Radiotechnika

Poczytaj też

Głośniki Odbiór radiowy Pomiary Projekty RLC Software Sygnały Technika antenowa Transceivery uC Wzmacniacze audio

Article Index

Page 3 of 12

Analiza teoretyczna

Sercem kompresora dynamiki KD-1 jest VCA, który w zasadzie jest tłumikiem (skrót może pozostać bez zmian – Voltage Controlled Attenuator). Jego elementem składowym jest blok o regulowanym tłumieniu w zależności od szerokości impulsów zrealizowany w technice impulsowej C-przełączane, nazwijmy go TCA (Time Controlled Attenuator). Zasada działania TCA została pokazana na rys. 3.

Rys. 3a. Schemat działania TCA w KD-1
Rys. 3b. Fazy pracy TCA w KD-1 (na rysunku pominięto fazę 4-tą z wyłączonymi wszystkimi kluczami)

TCA taktowane jest 4-fazowym zegarem o częstotliwości co najmniej 8 razy wyższej od maksymalnej częstotliwości akustycznej kompresora. Kolejno następują w nim fazy:

  • ∅1: Ładowanie kondensatora C do wejściowego napięcia E (próbkowanie wejścia).
  • ∅2: Rozładowanie C przez rezystor R do napięcia tym niższego, im oczywiście dłuższy jest czas rozładowania. Mamy tu zależność A(t) tłumienia od czasu trwania tej fazy (im czas t dłuższy, tym tłumienie A większe).
  • ∅3: Przeładowanie UC do wyjściowej pojemności CO, na której odkłada się napięcie wyjściowe TCA.
  • ∅4: Strefa martwa: Rozłączone wszystkie klucze dla stłumienia ew. przesłuchu pomiędzy fazami ∅3 i ponownej ∅1. Taki przesłuch mógłby mieć miejsce na skutek nieidealności przełączeń tj. gdyby istniał niezerowy przedział czasu od załączenia fazy ∅1 do wyłączenia fazy ∅3 – wówczas przez ten krótki czas całe E przechodziłoby na wyjście TCA (szpilka dużego napięcia).

Istota działania TCA polega więc na zmianie jego tłumienia A pod wpływem zmian czasu t trwania fazy ∅2 (im dłuższy t, tym większe A). Jednak co ważniejsze, zmiany te są logarytmiczne lub inaczej ujmując liniowe w skali dB lub jeszcze inaczej – mają stały współczynnik w dB/s (decybeli na sekundę). Jeśli uniezależnimy pracę pozostałych faz od czasu ich trwania, możemy operować zmianami okresu podstawy czasu całego 4-fazowego zegara, co zostało zrealizowane w KD-1. W istocie wystarczy zapewnić poprawność pracy pozostałych faz dla najkrótszego okresu zegara.

Krzywa rozładowania z początkowego napięcia E kondensatora C przez rezystancję R (τ = RC) jest opisana klasyczną zależnością

(1)

Tłumienie A układu z rys. 3 zależy od czasu rozładowania kondensatora C. W praktyce okres zegara będzie się zmieniać pomiędzy dwiema ustalonymi niezerowymi wartościami, z których wynikają niezerowe skrajne czasy t1 i t2 (t1 < t2) trwania fazy rozładowania ∅2, odpowiednio dla najmniejszego (początkowego) i największego tłumienia A. Rozważmy więc stosunek tłumienia TCA dla dwóch czasów t1 i t2

Jego postać jest identyczna jak dla bezwzględnego czasu t (dla t1 = 0). Teraz przejdźmy na różnicę tłumień w dB:

(2)

Jak widzimy A(Δt) [dB] jest funkcją liniową o stałym współczynniku nachylenia 8.69/τ dB/s – wystarczy, że później dodamy blok generatora z liniową funkcją zmiany okresu od napięcia T(U), a uzyskamy pożądaną liniową funkcję A(U) [dB] (patrz wyżej omówione cechy). Przy projektowaniu kompresora będziemy wyliczać stałą czasową τ z zadanych A i Δt, czyli ostatecznie interesować nas będzie przekształcona postać wyrażenia (2)

(3)

Powyższy wynik dotyczy tłumienia A addytywnego względem tłumienia początkowego dla zmiany czasu rozładowania Δt. To tłumienie początkowe praktycznie jest rzędu kilku dB i wynika z:

  1. Niedoładowania kondensatora C w fazie ∅1. Jest to do pominięcia z powodu małej rON kluczy.
  2. Zasadniczego tłumienia początkowego fazy ∅2 dla t = t1 we wzorze (1), w praktyce jest to największy składnik początkowego tłumienia TCA.
  3. Przeładowania części ładunku kondensatora C do CO ze wzmocnieniem napięciowym C / (C + CO) < 1. Nawiasem mówiąc faza ta jest klasycznym tłumikiem w technice C-przełączane.