为了降低噪声提高信噪比,国外的中高档收录机普遍采用了杜比降噪电路。带有杜比降噪电路的收录机必须使用经过杜比系统录制的原声磁带放者才能达到降噪的目的。为了保证杜比磁带的互换性和通用性,杜比实验室对杜比电路的输入、输出电平作了严格规定。这样经过杜比系统录制的磁带(磁带盒上印有图1所示的符号)就可以在任何一台带有杜比电路的录音机上放音了,不仅可以取得良好的降噪效果,信号也不会产生频率失真。由于杜比电路的输入输出电平有严格的限制,给整机电路设计带来许多麻烦。再加上我国到目前为止还没有生产出经过杜比系统处理的原声磁带,因而在普通收录机上采用杜比电路目前还为时尚早。

本文介绍一种动态降噪电路(简称DNR),这种降噪电路可以对未经杜比系统录制的原声磁带进行降噪。由于电路简单,调整方便,对整机的其他电路要求不高,比较适合在各类国产收录机中推广。
大家知道,人耳有一种掩蔽效应,当一个大信号和一个小信号同时存在的时候,人耳只能听到大信号,小信号被大信号掩蔽而不被人耳察觉。如果能设计出一种电路,当有信号时依靠信号中的高频成分来控制一个低通滤波器的通带,信号频率越高幅值越大通带就越宽。这时信号无损失地通过滤波器,尽管此时人耳最敏感的(2~10)KHz的噪声也通过了,然而由于上述人耳掩蔽效应而感觉不到噪声的存在。当信号中的高频成份频率不高幅值不大时,低通滤波器的通带随之变窄,这时信号损失不大而噪声却被衰减。当无信号或信号中无高频成份时,滤波器的通带变得很窄,(2~10)KHz的噪声被低通滤波器“堵截”而不能通过,这样不就实现降噪了吗?
动态降噪集成电路LM1894就是利用上述原理实现降噪的。图2是其内部方框图。它的内部有主副两个通道。主通道由两个跨导放大器和两个运算放大器构成两个通带可变的低通滤波器。副通道由加法器、副通道放大器、峰值检波器、电压-电流变换器组成。

录音机前置放大器(或线路输出放大器)输出的左右声道信号分别由2和13两脚送入降噪电路。左、右两路信号分别进入左、右可变通带低通滤波器。左、右输入信号也同时被送入副通道的加法器。加法器输出的和信号由5脚输出,经C\(_{5}\)、W、C6再从6脚送给副通道放大器。经过放大的信号又从8脚输出,经C\(_{6}\)再由9脚进入峰值检波器,检波之后的直流信号送到电压-电流变换器,通过变化的电流控制主通道的跨导放大器,从而使低通滤波器的通带变化(如图3)。主通道的信号从4脚,11脚输出。

图2中的W是灵敏度调节电位器,用来调整降噪电路的灵敏度。C\(_{1}\)、C10、C\(_{14}\)是滤波电容。C5、C\(_{13}\)、C2、C\(_{9}\)、C6是耦合电容,同时C\(_{6}\)与副通道放大器的输入阻抗又构成高通滤波器。C9与峰值检波器的输入阻抗也构成高通滤波器。电压-电流变换器的输出电流大小取决于信号中的高频成分的频率和强度。当输入信号中含有高电平(高于噪声电平)的高频成分时,变换器的输出电流就大,主通道的低通滤波器的通带就变宽。反之当信号中高频成分的频率和电平较低时,主通道的低通滤波器通带就变窄。当没有高频高电平的信号只有低电平的噪声时(如磁带上两个曲子之间的空白段),主通道的通带就变得很窄。这样主要分布在2KHz~10KHz范围的噪声被衰减或堵截住通不过去,从而实现了降噪的目的。
图4是LM1894的一组频响曲线。它是这样测出的:断开C\(_{6}\),从6脚分别输入幅度为2mV,频率为100Hz、500Hz、1000Hz、5KHz、8KHz的五个信号作为参变量(代表音乐信号中对通带起控制作用的信号)。对应每一个参变量测一次主通道的频响曲线。可以看到参变量为8KHz时,主通道的带宽为20KHz,而参变量为100Hz时主通道的带宽还不到1KHz。从曲线也可以看出动态降噪电路是利用信号中的高频信号控制主通道的带宽来实现降噪的。

当然这种电路也有一定缺点,当信号中的高频成分与噪声电平相比不够强时通带不能展宽,造成低电平的高频成分也被衰减,从而引起一定的频率失真。但是人耳对程度不大的频率失真是很迟钝的,人耳对噪声却很敏感,所以可以说动态降噪电路是以难以感觉到的频率失真换取了信噪比的明显提高。
使用LM1894动态降噪电路有一点应该注意,就是降噪电路必须放在音调、音量控制级的前面(见图5),否则音调、音量的变化会影响动态降噪电路的调整。LM1894的主要参数见附表,印板走线见图6。由于外电路十分简单,只要外围元件质量能保证,焊好之后就可以工作。调整的方法如下:用一盘原声磁带放音,降噪电路输入端的信号电平约几十至几百毫状。然后用一盘录过音但节目已被抹掉的磁带放音。先将K(见图2)合上,此时相当于降噪电路的通带展宽。把录音机的音量开足,高音提到最强,低音衰减到最弱。扬声器中发出明显的噪声。再将K断开,灵敏度电位器W调到使滑动臂接地的位置,这时降噪电路的通带最窄,噪声明显降低。慢慢调整W,直到扬声器中噪声刚刚明显增大时为止。此时可对降噪效果进行一次测量。将K合上时测一次扬声器接线两端的噪声电压,将K断开再测一次扬声器两端的噪声电压,把两次噪声电压的数值相除,换算成分贝值。这个分贝值就是降噪的效果。一般应为10dB左右。灵敏度电位器的调整是十分重要的。灵敏度调得高,小信号也能使通带变宽,但如果灵敏度调得过高,则磁带的本底噪声就能将通带展宽,降噪电路不起作用。反之,如灵敏度太低,则强度较弱的高频信号不能使通带展宽,造成频率失真过大。灵敏度电位器要反复调整,反复试听,直到满意为止。



动态降噪的应用范围比杜比降噪宽得多,它不但对磁带放音起降噪作用,还可对收音机、电唱机等各种频带较宽的放音设备实现降噪。由于动态降噪电路的增益为零dB,对它前后的接口电路无甚要求,故可以很方便地加入到任何一种现成音响设备中去。这一优点是杜比电路无可比拟的。技术关键是根据音响设备本身的本底噪声调整灵敏度电位器。对于调频收音机,要把接收无调制的弱信号时的噪声作为本底噪声。(高连鹏 识途)