杜比BC降噪集成电路HA12058

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目前国外高级的录音设备及高档的录音卡座中均配备了杜比降噪系统,其中较早期的机器只有杜比B,而近期的高档机均同时备有杜比B及C,杜比B、C可以说是高档机的一个标志。然而目前国内的中高档组合音响中,使用杜比B的仍较少,使用杜比C的则更少见。国内的音响发烧友中不乏摩机的高手,但自制的录音座中常因为找不到专用的杜比B、C降噪集成电路而发愁。本文介绍一种日本山水牌高级音响设备上使用的杜比B、C降噪集成电路HA12058,它是日本日立公司的产品,电路采用双列直插28脚封装,每块集成电路处理一个声道的信号,故双声道共需2块上述集成电路。

电路的主要特点:录音、放音的切换以及降噪类型的切换,全部采用内部电子开关构成。其中杜比B、C及不降噪的转换仅用一个单刀三掷开关转换,转换简单。当开关处于高电平时电路为杜比C型,开关处于中等电平时为杜比B型,低电平为不降噪。录放音的切换亦只须一个单刀双掷开关即可,开关置高电平时为录音,低电平为放音。杜比B、C降噪采用同一套外部元件,因而杜比B、C的转换不用调整及更换外部元件。本电路具有信噪比及增益高、外部元件少、采用全波整流等优点,全电路只使用一个固定电感,其余则全是普通的阻容,因而安装取材容易。本电路无需调整便能正常工作(需调整的仅是输入电平)。最大降噪量(C型)为19.6dB,不降噪时的谐波失真约为万分之三,进入杜比C型降噪状态时约为万分之七,这个附加的失真才万分之四,可见本电路的失真是极小的。

此外,本集成电路还有增益可达25dB的线性放大电路,且在电路反相输入端及输出端之间预留了引脚,可以方便地改变负反馈电阻以改变电路的增益,使电路能适用于各种不同的盒式录音座的改制。电路还特别增设了防饱和电路(Anti-saturation circuit),可防止使用杜比C时磁带产生高频饱和的可能性,使得高频特性得到进一步的改善。为防止杜比C电路的处理误差,集成电路内还加上频谱偏移电路(Spectral Skewing Circuit),它对窄带节目源,可防止杜比C误动作。有关电路的主要工作参数参见附表。

图1
图1 🔍原图 (1165×984)

杜比降噪原理:常用的盒式录音磁带由于受走带速度的限制,录音的电平不能太低,太低则无法掩盖磁带的本底噪音。所谓本底噪音是一种磁带所固有的“嘶嘶”声;另一方面,录音电平也不能太高,太高了会产生磁饱和而导致信号波形畸变。受这最低及最高录音电平的限制,一般的磁带所能录到的音乐信号的动态范围亦只有50—60dB,而一般的声源的动态范围可达100dB以上,如果不采取措施,录音带将无法满足要求。

杜比B型降噪系统是采用在录音时,对低电平的高频信号给予提升,使有用信号的电平大大高于噪声电平,而在放音时则对高频信号给予衰减,这样如果互补得恰当,则信号频谱仍可保持原状,不会产生畸变,但在对高频信号衰减的过程中亦衰减了噪音电平,使得噪音电平大大降低,从而提高了信噪比。换句话说,在录音时,就可以用较低的电平去录音,亦相当于加大了录放音的动态范围。杜比B的降噪量约10dB,杜比降噪开关大约在500Hz开始动作。故杜比B只能降低中高频段的噪声,对低频段的噪声是无能为力的。

图2
图2 🔍原图 (1339×1073)

杜比C是在杜比B的基础上发展起来的一种高级民用降噪系统。从图1中可以看到,HA12058的内部其实就是由两级功能基本一样的杜比B型降噪电路构成,选择杜比B降噪时,只使用其中一级降噪电路,而选用杜比C时同时使用两级电路串联降噪,故降噪量可达20dB,这从附表中也可以看出来。但杜比C又不仅仅是两级杜比B的简单的串联关系,杜比C除包含一级杜比B降噪电路外,另外串联进去的第二级降噪电路的时间常数与第一级不同,同时所处理的电平亦不相同。由于录放时均采用同一套电路,故录放特性是互补的,综合的频响特性趋于平坦。杜比C的动作频率约在100Hz开始,所以降噪频段包括低频段在内,故与杜比B比较,可降噪的范围加宽了。

电路的使用安装及调试:本集成电路的内部由两级降噪电路、电源供给电路、输入输出放大电路、杜比B/C切换电子开关电路及录/放切换电子开关电路构成。其中第7脚为杜比电平测试点,本电路严格规定为580mV,主要供调整时用。测试电路见图2,实用电路可依据测试电路进行设计,一般除转换开关外不必作任何的改动。在选用元件的过程中,与时间常数有关的元件是R7、R9、R27、C12、C13、R19、C27、R18及L1,这些元件希望能选择误差小且工作可靠的元件,电阻可选误差为±1%的碳膜电阻,能有金属膜电阻则更好。电容可选误差为±5%的,其中C13宜选用涤纶电容,其余可选瓷介电容或电解电容。L1的电感量较大,可采用磁芯密绕后外加磁环构成。具体的绕制参数见图2。电路的元件不须作任何调整,只要焊接正确、元件数值正确,一般电路是会进入正常工作状态的。

图3
图3 🔍原图 (1741×921)

然而,降噪效果的好坏则与输入的录、放信号的电平有密切的关系,输入的录放电平不合规定,有可能使电路的性能变坏,甚至起不到降噪的作用。所以本电路的调整归结起来就是调整输入信号的电平。本电路在使用时是接于盒式录音座的均衡放大级输出或录音放大器输出与低放电路之间,在调整杜比电平之前,首先假定录音座的均衡放大器、录音放大器、偏磁振荡器等电路都是正常的。如不正常,先参考其它书籍使录音座正常后再调整杜比电平。由于HA12058的输入输出线性放大电路的电压增益约25dB,从第1脚或第4脚输入而经过放大后的杜比电平为580mV,25dB约等于17.8倍,故第1或第4脚的输入电平约32mV便可满足要求。

放音时,把录放开关置放音状态,在盒座内放一个0dB基准测试信号(频率为315Hz,磁平为250nWb/M),调节录音座的放音均衡级放音回路的增益调整微调电阻,使集成电路第7脚的电平为580mV即可,固定微调电阻即告放音调整完毕。

录音时,把录放开关置录音状态,从麦克风插座输入一个1mV、315Hz的信号,调节均衡放大器的录音回路的增益调节微调电阻,使集成电路第7脚的电平为580mV,固定微调电阻,然后调整录音放大器的输入信号或本级的增益,使盒座内的磁带能录到200nWb/M为止,则录音的杜比电平亦调整完毕。

由于各种不同的录音座或录音机的具体电路及连接形式不尽相同,故调整时可参考其它的有关书藉或仿照本文介绍的调整办法处理。(王辉)