Esivahvistin-korjain tai vahvistinkorjain (UK) [1] tai phono -taajuuskorjain - gramofonilevyn toistopolun erikoistunut elektroninen vahvistin , joka palauttaa levylle tallennetun äänisignaalin alkuperäisen spektrin ja vahvistaa levyn lähtöjännitettä. poimintapää tyypilliselle linjalähtötasolle - 0,775 V:sta ( 0 dBu ) kotitalouksien analogisissa laitteissa 2 V:iin ( 8 dBu ) digitaalisissa ja lähetyslaitteissa [2] ). Historiallisesti äänitysteollisuus on käyttänyt tallentamisessa monia erilaisia spektrin esikorostusmenetelmiä , ja toistossa on käytetty erityyppisiä kasetteja . Käytännössä valtaosa korjaimista on suunniteltu toistamaan pitkäsoisia levyjä, jotka on tallennettu esisäröllä RIAA-standardin mukaisesti magneettipäillä .
Suhteellisen herkkien liikkuvien magneettipäiden ( eng. liikkuva magneetti , MM) lähdöissä oleva jännite mitataan millivolttien yksiköissä ja vähiten herkkien liikkuvien kelojen päiden ( eng. liikkuva kela , MS) jännite on satoja ja joskus kymmeniä mikrovoltteja . Toisin kuin digitaalisessa äänitekniikassa, hyötysignaalin jännite poimintapään lähdössä voi ylittää nimellistason useita kertoja ja suurtaajuisten häiriöiden jännite ("napsautus") - suuruusluokkaa . Nämä signaalin ominaisuudet ja korkeat toiston laadulle asetetut vaatimukset ovat tehneet täydellisten taajuuskorjainten suunnittelusta yhdessä mikrofonivahvistimien suunnittelun kanssa vaikeimman tehtävän äänitaajuusvahvistinpiiristössä [3] . Samanaikaisesti korjaimet, toisin kuin mikrofonivahvistimet, eivät vain vahvista heikkoja sähköisiä signaaleja, vaan myös muuntavat niiden spektrikoostumusta (taajuuden korjaus suoritetaan) [4] . Äänialueella ero maksimi- ja minimivahvistuksen välillä on 38,9 dB (1:88 jännitteessä), kun taas amplitudi-taajuusominaiskäyrän poikkeama standardista ei 2000-luvun suunnittelijoiden mukaan saisi ylittää ± 0,1 dB (± 1,16 % jännite) .
Vuonna 1948 Columbia Records julkaisi ensimmäiset pitkään soivat , tuolloin vielä monofoniset levyt, jotka on tallennettu käyttämällä patentoitua taajuuden esikorostusjärjestelmää . Seuraavina vuosina amerikkalaiset kilpailijat toivat markkinoille vähintään yhdeksän vaihtoehtoista tasoitusvaihtoehtoa; Formaattisota päättyi RIAA-käyränä tunnetun teollisuusstandardin hyväksymiseen vuosina 1953-1954 . Vuodesta 1956 lähtien lähes kaikki länsimaissa julkaistut uudet äänitykset on tuotettu tämän standardin mukaisesti.
Ensimmäisinä sodanjälkeisinä vuosikymmeninä pitkään soivien levyjen soittamiseen käytettiin halpoja ja siksi yleisempiä pietsosähköisiä nostopäitä [5] tai suhteellisen kalliita magneettipäitä . Pietsosähköisillä päillä oli noin sata kertaa suurempi herkkyys kuin magneettisilla päillä, joten ne eivät vaatineet monimutkaisia vähäkohinaisia esivahvistimia [5] . Pietsosähköisessä nostimessa oli kuitenkin oltava jäykkä jousitus, ja sen pitämiseksi tukevasti ääniurassa vaadittiin merkittävää painevoimaa [6] . Käytettäessä korkealaatuisia neuloja, joilla oli pieni kärjen säde, tällainen poiminta tuhosi nopeasti ennätyksen, ja suhteellisen säästävät neulat, joilla oli suuri kärjen säde, eivät pystyneet jäljittämään korkeataajuisia urien siirtymiä [6] . Toinen pietsosähköisten päiden kohtalokas haittapuoli oli epätasainen amplitudi-taajuusvaste (AFC) [7] . Näistä syistä korkealaatuisia laitteita ovat aina hallinneet magneettipäät [8] ; 1980-luvun alussa pietsosähköisten päiden käyttö oli käytännössä loppunut [7] .
Kaikentyyppisten magneettipäiden välttämättömät "seuralaiset" olivat esivahvistimet-korjaimet, jotka lisäsivät jännitettä pään lähdössä ja palauttivat tallennetun signaalin alkuperäisen spektrin. RIAA-standardin kehittäjä RCA suositteli kaksivaiheisten putkikorjainten käyttöä passiivisella suodatuksella [9] . Kaksi suuren vahvistuksen triodia antoivat riittävän herkkyyden (vahvistus 45 dB taajuudella 1 kHz), mutta vain kun korjain oli kytketty korkearesistanssiseen (vähintään 220 kOhm) kuormaan [9] . Lampputekniikassa 1960-luvulla laajimmin käytetty oli aktiivinen invertoiva suodatinpiiri yhdellä EF86- pentodilla , jota peitti taajuudesta riippuvainen rinnakkain [comm. 1] palaute [10] .
Transistoripiirejä 1960-luvulla ja osittain 1970-luvulla hallitsi kaksivaiheinen aktiivinen suodatinpiiri, joka perustui MA-moodissa toimiviin bipolaarisiin transistoreihin ja jota Dinsdale ehdotti vuonna 1965 [11] [12] [13] . Kaikki tämän sukupolven korjaajat kuulostivat keskinkertaisilta ja joskus vain huonoilta; yhdestäkään niistä ei tullut klassikkoa samalla tavalla kuin sodanjälkeisten vuosien parhaista tehovahvistimista tuli klassikoita [14] . Riittämätön "kahden" vahvistusmarginaali aiheutti huomattavan laskun taajuusvasteessa matalilla taajuuksilla, riittämättömän lähtöjännitteen muutosnopeuden - laskun ja epälineaarisia vääristymiä korkeilla taajuuksilla [15] [12] ; keskitaajuuksilla taajuusvaste poikkesi huomattavasti standardista korjauspiirien epätarkan laskennan vuoksi. 1960-luvun suunnittelijat hyväksyivät nämä puutteet, koska silloisten kotisoittimien rungon ja äänivarsien huono laatu teki korjaimien parannuksista merkityksettömiä [14] .
1970-luvulla tilanne muuttui. Uudet korkealaatuiset pelaajat tulivat massamarkkinoille, ja juuri "kaksojen" taajuuskorjauksista tuli heikko lenkki toistopolulla [13] . Aluksi suunnittelijat keskittyivät parantamaan perinteistä "kaksosta"; kun kulutuselektroniikka siirtyi bipolaarisiin tehovahvistimiin, kehittyneempi topologia tulodifferentiaaliasteella levisi vähitellen [16] [17] . 1970-luvun parhaat diskreetit transistoripiirit poikkesivat RIAA-standardista desibelin murto-osilla [18] signaali - kohinasuhteella 70 ... 74 dB (10 ... 20 dB parempi kuin perus "kaksi"). ) [16] .
Edullisten integroitujen piirien tultua markkinoille, aktiivisella suodatuksella varustettujen korjainten suunnittelu on yksinkertaistunut huomattavasti [19] . 1970-luvun yleiset op-vahvistimet eivät vielä olleet sopivia laadukkaaseen äänenvahvistukseen; niiden sijaan korjaimissa käytettiin erikoistuneita matalakohinaisia ULF-mikropiirejä differentiaalitulolla , esimerkiksi TDA2310 ja LM381 (analogit - K153UD2, K548UN1) [12] [20] [21] . 1970-luvun ensimmäisellä puoliskolla John Linsley Hoodin vaikutuksen alaisuudessa vallitsi suhteellisen meluisa operaatiovahvistinpiiri invertoivassa kytkennässä (rinnakkaispalautteella [comm. 1] ); Walkerin teoksen [22] julkaisun vuonna 1972 jälkeen vähitellen syntyi hiljainen, mutta vähemmän joustava ja monimutkaisempi laskenta- ja virityspiiri ei-invertoivassa yhteydessä olevaan operaatiovahvistimeen (sarjapalauteella [comm. 1] ) etualalle [23] . Signaali-kohinasuhde parani ja RIAA-käyrän tarkkuus heikkeni sen jälkeen johtuen tälle piirille ominaisista taajuusvasteen vääristymistä korkeilla taajuuksilla ja silloisten integroitujen piirien riittämättömästä vahvistusmarginaalista [24] . Stanley Lipschitz julkaisi matemaattisen laitteen tämän tyyppisten aktiivisten korjainten tarkkaan laskemiseen vasta vuonna 1979 [25] [26] . Rinnakkain suodattimien piirien kanssa parannettiin myös vahvistinasteiden piiristöä. 1980-luvulla suunnittelijat kehittivät monia kehittyneitä, korkealaatuisia korjauspiirejä, jotka perustuivat diskreeteihin bipolaarisiin ja kenttätransistoreihin, mutta kun markkinoille tuli vähäkohinaisia, vähäsäröisiä operaatiovahvistimia, näitä teknisesti kehittyneitä ratkaisuja ei vaadittu [27] .
"Vinyyliajan" lopussa, 1980-luvulla, liikkuvat magneettipäät valtasivat massamarkkinat, ja liikkuvat kelamagneettipäät valloittivat markkinoiden ylemmän segmentin [8] . Tämän tyyppiset päät, jotka tunnettiin 1930-luvulta [28] , erottuivat parhaasta äänenlaadusta, mutta pysyivät pitkään varjoissa erittäin alhaisen herkkyytensä vuoksi. 1970- ja 1980-lukujen piirisuunnittelu ei vielä mahdollistanut todella korkealaatuisten, vähäkohinaisten signaalinvahvistusasteiden luomista, mitattuna sadoissa tai kymmenissä mikrovolteissa; askelmuuntajat olivat pääasiallinen väline tällaisen signaalin vahvistamiseksi [29] . Täystransistorikorjaimet MC-päille, jotka pärjäävät ilman tulomuuntajia, levisivät vasta sen jälkeen, kun Douglas Self julkaisi perustavanlaatuisen artikkelin joulukuussa 1987 [30] [comm. 2] .
Ensimmäisessä approksimaatiossa magneettipään sähkömotorinen voima on suoraan verrannollinen poikittaisneulan poikittaissiirtymän nopeuteen koko äänitaajuuksien alueella. Eri päiden passiherkkyysarvot, ilmaistuna mV tai µV, ilmoitetaan yleensä nimellisvärähtelynopeudelle 5 cm/s [comm. 3] ; 2000-luvulla valmistettujen mallien herkkyys vaihtelee välillä 40 μV - 11 mV:
Koska liikkuvan järjestelmän massa on pienempi kuin MM-päät, MS-päät erottuvat pienemmillä epälineaarisilla vääristymillä, paremmalla tallennetun signaalin dynaamisen alueen siirrolla ja paremmalla stereokanavien erottelulla [8] [39] . Samasta syystä niiden toistettava taajuusalue ulottuu paljon audioalueen ulkopuolelle, ja niiden korkeataajuiset resonanssit keskittyvät 60 kHz:n luokkaa oleville taajuuksille [39] . MS-pään tuottama signaali sisältää suhteellisen suuren osan ei-toivottuja ultraäänihäiriöitä ja kohinaa, joten MS-päillä varustetut järjestelmät ovat alttiimpia ylikuormituksille ja keskinäismodulaatiosäröille , ja ne vaativat esivahvistin-korjaimen laadulta enemmän [39] .
Standardit rajoittavat pitkään toistettavan tallenteen maksimivärähtelynopeuden tasolle 7, 10 tai 14 cm/s [comm. 4] , mutta käytännössä näitä rajoja rikottiin järjestelmällisesti, erityisesti 12 tuuman sinkkujen tuotannossa [35] . Shuren tutkimuksen mukaan kaupalliselle LP-levylle koskaan tallennettu absoluuttinen maksimimusiikkisignaali on 38 cm/s 2 kHz:llä; matalilla ja korkeilla taajuuksilla ennätystasot putoavat arvoon 26 cm/s 400 Hz:llä ja 10 cm/s 20 kHz:llä [41] . Suurin rms - jännitetaso , jota korkealaatuisten laitteiden suunnittelijat noudattavat, on 64 mV (40 cm/s herkkyydellä 8 mV) [ 41] .
Suurin riski phono-lavan ylikuormitukselle syntyy napsautuksista - nopeasti vaimennetuista poimivan neulan ultraäänivärähtelyistä , kun se törmää vahingossa pölyhiiluun tai naarmuun. Neulan hetkellinen nopeus napsautuksella saavuttaa 63 cm/s (+22 dB nimellisarvoon 5 cm/s) [42] . Napsautuksen kesto ei ylitä millisekuntia, mutta sen aiheuttama vahvistinportaan ylikuormitus tai katkaisu voi viedä sen pois lineaarisesta tilasta pitkäksi aikaa; kaskadin paluuta lineaariseen tilaan liittyy dissonanttisia matalataajuisia ylisävyjä [42] . Siksi kodinkoneiden pienellä ylikuormituskyvyllä korostuvat ja pahentavat vanhojen, "sahattujen" levyjen vikoja, kun taas korkealaatuisissa laitteissa samoja vikoja tuskin huomaa korvalla [43] [44] . Toinen ylikuormituksen lähde on infraäänihäiriöt , jotka johtuvat levyjen vääntymisestä ja epäkeskisyydestä . Normaalilla pyörimistaajuudella 33⅓ rpm tämän häiriön perusäänen taajuus on 0,55 Hz ja suurin häiriöenergia on keskittynyt alueelle 2–4 Hz [45] . Näillä taajuuksilla häiriöt voivat Holmanin ja Selfin mukaan olla 35 mV (22 cm/s 8 mV:n herkkyydellä) [45] . Kun taajuutta kasvaa edelleen, häiriön värähtelynopeus laskee jyrkästi, mutta taajuuksilla 10 ... 15 Hz on todennäköistä, että jopa +24 dB:n "pickup" johtuu äänivarren resonanssista [45] .
Äänitelevyn dynaamisesta alueesta ja kohinatasosta ei ole yksimielisyyttä sekä mittaus- ja tiedonesitystekniikoiden erojen että itse levyjen laadun vaihtelun vuoksi. Lähteet antavat dynaamisen alueen arvot 50 dB:stä (1:316) heikkolaatuisille massaajoille 80 dB:iin (1:10 000) esimerkillisille tallentimien suoraan leikkaamille tietueille (Douglas Selfin mukaan 80 dB:n arvo on varmasti yliarvioitu ) [44] .
Apollonovan ja Shumovan, jotka pitivät 1960-luvun klassista tekniikkaa, mukaan tallentimella leikattujen lakkalevyjen melutaso on −63…-69 dB suhteessa 10 cm/s tasoon [46] . Seuraava teknologinen vaihe, alkuperäisen metallilevyn valmistus [comm. 5] , huonontaa signaali-kohinasuhdetta 6 dB ja sarjatietueiden leimaaminen - vielä 4 dB [46] . Näin ollen sarjalevyn melutaso on −53…-59 dB suhteessa tasoon 10 cm/s (−47…-53 dB suhteessa tasoon 5 cm/s). Myöhemmässä, kehittyneemmässä DMM -tekniikassa tallennin leikkaa levyn ohueksi kerrokseksi hienorakeista kuparia , joka on kerrostettu terässubstraatille [47] . Kuparilevyn kohinataso, mitattuna referenssitoistopolun lähdöstä, on -70 ... -72 dBA suhteessa tasoon 8 cm/s [48] ja itse tallenteen laskettu melutaso, huomioimatta soittimen ja korjaajan "osuutta", on -72,5…−75,5 dBA (parhaat arvot vastaavat nopeutta 45 rpm, huonoimmat - 33⅓ rpm) [49] . Levyjen lyhytaikainen leimaus DMM-tekniikalla heikentää signaali-kohinasuhdetta 2...8 dB:llä arvoon -62...-70 dBA [49] (-58...-66 dBA verrattuna taso 5 cm/s).
Kaikki 1950-luvun lopulta lähtien tuotetut LP-levyt on tallennettu ja tallennetaan edelleen RIAA - esivääristyksellä [50] . Levyä toistettaessa phono-lava palauttaa signaalin alkuperäisen spektrin suorittaen käänteisen muunnoksen. Tätä muuntamista kuvaava vakiotoiminto vastaa kolmen ensimmäisen asteen linkin kytkemistä sarjaan: differentiaattori , jonka aikavakio on 318 µs ( rajataajuus 500,5 Hz) ja kaksi alipäästösuodatinta , joiden aikavakiot ovat 75 ja 3180 µs (rajataajuudet ). 2122,1 ja 50, 05 Hz) [51] . 20 Hz:n taajuudella funktion arvo normalisoituna 1 kHz: n keskitaajuuden suhteen on maksimi ja on +19,274 dB (vahvistus 9,198-kertainen); taajuuden kasvaessa se pienenee monotonisesti ja saavuttaa taajuudella 20 kHz vähintään −19,62 dB (vaimennus kertoimella 9,572) [52] . RIAA-käyrän monimutkainen muoto on kompromissi, joka johtuu tarpeesta puristaa maksimaalinen mahdollinen äänenlaatu mekaanisen tallennuksen epätäydellisestä tekniikasta [53] . Äänialueen ulkopuolella korjainten taajuusvastetta ei ole standardoitu, mutta vääristymien vähentämiseksi vahvistuspolun myöhemmissä osissa on toivottavaa, että taajuusvaste putoaa sekä ultraääni- että infraäänitaajuuksilla.
Vuonna 1978 International Electrotechnical Commission (IEC) muutti standarditoiston taajuusvastetta täydentämällä RIAA-käyrää ylipäästösuodattimella, jonka aikavakio on 7950 µs. Kuten standardin kehittäjät suunnittelivat, uuden suodattimen oli tarkoitus vaimentaa infraäänivärähtelyjen ei-toivottua kulkua vääntyneitä levyjä toistettaessa; IEC-korjauksen väistämätön seuraus oli kuultava matalataajuinen leikkaus (-3 dB 20 Hz:llä, -1 dB 40 Hz:llä) [54] [55] . Sekä kuuntelijat että laitevalmistajat ottivat uutuuden vihamielisesti. 2000-luvulla valtaosa fonolavavalmistajista ei käytä IEC-korjausta, koska oletetaan, että laadukkaan soittimen mekaaninen jyrinä on mitätön [54] . Jos on tarpeen toistaa vääntyneitä tietueita, jos infraäänikohina saavuttaa ei-hyväksyttävän tason, käytetään toisen ja korkeamman asteen kytkettäviä suodattimia [54] .
Magneettipään käämin aktiivinen resistanssi ja sen herkkyys liittyvät likimäärin lineaariseen suhteeseen: mitä enemmän käämissä on kierrosta, sitä suurempi on sen synnyttämä EMF [38] .
MS-pään aktiivinen vastus on 1 ohmista 160 ohmiin, ja sen kokonaisresistanssin induktiivinen komponentti on mitätön eikä vaadi erityistä huomiota [38] . Korjaimen tuloimpedanssin optimaalinen arvo useimmille päille, lukuun ottamatta kaikkein vastustuskykyisimpiä, on 100 ohmia; suuriresistanssisissa päissä 500 ohmin tuloimpedanssi on edullinen [56] . MS-pään resistanssi ei vain määritä sen omaa lämpökohinaa , vaan se on myös tärkeä muuttuja, joka määrittää korjaimen tuloasteen kohinan ja sen seurauksena sen optimaalisen piirin.
MM-päiden aktiivinen resistanssi on 430...1500 ohm induktanssilla 330...720 mH perinteisillä malleilla ja 800...1000 mH DJ-malleilla [57] . Korkeilla taajuuksilla impedanssi on induktiivinen ja kasvaa suhteessa taajuuteen; lisäksi sen aktiivinen komponentti voi kasvaa huomattavasti magneettipiirin häviöiden vuoksi [58] . MM-korjaimen standardituloimpedanssi DIN 45547:n mukaan on 47 kOhm, ja se on shuntattava kapasitanssilla 50 ... 200 pF [59] . Tämä korjaimen kapasitanssi yhdessä liitäntäjohdon kapasitanssin ja pään induktanssin kanssa muodostavat huonolaatuisen piirin, jonka resonanssitaajuus on 10 ... 20 kHz [57] . RIAA-käyrän tarkka noudattaminen edellyttää muun muassa optimaalisen tulokapasitanssin valintaa käytetylle päälle [60] ; korkealaatuiset kaupalliset korjaimet tarjoavat tähän tarkoitukseen joukon käyttäjän kytkettäviä tulokondensaattoreita [59] . Tulokasitanssin kasvaessa resonanssitaajuus pienenee ja sen amplitudi-taajuusvaste kasvaa [57] , mutta silmukan kaistanleveyden yläraja tasolla -3 dB muuttuu hieman [61] . Vaihtoehtoinen ratkaisu - tulokapasitanssin käyttämättä jättäminen - mahdollistaa signaali-kohinasuhteen parantamisen 1 ... 2 dB, mutta vaatii lisäkorjauksen tulopiirissä esiintyviin taajuusvääristymiin [62] . Suodattimien hienosäätö tietylle käytettävälle päälle on mahdollista vain laboratorio-olosuhteissa, joten tätä tekniikkaa ei käytetä sarjakorjaajissa [62] . Samasta syystä korjaimet, joissa RIAA-käyrän suurtaajuusosa on toteutettu suoraan tulopiirissä, eivät ole löytäneet käyttöä [63] .
Mikä tahansa vastus sarjassa signaalilähteen kanssa, mukaan lukien itse lähteen vastus, tuo signaaliin oman lämpökohinansa . Kiinteällä äänitaajuuskaistalla (20 Hz ... 20 kHz) lämpökohinajännite on verrannollinen resistanssiarvon neliöjuureen. Terminen kohinan RMS -jännite 1 kOhmin resistanssilla kaistalla 20...20000 Hz lämpötilassa 300 K on 575 nV; 100 kΩ:n resistanssilla se kasvaa kertoimella 10, jopa 5,75 μV ja niin edelleen [64] .
Magneettipään käämien lämpökohina on perustavanlaatuinen, poistamaton kohina, joka määrittää toistopolun suurimman saavutettavissa olevan dynaamisen alueen. Käämiresistanssien ja niissä olevan hyödyllisen signaalin jännitteiden suhde on sellainen, että pään lämpökohina voi olla pääasiallinen melun lähde koko toistopolulle (siten korjaimen pakkojäähdytys vähentää sen omaa melua, mutta käytännössä ei eivät vaikuta koko järjestelmän signaali-kohinasuhteeseen [62] ). Matalaresistanssisilla (1 ... 3 ohmin) MC-päillä varustetuissa järjestelmissä myös liitäntäjohdot aiheuttavat huomattavaa melua, erityisesti erittäin ohuet joustavat johtimet, jotka yhdistävät poimintimen soittimen lähtöliittimeen [65] [66] . Hyödyllisen signaalin laskettu suhde 2000-luvulla valmistettujen MS-päiden käämien lämpökohinaan on 64 - 91 dB [65] [comm. 6] (huonoimmat luvut vastaavat poikkeavaa yhdistelmää matalasta herkkyydestä ja suhteellisen suuresta vastusta). MM-päiden signaali-kohinasuhde on samalla alueella, mutta sen oikea laskeminen on vaikeaa sisäisen vastuksen pääosin induktiivisen luonteen vuoksi [65] .
Korkealaatuisen phono-lavan on täytettävä joukko vaikeasti yhteensopivia vaatimuksia [68] :
|
|
Jotkut näistä vaatimuksista ovat olennaisen tärkeitä vain erikoistapauksissa: tuloresistanssin pysyvyys on välttämätöntä MM-päillä, eikä se ole niin tärkeää MC-päille; mikrofoniefekti ja havaittava parametrien ajallinen ryömintä ovat tyypillisiä putkivahvistimille (kaikki putket vanhenevat ja vaativat ennemmin tai myöhemmin vaihtoa), mutta eivät transistorivahvistimille [14] . Vaatimukset kohinan, häiriön, epälineaarisen vääristymän tasoista ja RIAA-käyrän seuraamisen tarkkuudesta ovat ehdottoman pakollisia kaikille korjaimille. Kynnysarvoja, näiden indikaattoreiden hyväksyttäviä vähimmäisarvoja ei ole virallisesti vahvistettu. 1970- ja 1980-luvun kodinkoneiden standardeissa annetut arvot ovat vanhentuneita, eikä niitä voida hyväksyä 2000-luvun laitteissa. Esimerkiksi IEC-standardi (IEC 60098) , joka on ollut voimassa vuodesta 1964, salli tallenteen taajuusvasteen suurimman poikkeaman RIAA-käyrästä ±2 dB:iin asti [69] . 2000-luvun suunnittelijat rajoittavat pääsääntöisesti maksimipoikkeaman tasolle ±0,1 dB [70] , ja suodattimia laskettaessa he toimivat sadasosilla dB [71] .
Vaikeasti yhteensopivien vaatimusten yhdistelmä on tehnyt laadukkaiden phono-asteiden suunnittelusta mikrofonivahvistimien suunnittelun ohella vaikeimman tehtävän äänivahvistinpiirissä [3] . On teknisesti mahdotonta luoda korkealaatuista yleisvahvistinta, joka on yhteensopiva kaikentyyppisten magneettipäiden kanssa. Päiden herkkyyden ja resistanssin hajautus on liian suuri, ja päinvastoin, optimaalisten pään vastusten alueet tietyille piiriratkaisuille ovat liian kapeat. Tämän seurauksena käytännöllinen phono-korjainpiiri on jaettu kahteen osaan: alemmalla tasolla suhteellisen yksinkertaiset MM-korjainpiirit; ylemmällä tasolla monimutkaisempia, vaativampia moodien laskennassa ja MC:n komponenttien valinnassa. korjauspiiri. MS-korjain voidaan valmistaa täysin erillisenä, MM-päiden kanssa yhteensopimattomana, vahvistuskanavana, mutta käytännössä MM-korjaajiin perustuvat mallit ovat yleisempiä [72] . Signaalin lisävahvistus niissä toteutetaan kahdella tavalla:
Laadukkaat muuntajat MC-päille - kompakti [comm. 7] , helppo laskea ja edullisia valmistaa tuotteita [73] . Kaistanleveyden, taajuusvasteen lineaarisuuden ja epälineaarisen vääristymän suhteen tällaiset muuntajat eivät ole huonompia kuin transistorivahvistinasteet [74] . Kohinan suhteen muuntajat voivat voittaa pienimmän resistanssin päitä, mutta suhteellisen suuriresistanssisissa MC-päissä transistorivahvistimet ovat parempia [75] . Kaikkien MS-päiden kanssa yhteensopivia yleismuuntajia ei ole: todelliset muuntajat on aina optimoitu jollekin kolmesta pääimpedanssin alaalueesta (1,5…10, 10…50 ja 50…200 ohmia) [76] . Toisin kuin epäreilu mainonta väittää, muuntajat eivät ole hiljaa: niiden käämit, kuten mikä tahansa vastus, synnyttävät lämpökohinaa, joka voi merkittävästi alentaa koko toistopolun melutasoa [77] . Muuntajien etuna transistoreihin verrattuna ei ole fiktiivinen "ei kohinaa", vaan matalataajuisen vilkkumisen suhteellisen alhainen taso (1/f kohina) verrattuna lämpökohinaan ja melunkestävän balansoidun yhteyden toteuttamisen helppous. pään korjaimeen [78] [79 ] .
Tyypillisiä 2000-luvun vahvistinkorjaajia ovat "mustat laatikot", jotka toteuttavat vain RIAA-standardin mukaiset signaalin vahvistus- ja taajuuskorjaustoiminnot. Vaihtaminen MM- ja MC-kokoonpanojen välillä, tulokapasitanssin säätö ja askelvahvistuksen säätö, jos suunnittelu mahdollistaa, suoritetaan yleensä kortilla olevilla hyppyjohdoilla . Vain harvat valmistajat tekevät nämä säädöt toimiviksi siirrettynä korjaimen taakse ( Lehmannaudio ) tai eteen ( Burmester ). Tasaista vahvistuksen säätöä ei löydy: tämä toiminto on määritetty sen esivahvistimen äänenvoimakkuuden säätimelle, johon korjain on kytketty [81] .
Esidigitaalikaudella kodinkoneiden oikolukijat varustettiin usein kytkettävillä "rummusuodattimilla" - toisen asteen ylipäästösuodattimilla , joiden katkaisutaajuus oli 30 ... 40 Hz [82] . Tällaiset suodattimet eivät ainoastaan vaimenna ei-toivottuja infraäänihäiriöitä, vaan myös aiheuttavat amplitudi- ja vaihevääristymiä, jotka ovat havaittavissa korvalla; niitä ei käytetä 2000-luvun laitteissa [82] . Alkuperäisen signaalispektrin säilymisen kannalta paras ratkaisu on Sallen-Kee-kaavion mukainen kolmannen asteen Butterworth-suodatin , jonka rajataajuus on 20 Hz [83] . Parhaalla infraäänen vaimennuksella (36 dB 5 Hz:llä) se "vaikuttaa" äänisignaaliin mahdollisimman vähän, jota useimmat kuuntelijat eivät huomaa [83] .
Ammattimaiset studio-oikolukijat ovat toiminnallisesti monimutkaisempia kuin useimmat kotitalouslaitteet. Esimerkiksi referenssikorjaimessa MM Neumann PUE74, joka yleensä toimi yhdessä SME 3012 äänivarren ja Shure V15V -pään kanssa, neljä rakennelohkoa [84] täydentää operaatiovahvistimen perusaktiivista suodatinpiiriä ] . Suodattimen sisääntulossa on bipolaaristen transistoreiden matalakohinainen kaskadi , joka tuottaa suurimman osan signaalin vahvistuksesta (28 ... 40 dB) ja rinnakkain sen kanssa on kenttätransistoriseuraaja [ comm. 8] , joka ohjaa tulokaapelin suojapunoksen jännitettä . Aktiivinen suojaus vähentää merkittävästi yhteismoodin kohinan kulkua korjaimen tuloon [85] . Korkean Q:n hylkäyssuodatin , joka vaimentaa infraäänihäiriöitä, ja parametrinen taajuuskorjain , jossa on yksi matalataajuinen ja kaksi korkeataajuista ohjauskaistaa, on kytketty sarjaan aktiivisen RIAA-suodattimen lähtöön, joka on rakennettu tyypillisen operaatiovahvistinpiirin mukaan [86 ] . Sen tehtävänä on hienosäätää tallenteen päästä päähän -taajuusvastetta, joka määrittää alkuperäisen levyn leikkaamisen laadun [86] .
Hyväksyttävän signaali-kohinasuhteen saavuttamiseksi korkealaatuisissa laitteissa MM-korjaimen tuloaste voidaan tehdä matalakohinaiselle bipolaariselle transistorille , kenttätransistorille, jossa on ohjaus-pn-liitos , tai hiljainen operaatiovahvistin (op-amp). Vuosien 1984–2001 riippumattomien mittausten mukaan korkealaatuisten operaatiovahvistimiin, bipolaarisiin ja kenttätransistoreihin perustuvien sarjamuotoisten MM-korjainten signaali-kohinasuhde on 75–80 dBA ja signaali-kohinasuhde. Vertailukelpoisella menetelmällä laskettu Neumannin referenssistudiokorjainten kohinasuhde on 79 dBA [87 ] [comm. 9] . Käyttö MIS-transistorien [88] [comm. 10] , operaatiovahvistin tulovirtojen neutraloinnilla [90] [comm. 11] , operaatiovahvistin, jossa on virtatakaisinkytkentä [91] , ei ole toivottava suuren kohinan vuoksi.
Tyhjiöputkista parhaan signaali-kohinasuhteen tarjoavat matalakohinaiset, epäsuorasti lämmitetyt triodit , joiden anodiverkon ominaiskäyrä on suuri [92] . Mitä suurempi kaltevuus, sitä pienempi on teoreettisesti saavutettavissa oleva kohinajännite, vähennettynä portaan tuloon [comm. 12] (oikeissa lampuissa tämä indikaattori voi olla kaksi tai useampia kertoja suurempi kuin laskettu, katodimateriaalista ja tuotantoprosessin laadusta johtuvan ylimääräisen melun vuoksi [95] ). Optimaalinen jyrkkyysarvo on noin 20 mA/V; sen lisääminen edelleen (esimerkiksi useiden triodien rinnakkaiskytkentä) on epäkäytännöllistä johtuen anodivirran ja kaskadin tulokapasitanssin suhteellisesta kasvusta [97] . Pienitehoiset triodit, joissa on korkea jännitevahvistus ( 6SL7 , ECC83 , 12AX7 ja niiden analogit) sopivat huonosti korjainten ensimmäisiin vaiheisiin sekä alhaisen kaltevuuden että korkean (100 ... 200 pF) tulokapasitanssin vuoksi, joka voi ylittää käytetyn pään optimaaliset kapasitanssikuormat [98] . Suorat hehkulamput eivät sovellu alhaisen kaltevuuden ja voimakkaan mikrofoniefektin vuoksi, ja pentodit tavallisessa, pentodiliitännässä - korkeamman melutason vuoksi kuin saman kaltevuuden omaavat triodit [99] . Päinvastoin, triodiliitännässä olevat pentodit eivät ole melutasoltaan huonompia kuin triodit. Lamppukauden lopulla kehitetyt pentodet, esimerkiksi 6Zh52P , ovat erityisen vähäisiä välkyntäkohinaa , mutta kaikki näiden sarjojen lamput kärsivät mikrofoniefektistä, suuresta tulokapasitanssista ja suuresta parametrien leviämisestä [100] . Toisessa ja sitä seuraavissa vaiheissa lampun tai transistorin kohina ei ole niin tärkeä: vaatimus alhaisista epälineaarisista vääristymistä ja riittävästä ylikuormituskapasiteetista tulee ensin [101] .
Piirin yksinkertaisuuden, parametrien stabiilisuuden ja sarjatuotannon toistettavuuden kannalta paras valinta MM-korjaimen rakentamiseen on hiljainen jännitteen takaisinkytkennällä varustettu operaatiovahvistin . Aiemmin erikoistuneita matalakohinaisia ULF-mikropiirejä käytettiin laajalti (esimerkiksi LM381 ja sen analogi K548UN1), mutta audiolaitteiden myynnin vähentyessä ne lopetettiin ja suunnittelijat palasivat yleiskäyttöisten op-vahvistimien käyttöön [20] . Kätevimpiä käyttää ovat erikoistuneita audiooperaatiovahvistimia, joissa on kaksinapaiset tuloportaat ja tulon bias-virrat enintään 100 nA [102] . Aktiivisissa suodattimissa käytettyjen op-vahvistimien on oltava stabiileja yksikkövahvistuksella; passiivisuotimiin perustuvissa piireissä voidaan käyttää myös kompensoimattomia operaatiovahvistimia, jotka ovat epävakaita yksikkövahvistuksella [102] . Lähes kolmenkymmenen vuoden ajan [103] ominaisuuksien yhdistelmän kannalta optimaalinen valinta oli kaksinapainen NE5532 -operaatiovahvistin ja sen yksittäinen analogi [comm. 13] NE5534 [105] . NE5532-korjainten signaali-kohinasuhde saavutti 79 dBA ( NAD PP1, 1998) [106] . Tämän operaatiovahvistimen epälineaarisen vääristymän kerroin (K NI ) kytkentäpiiristä ja signaalitasosta riippuen vaihtelee välillä 0,0005 % - 0,0085 % [107] ; Vertailun vuoksi tyypillisen K548UN1- korjaimen KNI on jopa 0,1 % [108] . Vuonna 2007 NE5532 korvattiin uudella absoluuttisella johtajalla - LM4562, joka ylitti edeltäjänsä kaikilta osin, paitsi tulokohinavirran spektritiheyden suhteen [109] . Melutason vähentämiseksi operaatiovahvistimen tuloon on kytketty diskreettien transistoreiden matalakohinainen differentiaalikaskadi . Epälineaarisen vääristymän vähentämiseksi operaatiovahvistimen lähtöaste siirretään puhtaaseen tilaan A kytkemällä erittäin lineaarinen emitteriseuraaja operaatiovahvistimen lähtöön .
Ylikuormituskapasiteetin kannalta tyhjiöputket tarjoavat parhaan ylikuormitusmarginaalin. Lamppuasteen lähdössä olevan lineaarisesti vahvistetun jännitteen alue on kymmeniä V ja sitä rajoittaa käytännössä vain kuormaan syötettävän virran raja-arvo. Diskreetteihin transistoreihin perustuvilla vahvistimilla voi myös olla korkea, putkivahvistimien tasolla, ylikuormituskapasiteetti. Esimerkiksi Technics SU9600 (1974) esivahvistinkorjaimessa hyväksyttävä tulojännitetaso 1 kHz:n taajuudella oli 900 mV. Tätä varten suunnittelijat lisäsivät syöttöjännitteiden alueen varsin "putki" 160 V:iin vastaavasti suurella virrankulutuksella [110] . Putki- ja "korkeajännite"-transistoripiirien suuren ylikuormituskapasiteetin haittapuoli on virtalähteen monimutkaisuus ja korkea hinta . On paljon helpompaa ja halvempaa tarjota korkealaatuista tehoa pienitehoisille, matalajännitteisille piireille erillisillä transistoreilla tai operaatiovahvistimilla.
MS-korjaajien tuloasteita varten matalakohinaisten operaatiovahvistimien, kenttätransistorien ja tyhjiötriodien kohina on liian korkea [112] . MS-korjaajien muuntajattomat tuloasteet ovat lähes kiistattomat rakennettu vähäkohinaisille bipolaarisille transistoreille [75] . Linn ja Burmester MS -korjaimet jakavat absoluuttisen signaali-kohinasuhteen ennätyksen 81 dBA , ja useimmissa sarjatuotteissa signaali-kohinasuhde, joka on asetettu ensimmäisen vaiheen kohinalla, on 65 ... 75 dBA [106] .
Parhaat 2000-luvun suunnittelijoille saatavilla olevat hiljaiset transistorit ovat matalia, luokkaa 10 ohmia [comm. 14] , kantaresistanssi ja virran vahvistuskerroin vähintään 500 [114] . Taajuuden, jonka alapuolella välkyntäkohina hallitsee transistorin kohinassa, tulee olla mahdollisimman alhainen (enintään 500 Hz) [115] . Käytännössä valinta rajoittuu pieneen joukkoon erikoislaitteita [116] ; sarjakorjaimet käyttivät ennen julkaisuaan useiden "tavallisten" vähäkohinaisten pienitehoisten transistorien rinnakkaiskytkentää amatöörimalleissa - keskitehotransistoreissa [117] .
Signaali-kohinasuhteen kannalta optimaalinen tulotransistorin kollektorivirta on kääntäen verrannollinen signaalilähteen resistanssiin [118] . Pieniresistanssisille MS-päille optimaalisen virran valinta on mahdotonta (näiden päiden resistanssi on liian pieni verrattuna transistorin kannan resistanssiin), joten on suositeltavaa kytkeä päät, joiden resistanssi on alle 20 ohmia. korjain porrasmuuntajan kautta [75] . Suuriresistanssisille MS-päille optimaalinen kollektorivirta on 100 µA tai enemmän; tällaiset päät kytketään suoraan transistoriasteen tuloon [75] . MM-päiden tilan valintaa vaikeuttaa se, että pään lähtöimpedanssi vaihtelee laajalla alueella taajuuden mukaan, noin 700 Ω - 20 kΩ [119] . 1980-luvulla oli mahdotonta valita optimaalista virtaa tälle vastusalueelle (laskettu virta osoittautui liian pieneksi), joten suunnittelijat joutuivat valitsemaan suurempia, ei-optimaalisia arvoja [120] . Kun käytetään myöhemmän kehityksen edistyneempiä transistoreja, optimaaliset virrat ovat luokkaa 100 μA [121] .
Kondensaattorien , vastusten ja johtojen valinta huippuluokan laitteisiin on kiistanalainen, kiistanalainen aihe, joka on täynnä mainoslupauksia ja subjektiivisia arvioita [122] . Objektiivisen, instrumentaalisesti toistettavan tiedon kannalta komponenttien valinnassa noudatetaan useita yksinkertaisia periaatteita.
Niiden vastusten lämpökohinan vähentämiseksi, joiden läpi audiosignaalin vaihtovirta kulkee, niiden arvot tulee valita niin pieniksi kuin valitut aktiiviset laitteet sallivat [123] [124] [comm. 15] . Tasavirran läpi kulkevien vastusten liiallisen melun, epälineaaristen vääristymien ja lämpötilariippuvuuden vähentämiseksi suositellaan lankakäämitystä [125] , boori-hiili [126] ja metallikalvovastuksia [125] [126] (mukaan lukien varaukset [comm. 16] , ohutkalvopinta -asennusvastukset [128] ). Mitä suurempi nimellisteho on, sitä pienempi on ylimääräinen kohina, kun kaikki muut asiat ovat samat [129] . Hiili-, komposiitti- ja metallioksidivastuksia (mukaan lukien paksukalvopinta-asennusvastukset) ei voida hyväksyä korkealaatuisissa laitteissa [130] .
Korjainten ajoitusketjuissa käytetään korkealaatuista polystyreeniä , polypropeenia , fluoroplastia (" Teflon ") ja pienille nimityksille - kiillekondensaattoreita ; Alkutarkkuuden ja kapasitanssin stabiilisuuden kannalta polystyreenikondensaattorit ovat edullisia [131] [132] . Korkealaatuiset pieniarvoiset keraamiset kondensaattorit , joissa on pieni TKE , sopivat korkeataajuisiin operaatiovahvistimen korjauspiireihin, ja polyesteri ( polyeteenitereftalaatti ) -kondensaattorit eivät ole toivottavia suhteellisen korkeiden epälineaaristen vääristymien vuoksi [133] [132] . Elektrolyyttikondensaattoreita ei voida hyväksyä ajoituspiireissä, ei-toivottuja korjaajan ensimmäisen asteen sisääntulossa, mutta niitä voidaan käyttää portaiden välisinä kondensaattoreina edellyttäen, että vaiheiden välisen RC-suodattimen katkaisutaajuus on paljon pienempi kuin 20 Hz [134] [135] . Elektrolyyttikondensaattorin luontainen kohina on minimaalinen, kun levyihin syötetty vakiojännite on 20 ... 50 % nimellisarvosta [134] .
Paras johdinmateriaali on tavallinen sähkökupari [136] . Hopean käyttö ei tarjoa objektiivisesti konkreettisia etuja [137] . Liittimien pinnoitus kullalla parantaa niiden korroosionkestävyyttä , mutta on kestävä vain sellaisenaan, kun kultakerros erotetaan kuparipohjasta nikkelikerroksella [138] . Useimmat valmistajat levittävät kultaa suoraan kupariin, mikä johtaa nopeasti "kultan" mustumiseen [139] .
RIAA-standardin mukainen taajuuskorjaus voidaan toteuttaa sekä aktiivisilla että passiivisilla suodattimilla sekä kahden tyyppisten suodattimien yhdistelmillä. Valinta aktiivisen ja passiivisen suodattimen välillä määräytyy ensinnäkin valitun vahvistintyypin mukaan.
Passiiviset suodattimet vaativat suurempia signaalivahvistuksia kuin aktiiviset suodattimet taajuudesta riippuvan piirin sisääntulossa; ne toimivat korkeammilla signaalijännitteillä ja asettavat siksi suurempia vaatimuksia vahvistusasteiden ylikuormituskapasiteetille. Esimerkiksi MM-taajuuskorjainten tyypillisen 40 dB:n vahvistuksen aikaansaamiseksi 1 kHz:n taajuudella passiivista suodatinta palvelevien portaiden kokonaisvahvistuksen on oltava vähintään 60 dB koko audiotaajuusalueella [140] . Lisäksi RIAA-käyrän tarkka toisto passiivisuotimella olettaa, että suodattimen tulokuormitusimpedanssi on riittävän suuri ja vakio koko audiotaajuusalueella (tässä tapauksessa saavutettavissa oleva poikkeama standardista voi olla huomattavasti pienempi kuin aktiivinen suodatin, joka käyttää vastaavia passiivisia komponentteja [141] ) . Nämä ehdot täyttävät parhaiten tyhjiötriodit [140] .
Aktiivisuotimet toimivat pienemmillä signaalijännitteillä kuin passiiviset suodattimet: suurin signaalijännite missä tahansa aktiivisen suodattimen kohdassa on yhtä suuri kuin sen lähtöjännite. Siksi aktiiviset suodattimet ovat vähemmän alttiita ylikuormitukselle, ja ne voidaan toteuttaa mille tahansa elementtipohjalle. RIAA-käyrän uskollinen toisto edellyttää kuitenkin suurta avoimen silmukan vahvistusta; Käytännössä tämä vaatimus täyttää ainoa vaihtoehto - integroitu tai erillinen operaatiovahvistin , joka on suojattu taajuudesta riippuvaisella negatiivisella sarjalla .
Aktiiviset suodattimet, joissa on rinnakkaispalaute, ovat helpompia laskea ja kestävät paremmin "napsautus"-ylikuormitusta, mutta niitä ei käytetä korkealaatuisissa laitteissa korkean melutason vuoksi [142] . Kun MM-pää on kytketty suoraan tällaisen suodattimen tuloon, sen lähdön kohinataso on korkeampi kuin peräkkäisellä takaisinkytkennällä varustetun suodattimen lähdön melutaso, 13 ... 15 dB, alemmissa oktaaveissa. äänialueen ero ylittää 30 dB [22] [142] . Korvaan rinnakkaisen takaisinkytkentäsuodattimen kohina havaitaan matalataajuisena huminana, sarjatakaisinkytkentäsuodattimen kohina hiljaisena korkeataajuisena suhinana [143] . Ainoa tapa vähentää rinnakkaisen takaisinkytkentäsuodattimen kohinaa on kytkeä ylimääräinen matalaimpedanssinen vahvistusaste sen tulon ja pään liittimien väliin [144] .
Tyypillinen halpa, mutta samalla riittävän laadukas MM-korjain on rakennettu yhdelle matalakohinaiselle op-vahvistimelle bipolaarisilla tuloilla (A1), joka on peitetty taajuudesta riippuvaisella takaisinkytkentäpiirillä.
OOS Z -piirin ylävarsi, joka määrittää korjaimen taajuusvasteen äänitaajuusalueella, voidaan rakentaa eri tavoin. Käytännössä käytetään neljää konfiguraatiota (ketjut A, B, C ja D Lipschitzin mukaan), joista A-ketju on yleisin [145] . Kaikki vaihtoehdot ovat sähköisesti vastaavia, mutta vain piirit A ja D voidaan rakentaa yksittäisille E24-sarjan kondensaattoreille , kun taas piiri A on helpompi laskea [146] . Piiri B on vaikein laskennassa ja komponenttien valinnassa, mutta sitä käytettiin laajalti myös 1970-luvun sarjavahvistimissa [147] . Piiri A on muita kätevämpi taajuusvasteen hienosäädössä, mutta käytännössä tällä ei ole merkitystä. Standardin tarkkaa noudattamista ei varmistetaan virityksellä, vaan ainoastaan kapasitanssien ja vastusten laskennan ja valinnan tarkkuudella [148] . Jotta piirin A taajuusvaste poikkeaisi lasketusta enintään 0,1 dB, todellisten vastusarvojen tulee poiketa lasketuista enintään 2%, kapasitanssiarvot - enintään 2%. kuin 0,8 ... 1,2 % [149] . Tällainen tarkkuus on teoreettisesti saavutettavissa käytettäessä E96-sarjan yksittäisiä tarkkoja komponentteja ja käytännössä vain R1- ja R2-sarjalla useista rinnakkain kytketyistä E12- tai E24-sarjan vastuksista [150] .
Resistanssi R0 asettaa aktiivisen suodattimen maksimivahvistuksen, eikä se ole suoraan mukana taajuusvasteen muodostumisessa. Terminen kohina R0, joka kohdistetaan suoraan operaatiovahvistimen invertoivaan tuloon, voi merkittävästi huonontaa korjaimen signaali-kohinasuhdetta, joten R0:n arvo valitaan mahdollisimman pieneksi, luokkaa 200 Ω [151] . Käytännössä R0:n kanssa on pääsääntöisesti kytketty sarjaan suuri kondensaattori C0, mikä estää infraäänitaajuuksien ja tasajännitteen vahvistumisen. Jotta sen aiheuttama taajuusvasteen vääristymä ei ylittäisi 0,1 dB, R0C0-piirin rajataajuus ei saisi ylittää 3,3 Hz [152] . R0C0-piirin käyttöä RIAA-käyrän matalataajuisen haaran muodostamiseen ei voida hyväksyä elektrolyyttikondensaattorien aiheuttamien havaittavien epälineaaristen vääristymien ja niiden arvojen merkittävän leviämisen vuoksi [153] . Lähtökondensaattori Cout, mieluiten polypropeeni, on välttämätön operaatiovahvistimen lähdössä esiintyvän merkittävän tasajännitteen vuoksi [154] . Piireissä, jotka perustuvat operaatiovahvistimiin, joissa on suuret, useiden satojen nA:n tulovirrat, voidaan tarvita myös tuloerotuskondensaattori, joka estää operaatiovahvistimen tulovirran virran pääkäämien läpi [155] . Tässä yhteydessä on aiheellista huomata, että sähköliittimen läpi kulkeva minimivirta vaikuttaa yhteyden pitämiseen sen teknisen dokumentaation määrittämässä tilassa [156] [157] ( linkit englanniksi ). Siksi jatkuvan komponentin läsnäolo heikoissa signaaleissa, joissa on mekaanisia yhteyksiä tiellä, voi olla hyödyllistä (olettaen, että pieni tasavirta ei johda käämin poikkeamiseen tai muihin negatiivisiin vaikutuksiin); tai liitokset on tehtävä pysyviksi ( juotto , hitsaus ).
Ultraäänitaajuuksilla ihanteellinen RIAA-käyrä kallistuu monotonisesti jyrkkyydellä 20 dB per vuosikymmen, mutta perusaktiivisessa suodatinpiirissä vahvistus ei koskaan putoa yksikön alapuolelle [70] . Tyypillisessä taajuuskorjaimessa, jonka 1 kHz:n vahvistus on 35 dB, laskettu taajuus, jolla suodatin degeneroituu seuraajaksi, on 118 kHz [70] . Virhe, jonka tämä siirtofunktion nolla aiheuttaa, ei ylitä 0,1 dB äänialueella, joten se ei vaadi korjausta [70] . Jos suodattimen vahvistus 1 kHz:n taajuudella on 30 dB tai vähemmän, niin nollataajuutta pienennetään niin paljon, että taajuusvasteen poikkeama tulee kuultavaksi havaittavaksi [70] . Tämän virheen kompensoimiseksi ylimääräinen passiivinen ensimmäisen asteen alipäästösuodatin (R3C3) kytketään päälle operaatiovahvistimen lähdössä, jonka katkaisutaajuus on täsmälleen sama kuin korkeataajuisen nollan taajuus, esimerkiksi 63 kHz Kulle = 30 dB [152] .}
Kirjallisuudessa on kuvattu useita yhdistettyjä aktiivi-passiivisia korjauskokoonpanoja, jotka eroavat RIAA-käyrän aikavakioiden jakautumisesta aktiivisten ja passiivisten linkkien välillä. Yleisin [158] [159] konfiguraatio toistaa edellä käsitellyn aktiivisen suodatinpiirin suurtaajuisella nollakompensaatiolla kolmella merkittävällä muutoksella:
Tämän konfiguraation haittana (kuten kaikkien passiivisten piirien kohdalla) on tarve vahvistaa enemmän tulosignaalin suurtaajuisia ja ultraäänikomponentteja [158] . Toisaalta tämä kaventaa ylikuormitusmarginaalia (18 dB 20 kHz:n taajuudella, 34 dB 100 kHz:n taajuudella) [161] . Toisaalta tämä tiukentaa vaatimuksia operaatiovahvistimen silmukkavahvistuksen nopeudelle ja marginaalille ja luo mahdollisuuden ei-lineaarisille ja keskinäismodulaatiosäröille, joita ei voida hyväksyä korkeilla taajuuksilla [161] . Siksi aktiivisen suodattimen vahvistusta pienennetään käytännön suunnitelmissa tarkoituksella arvoon 20...30 dB per 1 kHz ja puuttuva 10...20 dB vahvistus saadaan lähtöasteen avulla [162] .
Yksinkertaisin puhtaasti passiivisella suodatuksella varustettu korjain koostuu kahdesta triodeihin tai operaatiovahvistimiin perustuvasta vahvistinasteikosta, joiden väliin on kytketty passiivisen RIAA-suodattimen RC-piiri [141] . Käytännössä Lipschitzin [163] [164] ketjuista B ja C johdetut suodattimet (N1 ja N2 Youngin [141] mukaan ) ovat vallitsevia. Näissä konfiguraatioissa edellisellä porrasta vahvistetun signaalin vaimennusasteikko asetetaan RC-piirin ytimestä "irrotetulla" resistanssilla R1, kun taas ainakin yksi kapasitanssista on aina kytketty yhteiseen johtimeen [163] [ 164] . Putkikorjaajissa käytetään C-tyyppistä piiriä lähes ilman vaihtoehtoa, mikä yksinkertaistaa merkittävästi lamppujen Millerin kapasitanssien ja asennuksen loiskapasitanssien mukaan korjatun suodattimen laskentaa [164] . Todellisen laitteen taajuusvaste riippuu lueteltujen kapasitanssien lisäksi myös ensimmäisen portaan lähtöimpedanssista ja toisen portaan tuloimpedanssista. Op-amp-korjaajissa nämä vastukset eivät käytännössä vaikuta standardin noudattamisen tarkkuuteen. Triodeihin perustuvissa korjaimissa niitä ei voi jättää huomiotta, ja niiden vaikutus kompensoidaan säätämällä suodattimen resistanssia ja kapasitanssia [165] .
Kokonaisvoiton jakautuminen näiden kahden vaiheen välillä on ongelma, jolle ei ole ainutlaatuista ratkaisua. Kohinan minimoimisen kannalta on suositeltavaa keskittää kaikki tai lähes kaikki vahvistus (50…60 dB) ensimmäiseen vaiheeseen, mutta tämä vaihe on väistämättä alttiina ylikuormituksille [166] . Ylikuormituskapasiteetin kannalta suunnilleen tasainen vahvistuksen jakautuminen portaiden välillä on edullista - signaali-kohinasuhteen heikkenemisen kustannuksella [166] . Tällaisten piirien sekä ylikuormitukset että kohina esiintyvät pääasiassa korkeilla taajuuksilla [166] . Koska sekä melutasoa että ylikuormituskapasiteettia ei voida optimoida, riippumattomat kirjoittajat (Douglas Self [167] , Morgan Jones [164] ) eivät suosittele kaksivaiheisen piirin käyttöä transistori- tai putkipiireissä; äänioperaatiovahvistinyritykset ( Analog Devices [168] , Sonic Imagery [169] , Texas Instruments [170] ) päinvastoin pitävät sitä parempana.
Tämän tyyppisissä korjaimissa taajuussuodatus on hajautettu kahden passiivisen RC-suodattimen kesken, joista toinen toteuttaa yhden kolmesta aikavakiosta, toinen toteuttaa kaksi RIAA-standardin aikavakiota. Näitä piirejä "palveleva" aktiiviportaiden vähimmäissarja koostuu kahdesta jännitevahvistimesta ja yhdestä lähtöjännitteen seuraajasta. Ihannetapauksessa kaikki korjaimen komponentit on kytketty toisiinsa suoraan, ilman kytkentäkondensaattoreita (tällainen ratkaisu on teknisesti mahdollista paitsi transistoreissa, myös lamppupiireissä, joissa käytännössä käytetään kolmivaiheista piiriä) [171] ; samalla ensimmäisen op-vahvistimen bias-jännite vahvistetaan kymmeniä - satoja tuhansia kertoja, eikä sitä voi enää jättää huomiotta. Lisävaikeus tulee olemaan integroitujen operaatiovahvistimien valinta samanaikaisesti alhaisella esijännitteellä ja hyvillä ääniparametreilla ( TO NI , ylikuormituskapasiteetti, lähtöjännitteen muutosnopeus).
Aivan kuten aktiivi-passiivisten korjainten tapauksessa, on monia tapoja jakaa kolme aikavakiota kahden RC-piirin välillä, mutta vain yhdellä niistä on käytännön merkitys [172] . Tässä konfiguraatiossa yksinkertainen RC-alipäästösuodatin, jonka aikavakio on 75 µs, kytketään päälle ensimmäisen ja toisen asteen välillä, ja taajuusvasteen matalataajuisen haaran muodostuminen aikavakioilla 3180 ja 318 µs on osoitettu RC-piirille, joka on kytketty toisen ja kolmannen asteen väliin [172] . Tällaiset piirit ovat vähiten alttiita ylikuormituksille korkeilla taajuuksilla: "ylävirtaan" sijaitsee alipäästösuodatin, joka muodostaa taajuusvasteen suurtaajuisen haaran, mitä pienempi on häiriöjännite toisen ja kolmannen vaiheen tuloissa. [165] . Ja päinvastoin, mitä kauemmaksi tulosta sijoitetaan kohinainen RC-piiri, joka muodostaa taajuusvasteen matalataajuisen haaran, sitä alhaisempi on korjaajan oman kohinan taso (yksinkertaisimman matalan kohinan "osuus"). päästösuodatin voidaan helposti pienentää merkityksettömiin arvoihin) [159] .
Kaikissa aiemmissa suodatinkokoonpanoissa on oletettu perinteistä yksivaiheista signaalinvahvistusta. Täysin tasapainotetuissa kaksivaiheisissa vahvistuskanavissa passiivinen suodatus toteutetaan yksinkertaisimmin kaksi- tai kolmivaiheisessa järjestelmässä. Yksivaiheisen epäsymmetrisen RC-suodattimen muuttamiseksi täysin balansoiduksi riittää, että suodatinvastus jaetaan kahteen puolikkaaseen, joiden väliin kytketään suodattimen kapasitanssi. Tämän kapasitanssin [173] levyiltä poistetaan ulostulon vastavaihejännitteet .