Динамические шумоподавители

Динамические шумоподавители (или динамические фильтры) широко применялись в магнитофонах к распространению компандерных систем (Dolby, ANRS, dbx, Telcom, HighCom и др.). /шум и качество передачи сигналов малого уровня.

Компандерные системы обрабатывают сигнал как в процессе записи (передачи), так и при воспроизведении (приеме). Эти обработки являются "зеркальными", поэтому выходной сигнал восстанавливается без потерь. Динамические шумоподавители используются только в режиме воспроизведения и, в отличие от компандерных,  выходной сигнал не восстанавливают  .

Кассетные магнитофоны первого поколения были довольно шумными – и транзисторы, и несовершенные ленты создавали раздражающее «шипение» (hiss), особенно заметное в тихих местах и ​​паузах фонограммы. в такие моменты субъективно повышает качество звучания (ВЧ сигнал все равно уже
ничего не спасет, он перекрыт шумом). это тоже не лучший выход. местах он «резал» все, что выше 6 кГц так же, как и в тихих…
Первый настоящий шумоподавитель NFD, предложенный в это время фирмой Matsushita, просто закрывал канал воспроизведения в паузах. , порог срабатывания регулировался.

Клон оригинальной схемы на отечественных деталях. R1 – регулировка порога срабатывания. В паузе диоды Д6-Д9 открыты током через резистор R12 и через конденсатор C7 замыкают выход на массу. При появлении сигнала он усиливается транзисторами Т1-Т3, выпрямляется и запирает диоды Д6-Д9, сигнал проходит на выход. Если уменьшить емкость C7 до 4700 пФ, будет блокироваться не весь сигнал, а только высокие частоты.

Это уже был шаг вперед, но отделка была хорошо заметна на слух, а необходимость подстраивать порог износа буквально под каждую кассету радовала мало.

Это аддитивный фильтр – основной сигнал в полной полосе частот состоит из противофазного сигнала высоких частот. Сигнал «добавки» формирует усилитель с двухступенчатым АРУ – «сменный ослабитель». При малых уровнях сигнала в сумматоре взаимно компенсируются высокие частоты, при увеличении уровня входного сигнала рост «добавки» останавливается, и его влияние на суммарный сигнал стремится к нулю. Для отключения шумопонижения компенсирующий сигнал блокируется.

Все уровни указаны по 0 dBU (775 мВ). Частота среза фильтра (~4,5 кГц) и всей системы стала, меняется только крутизна спада АЧХ. На переходных режимах формируется «полковая» АЧХ

И, наконец, реальная схема. Шумоподавитель магнитофонов Grundig CN700/710/720. Обратите внимание, что входной сигнал увеличен по стандарту практически на 6 дБ, поэтому «порог заметности» работы сдвинулся на ту же величину – и составляет примерно -50 дБ. В сочетании с малым уровнем собственных шумов электрического тракта работа шумоподавителя становится практически незаметной – только в тихих местах и ​​в паузах. Все варианты-клоны повторяли базовую схему почти изменений. На входе и выходе (как здесь) могли быть эмиттерные повторители, а могли и не быть… Все определялось окружением. Но в любом варианте схема – шедевр изобретательности, никакой излишней детали.

Транзистор Т301, C302, R306 – фазовращатель, из него сигнал через R307 поступает на выход. Т302, С303, С304, R308-310 – активный фильтр второго порядка с частотой среза 4,7 кГц. Т303/304 – хитрый усилитель двойного назначения. Из эмиттера Т304 сигнал с амплитудой чуть более 0,7 (действует нелинейная ООС через D301/302) поступает на управляемый делитель на диодах D303…D306. А управляет делителем сигнал из коллектора того же Т304. Максимальный коэффициент усиления сигнального выхода – 30, по управляющему – вдвое больше. Конденсаторы С308/309 определяют время срабатывания и восстановления – и это узкое место схемы, оно слишком маленькое. Поэтому при неправильно установленном (ниже 0,5 В) входном уровне DNL беспощадно режет все "хвосты" тарелочек-треугольничков, оставляя лишь "бряцание".

В отечественных магнитофонах DNL в изначальном варианте применялась достаточно широко - "Рута-201 стерео", "Тоника-310 стерео", "Вильма -311 стерео", "Электроника-203 стерео", "Весна-201 стерео" стерео». И работали неплохо,
если соблюсти уровней. А потом или о патентном праве вспомнили, или рационализаторы подсуетились – но схему стали «усовершенствовать». убрать усиление в аддитивном канале (ибо регулирующий транзистор, в отличие от диодов, вносит куда большие искажения).Часть усиления передали активному фильтру – от этого он вряд ли начал работать лучше. Пришлось и сумматор исключить - сигнал теперь слабенький, куда же его еще гасить... Весна-211 стерео" (прямой потомок "двестипервой") срабатывали резко, "давим/не жмем"», да еще и с заметными артефактами в виде «хвостов» шума.
Ошибку попытались исправить в шумоподавителе магнитофона «Русь-205».

В отечественной «усовершенствованной» версии DNL канал аддитивного сигнала имеет усилитель с одноступенчатым АРУ, она охватывает и ФВЧ. Глубина регулировки с одним регулирующим транзистором (VT19) недостаточна, к тому же усиления канала аддитивного сигнала практически нет – поэтому отсутствует и сумматор. А без резисторного сумматора влияние С27 на сигнал (хотя и небольшой) остается даже при выключенном канале обработки. Плюс к этому времени срабатывание определяется оксидным конденсатором С38, а о его качестве и разбросе емкости лучше не упоминать. Короче, «шумодав» здесь был со своим нравом.

В конце концов на смену DNL пришел (пришла?) ее (ее?) потомок DNR (Dynamic Noise Reduction, динамическое шумоподавление). Замена «ограничения» на «подавление» не свелась к семантике – произошли серьезные изменения в принципе работы. От аддитивной фильтрации отказались – все равно она не обеспечивала стопроцентный результат из-за вносимых фильтром и другими каскадами фазовых сдвигов. Вместо этого поставили ФВЧ, их частота среза в стереоканалах руководствовалась синхронно. Закончилось выпуском микросхем LM832 и LM1894, широко применявшихся в автомобильных магнитофонах.
Серьезно постарались наши разработчики. Динамический фильтр «Маяк» оказался очень удачным благодаря еще одному решению – адаптивной регулировке. Параметры канала управления при работе подстраивались под спектральный состав сигнала, реагируя непросто на «высокие частоты». Впрочем, это уже совсем другая история.