Rezystancja sterowana elektronicznie, część 3

Ian Bell

Dodaj do źródeł

Kursy

Podstawy elektroniki

24 września 2026

W dwóch poprzednich odcinkach omawialiśmy wykorzystanie tranzystorów JFET (złączowych tranzystorów polowych) jako rezystorów sterowanych napięciem. Najpierw przyjrzeliśmy się podstawowym właściwościom tranzystorów JFET, które sprawiają, że nadają się one do realizacji tego zadania. Następnie omówiliśmy szczegóły dotyczące tłumików z regulowanym tłumieniem, w których tranzystory JFET zastępują jeden z rezystorów w dzielniku napięcia. Omówiliśmy wpływ charakterystyki tranzystorów JFET na konstrukcję i działanie tego układu, w tym wykorzystanie sprzężenia zwrotnego w celu zmniejszenia zniekształceń spowodowanych nieliniowością charakterystyk tranzystorów JFET. Na koniec przyjrzeliśmy się przykładowym układom, w których tłumik JFET jest połączony ze wzmacniaczami operacyjnymi w celu uzyskania wzmacniacza sterowanego napięciem, określanego skrótem VCA.

Poprzednia część

Spis treści

Następna część Toc right icon

1. Rezystancja sterowana elektronicznie, część 1 2. Rezystancja sterowana elektronicznie, część 2 3. Rezystancja sterowana elektronicznie, część 3

Takie wzmacniacze sterowane napięciem mają wiele zastosowań, zarówno w układach radiowych, jak i akustycznych. Mogą być wykorzystywane do automatycznej regulacji wzmocnienia w odbiornikach radiowych w celu dostosowania ich do zmieniającego się poziomu odbieranego sygnału. W układach akustycznych mają wiele konkretnych zastosowań, takich jak bramki szumów i układy wyciszające, które zmniejszają wzmocnienie wzmacniacza przy braku sygnału wejściowego, aby ograniczyć szumy, albo obniżają głośność dźwięków tła, gdy pojawia się sygnał główny (na przykład komunikat głosowy). Są również stosowane w syntezatorach muzycznych jako kształtowniki obwiedni, które określają, jak głośność każdej z zagranych nut zmienia się w czasie (na przykład jak długo nuta wybrzmiewa po naciśnięciu klawisza). Innym ważnym zastosowaniem wzmacniaczy sterowanych napięciem są kompresory dynamiki i limitery akustyczne. Na tych układach skupimy się w bieżącym odcinku, ponieważ, przynajmniej historycznie, jest to ważne zastosowanie tranzystorów JFET w roli rezystorów sterowanych napięciem. Obecnie przetwarzanie dźwięku realizuje się za pomocą nowoczesnych układów cyfrowych i odpowiedniego oprogramowania DSP, niemniej jednak warto zastanowić się, jak działają układy oparte na tranzystorach JFET.

Zanim omówimy budowę kompresorów i limiterów dźwięku, musimy opisać ich działanie i zdefiniować ich podstawowe właściwości, skupiając się na roli rezystorów zmiennych JFET w tych układach. Nie będziemy zagłębiać się w szczegóły projektowe ani w złożone warianty realizacji. Czytelnicy zainteresowani kompletnymi projektami kompresorów opartych na tranzystorach JFET znajdą wiele przykładów, przeszukując Internet.

Zastosowanie kompresorów i limiterów w akustyce

Sygnały akustyczne wykazują znaczne wahania amplitudy w funkcji czasu. Zakres tych zmian, od dźwięków najcichszych do najgłośniejszych, nazywany jest zakresem dynamiki sygnału akustycznego. W niektórych sytuacjach jest on na tyle duży, że stwarza problemy. Przykładowo, gdy najcichsze fragmenty nagrania są odtwarzane z wymaganym poziomem głośności, najgłośniejsze mogą osiągać poziomy niebezpieczne dla słuchaczy lub powodować nadmierne zniekształcenia we wzmacniaczach i głośnikach. Podobnie podczas konwersji sygnałów analogowych na cyfrowe przetwornik analogowo-cyfrowy ma określony maksymalny zakres dynamiki, który nie powinien być mniejszy niż zakres dynamiki przetwarzanego sygnału. Jeśli zostanie on przekroczony, wystąpią zniekształcenia sygnału. Inną sytuacją, w której zmiany amplitudy sygnału mogą stanowić problem, jest przełączanie między różnymi źródłami dźwięku, na przykład różnymi rozmówcami, wśród których jedni mówią znacznie głośniej od innych. Może to utrudniać odsłuch, nawet jeśli najgłośniejsze dźwięki nie powodują zniekształceń.

Kompresory i limitery akustyczne mogą rozwiązać te problemy poprzez zmniejszenie zakresu dynamiki sygnału, co pozwala uniknąć zniekształceń oraz zapewnia bezpieczny i przyjemny odsłuch. Urządzenia te można również wykorzystywać w bardziej wyrafinowany sposób, na przykład do modyfikowania brzmienia instrumentów muzycznych. Kompresja zakresu dynamiki sygnału może sprawić, że dźwięk będzie brzmiał głośniej, zwłaszcza gdy istnieje ograniczenie maksymalnej amplitudy szczytowej. W takim przypadku nie dochodzi do przekroczenia maksymalnego poziomu sygnału, co spowodowałoby zniekształcenia, ale rośnie jego wartość średnia, więc przy zachowaniu pozostałych parametrów bez zmian odczuwalna głośność także wzrasta. Wytwórnie płytowe przez lata stosowały kompresję dynamiki nagrywanego materiału dźwiękowego, aby stworzyć wrażenie zwiększonej głośności swoich produktów. Niestety często ma to negatywny wpływ na jakość odtwarzanej muzyki, w której dynamika jest zazwyczaj ważnym elementem dobrego odbioru. Na podobnej zasadzie materiał dźwiękowy w reklamach jest często silnie skompresowany i brzmi głośniej niż inne treści.