更负,BG\(_{4}\)、BG6相当于开路,此时这个动态滤波器就仅起阻抗变换作用了。

图5
图5 🔍原图 (426×277)

业余调试方法

读者可根据图4自行设计印制板。焊接组装好以后,先不接入输入信号,而是接通电源,测试各级晶体管的发射极对地电压,通过调整图中带“*”号的偏置电阻,使其基本上符合图4中数值,工作点就算调好了。然后按下述步骤调整通频带特性。

1.把电唱盘拾音头输出信号直接加到原高传真扩音机音调控制级输入端,并且把高、低音提升和音量都开到最大。选一张同一面有几个节目的音乐唱片,先把唱针放在唱片音槽尾部的空槽中,听听喇叭里噪声的大小,并用500型万用表的交流电压10伏档测试喇叭两端的噪声电压值。

2.把动态滤波器加到电唱盘拾音器输出端与扩音机音调级输入端之间,唱针仍然放在音槽尾部的空槽中。调节W\(_{1}\),用500型万用表的直流10伏档(其内阻为200千欧)或其它内阻较高的直流电压表监测A点对地电压,使之降到0.3伏以下。此时喇叭中的噪声应比未加滤波器时明显减小。如果噪声减小不明显,可适当减小C5和加大C\(_{12}\)的容量。

3.把唱针放在唱片上有音乐信号的音槽中,用万用表监测A点对地电压,在整个有音乐信号的大部分时间内,A点对地电压值应保持在-2~-3伏,其电压绝对值应基本接近或超过BG\(_{4}\)、BG6的夹断电压。音乐信号的高低音应与未加滤波器时听起来基本一样丰富。

4.当唱针从音乐信号的音槽中走到节目间隙的空槽中时,音乐信号一完,就会听到一非常短暂的噪声,然后喇叭中就应变得相当寂静。如果此时噪声相当明显,则说明控制电压产生器部分的时间常数太大,可通过适当减小C\(_{8}\)容量来解决。C8容量也不能太小,否则音乐信号响度变化较大时会出现一种阵风似的呼呼声(即唱机噪声断断续续地出现)。由于每人用的电唱盘质量各不相同,所以图4中的C\(_{5}\)、C8、C\(_{12}\)数值仅供参考,具体取多大数值应通过试听来决定。

元件选择及使用注意事项

电路中的所有晶体管都可以用β≥30的各种小功率处理硅管。D\(_{1}\)、D2选用一般2AP型二极管;BG\(_{4}\)、BG6选用结型场效应管,要求其夹断电压大于2.5伏。此滤波器只能加装在扩音机音调级输入端前面,不能设置在音量电位器之后,否则当调节音量时对通频带特性也会带来影响。至于电源、印制板的排列等,读者可根据已有放大器的情况灵活处理。

使用这种动态滤波器播放语言类唱片时,可能出现在说话间隙期喇叭中十分安静,但一开始说话,由于通频带马上加宽,唱机噪声忽然增大的现象,听起来说话声中夹有吹风似的呼呼声。出现这种情况时,可将扩音机的音调节电位器调到高、低音衰减位置,可降低噪音影响。 (王成树)