В регуляторах тембра обычно обеспечивают изменение уровня выхода (подъем или завал) на частотах 30 Гц и 12 кГц (относительно 1 кГц). Пределы регулировки традиционно ±12 дБ. Вращение ручек регулировки вызывает весьма сильные изменения тембра.Но давайте сделаем такой эксперимент. Установим на генераторе частоту 12 кГц, подключим его на вход усилителя и послушаем чистый тон с небольшой громкостью. Затем увеличим уровень сигнала на генераторе в 4 раза (+12 дБ). Что же мы услышим?
Громкость тона субъективно возрастет в лучшем случае в 2 раза. При неудачном расположении зоны прослушивания слышимый тон при увеличении сигнала может ослабеть или вообще пропасть. Это результат интерференции между прямой и отраженной от стен звуковой волной. Но мы перед этим говорили, что регулировка тембра очень заметно влияет на тембр звучания. Секрет открывается просто. Традиционные регуляторы тембра представляют собой фильтр 1-го порядка с очень пологой АЧХ.

При подъеме частоты 12 кГц на -И 2 дБ, на частотах 5…6 кГц сигнал возрастает на 6 дБ. Чувствительность слуха на этих частотах почти максимальна. Если предложенный эксперимент провести на частоте 5 кГц, то увеличение уровня в 2 раза на слух будет восприниматься усилением в 3-4 раза. Таким образом, поднимая высокие частоты, мы фактически усиливаем громкость в области частот 5 кГц. При этом музыка приобретает визгливый, режущий слух характер, а мы, по наивности, полагаем, что слушаем высокие частоты.

Схема регулятора тембра

От такой регулировки тембра надо отказаться. Можно предложить три варианта:

1. Исключить регуляторы тембра ВЧ совсем.
2. Ограничить подъем на 12 кГц уровнем +6 дБ.
3. Использовать регуляторы с более крутой характеристикой.

На низких частотах традиционные регуляторы тембра “портят” звучание заметно меньше, чем на высоких. Тем не менее, при подъеме появляется “бубнящий”, неестественный звук. На частоте 100 Гц традиционный регулятор тембра создает подъем +6 дБ.
Для преодоления этих недостатков предлагается регулятор тембра с крутым наклоном АЧХ. В нем используются резонансные контуры с повышенной добротностью.

Низкочастотный контур обеспечивает на частоте 100 Гц подъем +3,6 дБ. На высоких частотах использованы 3 разнесенных по частоте контура. В результате АЧХ в полосе от 12 до 20 кГц представляет собой горизонтальную немного волнистую линию. Размах волн — не более 1 дБ. На частоте 5 кГц подъем АЧХ не превышает +2 дБ. Такая АЧХ на слух оптимальна. Дополнительным преимуществом является спад АЧХ за пределами звукового диапазона даже в положении максимального подъема высоких частот.

Это весьма благоприятно сказывается на качестве звучания.
В регуляторе использована известная схема с дифференциальным каскадом на входе. Для лучшей линейности применены полевые транзисторы. Биполярные транзисторы VT2 и VT5 работают в качестве генераторов тока. На выходе — симметричный истоковый повторитель. Максимальный сигнал на выходе (до появления ограничения) — около 5 В. Обратите внимание на то, что регулировка тембра обеспечивает только подъем АЧХ. В левом (по схеме) положении регуляторов R7 и R10 АЧХ становится линейной.

АЧХ на ВЧ формируется контурами с катушками индуктивности L1, L2 и L3. Они намотаны на ферритовых кольцах М2000НМ К18х9х5, проводом ПЭВ-2 00,12 мм. L1 содержит 440, L2 — 345, a L3 — 250 витков. Контура имеют резонансы на частотах 12, 15 и 19 кГц. Низкочастотный контур с катушкой L4 намотан на 3-х склеенных вместе кольцах М2000НМ К20х12х6 проводом ПЭВ-2 00.12 мм. Обмотка содержит 2300 витков.

С помощью генератора и милливольтметра резонансные частоты контуров можно подогнать весьма точно. Для этого контур подсоединяется к движку регулировочного резистора без последовательного с контуром резистора. Изменяя частоту генератора, находим резонанс. При этом уровень сигнала на входе такой, чтобы на выходе было не более 1 В. Частота резонанса подбирается изменением количества витков катушек.

Для облегчения работы (сматывать витки проще) катушки вначале надо наматывать с некоторым избытком. Намотку контуров следует делать очень аккуратно, равномерно и послойно. При намотке кольцо поворачивается в одном направлении. Готовые катушки на плате помещены в стальной экран с толщиной стенок 1,5 мм. Емкость С8 составлена из нескольких параллельно соединенных конденсаторов К73П-3.

С особенностями подбора полевых транзисторов и настройки можно ознакомиться в [1]. Напомню только о том, что начальный ток стока полевых транзисторов должен быть в 1,5…2 раза больше тока в статическом режиме (указан на схеме). Ток транзистора VT4 устанавливается подбором R17, транзисторов VT6, VT7 — резисторами R21, R22. Окончательная настройка режима по постоянному току производится переменным резистором R19 по нулевому напряжению между стоками транзисторов дифференциального каскада.

Регулировка высоких частот при прослушивании музыки с описанным регулятором малоощутима. Это может несколько озадачить слушателя. Где же высокие частоты? Но так и должно быть! Просто мы привыкли появление “визгливого” звука принимать за подъем высоких частот. К сожалению, коэффициент гармоник регулятора тембра не измерялся, но надо полагать, что он весьма низок.

В заключение хочу обратить внимание читателей на то, что схема регулятора соответствует схеме входной части усилителей мощности с дифференциальным каскадом на входе. Для тех, кто строит усилители мощности с таким входом, рекомендую делать регулировку усилителей не по нулевому напряжению на выходе усилителя, а именно по нулевому напряжению между коллекторами транзисторов дифференциального каскада, что означает выравнивание тока в обоих транзисторах.

Это самый простой и эффективный способ снижения нелинейных и интермодуляционных искажений в усилителе мощности. Дело в том, что дифференциальный каскад обладает сравнительно узким динамическим диапазоном входных сигналов. Даже небольшой его перекос “загоняет” транзисторы на нелинейный участок их входной характеристики. Если транзисторы подобраны идентичными, то выравнивание тока одновременно устанавливает нулевое напряжение на выходе усилителя.