Регулятор усиления — Fader

Регулятор усиления традиционно считается одним из самых важных элементов линейки, хотя сегодня его роль отходит в радиовещании на задний план и скорее эпизодическая, чем главная.

	Рис.1. Потенциометр в качестве регулятора коэффициента передачи
Рис.2. Регулятор на основе управляемого напряжением усилителя – Voltage Controlled Amplifier

Регулировать усиление (точнее, коэффициент передачи) можно с помощью потенциометра (рис.1). Обычно используют потенциометр с экспоненциальной зависимостью сопротивления от положения движка, и его шкала оказывается линейной в дБ. Знающие люди высоко ценят звуковые преимущества классического резистора, но нельзя забывать и про недостатки. Резистивный слой в потенциометре довольно быстро изнашивается, ухудшаются контакты, в результате возникают шорох, щелчки, рассогласование каналов в стереолинейках.

Гораздо менее чувствителен к износу резистора второй способ, основанный на использовании VCA — Voltage Controlled Amplifier (рис.2). Конденсатор в цепи управляющего напряжения обеспечивает сглаживание неизбежных при регулировании помех, в результате устройство сохраняет работоспособность вплоть до полного износа потенциометра. В числе недостатков VCA можно отметить существенную зависимость искажений от коэффициента передачи, но в радиовещании это не мешает.

В качестве примера можно привести одну из специально разработанных для использования в профессиональной аудиотехнике интегральных микросхем: управляемый усилитель SSM2018 (фирма Analog Devices). SSM2018 имеет диапазон изменения коэффициента усиления около 140 дБ, отношение сигнал-шум 117 дБ, коэффициент нелинейных искажений менее 0,01%. Производит целую линейку VCA-регуляторов THAT Corporation, по объективным параметрам эти микросхемы близки к продукции Analog Devices. В пультах можно увидеть микросхемы серии THAT 215Х: 2150А, 2151, 2155.

Регуляторы на основе VCA хорошо себя зарекомендовали, вы их найдете и в почти игрушечных пультиках, и в консолях от Allen & Heath.

Рис.3. Регулятор на основе матрицы резисторов. На рисунке приведен фрагмент упрощенной схемы регулятора.
1 ZCEN – zero crossing enable 2 CS – chip select 3 SDATAI – вход серийных данных 4 VD+ – Питание цифровое + 5 DGND – Цифровая земля 6 SCLK – вход Clock 7 SDATAO – выход серийных данных 8 MUTE 9 AINR – вход правого канала	10 AGNDR – земля правая аналог 11 AOUTR – выход правого канала 12 VA+ – питание аналоговое + 13 VA- – питание аналоговое - 14 AOUTL – выход левого канала 15 AGNDL – земля левая аналог 16 AINL – вход левого канала

Хорошие показатели имеют электронные регуляторы усиления на основе переключаемых резисторов (рис.3). Образцы класса «стандарт» или home, такие, например, как CS3310 (компания Cirrus Logic), позволяют изменять коэффициент передачи от -95,5 до +31,5 дБ с шагом 0,5 дБ при коэффициенте нелинейных искажений (THD) менее 0,001% и динамическом диапазоне 116 дБ. Изделия, предназначенные для профессионального применения, имеют еще более высокие параметры. Совместимая с CS3310 по выводам и командам управления интегральная схема PGA2311 (фирма Burr-Brown) имеет THD менее 0,0002% и динамический диапазон 120 дБ.

Искажения, вносимые дискретными регуляторами в сигнал, определяются качеством электронных ключей и операционных усилителей и существенно меньше зависят от температуры и остальных дестабилизирующих факторов. Единственный недостаток — неизбежные помехи при регулировании, ведь коэффициент передачи изменяется скачками.

Для управления дискретными регуляторами обычно используется шина I2C, что является и достоинством, и недостатком одновременно. Возможность управления по шине от центрального процессора решает вопросы автоматизации, но для обычного управления с помощью ручки нужно преобразовать ее положение в код шины I2C. Задача не столь и сложная, но в дополнение к потенциометру появляется АЦП и преобразователь напряжение-код.

С фейдером связан и упомянутый выше «автостарт». Специальный датчик, механический, магнитный или даже оптический, срабатывает при введении движка регулятора. Исполняющая цепь автостарта обычно гальванически развязана с помощью электромеханического реле или оптрона; она предназначена для автоматического включения источника сигнала или, например, отключения акустических систем в студии при включении микрофона.