Tónový korektor Baxandall vs. Federmann - srovnání

Úvod

Zapojení zpětnovazebního korektoru Baxandall je vcelku známé a hojně využívané, ne všechny konstrukce jsou však vhodné. Konstruktéři se dopouští mnoha chyb a panuje mnoho mýtů.

Jde o obdobné zapojení, které jsem uvedl v článku MC a MM přenosky nejenom RIAA standardy, kdy je celková zpětná vazba tvořena kombinací prvků Z1 a Z2.

Primárně jako invertující zesilovač nyní používám i Zesilovač 500W/1000W, HQQF-55-506W-5-1. Zapojení bylo použito i u Korekční zesilovač „zapojení Federmann“ a Hi-Fi předzesilovač HQQF-55-506Kst.

Princip a vlastnosti

Jak jsem již v úvodu zmínil budeme se zabývat dvoupásmovým zpětnovazebním korektorem, zapojeným v záporné zpětné vazbě, kdy zesilovač pracuje jako invertující. Popis bude soustředěn na OZ, který však může být realizován i jako diskrétní viz Korekční zesilovač „zapojení Federmann“:

1. Napěťové zesílení je přibližně dáno vztahem Au=-Z2/Z1.
2. Zkreslení je přibližně dáno vlastní linearitou použitého OZ, podělenou rezervou zisku, viz Vliv rezervy zisku na zkreslení. V případě použití jedno či více tranzistorového zesilovače viz TW40 již není možné dosáhnou slušných vlastností, stejně jak při použití pomalých OZ.
3. Šumové vlastnosti záleží na vlastnostech použitého OZ a šumového napětí na odporu, který je součtem R1+paralelní kombinace Z1 a Z2. Teto problematice bude brzy věnován vlastní článek.

Původní zapojení

Původní zapojení popsal By P. J. BAXANDALL v textu Negative Feedback Tone Control, nejde o nic jiného, než využití frekvenčně závislé celkové zpětné vazby:

Volba dělící frekvence

Jedním z hlavních úkolů při návrhu, je volba dělící frekvence, jak si ukážeme není to jednoduché se správně rozhodnout, pokud nechceme použít například 14 pásmový Gyrátor - ekvalizér:

1. Lidský sluch vnímá nárůst frekvence do cca 800Hz jako lineární a nad tuto hranici spíše logaritmicky.
2. Lidský sluch má v závislosti na hlasitosti silně nelineární vlastnosti, viz přiložené charakteristiky.
3. Většina elektroakustických záležitostí je vyjadřována ve vztahu k frekvenci 1kHz.

Velikost zdvihu a jeho průběh

Stejně jak volba vhodné dělící frekvence, není jednoduchá ani volba samotného průběhu a požadovaného zdvihu či poklesu:

1. Korektor by měl přednostně korigovat odlišnost akustických vlastností poslechového prostoru, jehož vlastnosti se mění převážně lineárně s frekvencí. Řešení různých nežádoucích rezonancí ponechme spíše na stavební akustiky, či na zcela samostatné řešení, toho či onoho prostoru.
2. Korektor by měl mít možnost reagovat na nelineární vlastnosti sluchu v závislosti na hlasitosti. Těmto vlastnostem je zapotřebí uzpůsobit jak průběh tak dělící frekvenci, případně ještě přidat fyziologickou regulaci hlasitosti.

Alternativy a úlety

Dále se můžeme podívat na různé alternativy a úlety. Vypustíme-li řadu pasívních korektorů, které mnozí použili, jako východisko z nouze, neboť neuměli řádně sestavit zpětnovazební korektor, u kterého by bylo možno nastavit rovnou charakteristiku, v konečném důsledku výrazně sníží úroveň signálu, aby musela být následně zesílena se všemi důsledky nárůstu zkreslení a šumu.

Zůstanou nám jenom korektory zpětnovazební, které jsou více či méně odvozeny od korektoru Baxandall.

Za povšimnutí stojí i jakýsi "úlet" v podání DPA550, kde již ani nejde o korektor, ale o zdůraznění kmitočtu 17kHz a 30Hz. Toto zdůraznění je na samém okraji slyšitelného pásma a těžko určit, zda mělo korigovat nedostatky reproduktorové soustavy či sluchového orgánu posluchače.

Dále je nutno dodat, že obdobné pásmové propusti lze využít jako filtru Prezence, ale ten je nutno naladit na kmitočet v rozmezí 3÷4kHz.