Диаграммы уровней вещательных устройств

Под диаграммой уровней понимают график изменения уровня напряжения или мощности сигнала в отдельных точках вещательного тракта. Диаграммы уровней строят и используют в ряде случаев:

1) при проектировании оборудования вещательных трактов с целью выявления «узких» мест тракта, в которых уровни сигнала недопустимо приближаются к уровню внутренних помех (шумов) тракта;

2) при настройке оборудования после его монтажа в РД или ТЦ;

3) при соединении различных устройств тракта между собою;

4) при проверке состояния устройств тракта и отыскании места повреждения.

Зная расчетные значения уровня в отдельных точках тракта и выражая их диаграммой уровней, решают вопрос о структуре тракта, т.е. о размещении различных регуляторов и усилителей в тракте, устанавливают номинальные значения уровней при настройке оборудования. Диаграмму уровней, построенную по результатам периодических измерений, сверяют с расчетной и при необходимости вносят поправки, изменяя положение установочных регуляторов, поскольку отклонение измеренных уровней от номинальных значений приводит к ухудшению параметров качества оборудования. При снижении уровня против расчетного ухудшается отношение сигнал/помеха, при повышении — увеличивается коэффициент гармоник. Необходимо соблюдать равенство номинальных уровней при соединении различных видов оборудования между собою. Грубые отклонения диаграммы уровней от расчетного свидетельствуют о неисправности оборудования.

Различают диаграммы уровней по напряжению и по мощности. Проще строить диаграмму уровней по напряжению, однако при этом можно потерять представление о мощности сигнала в отдельных точках тракта, что иногда бывает важно. Обычно диаграмму уровней строят по напряжению и, зная сопротивления нагрузок в различных точках тракта, определяют при необходимости уровень мощности в этих точках. Диаграммы уровней по напряжению и по мощности совпадут в единственном случае: если сопротивления нагрузок в расчетных точках будут равны 600 Ом.

Диаграммы уровней строят для максимального и минимального значений акустического уровня, например для 20 и 0,02 Па, иногда для номинального уровня. Считается, что он должен быть выше максимально допустимого на 6…10 дБ. Этот запас нужен для того, чтобы случайные превышения уровня сверх максимального расчетного не повлекли за собой недопустимое увеличение нелинейных искажений. Ввиду различной чувствительности микрофонов максимальное значение входного электрического уровня оказывается несколько неопределенным. Поэтому чаще всего за начальную точку принимают входное напряжение 1 мВ, которому соответствует входной электрический уровень –58 дБ. Начальной точкой для построения диаграммы уровней по шумам служит напряжение внутренних помех, приведенное (пересчитанное) к входу оборудования, или расчетный уровень акустических шумов в студии –30 дБ над порогом слышимости. Разность уровней сигнала и помех (шумов) определяет отношение сигнал/помеха.

В пультах старых выпусков усиление было распределено между несколькими усилителями: микрофонным, промежуточным (иногда даже двумя) и линейным; уровни постепенно нарастали от входа к выходу аппаратуры. В настоящее время признано, что более рационально сосредоточить основное усиление во входной части тракта и строить диаграмму уровней так, чтобы в последующих частях тракта уровни оставались примерно одинаковыми. Снижение уровня в звеньях, вносящих ослабление сигнала (регуляторы уровня и АЧХ, фильтры, смесительные шины), компенсируют усилителями, включенными после каждого такого звена. При таком построении уменьшается влияние внутренних и внешних помех, а звенья тракта могут соединяться в разных комбинациях, например для исключения из тракта неиспользуемых или поврежденных устройств.

Диаграммы уровней помещают под упрощенной структурной схемой тракта. Расчетные или измеренные значения уровней наносят на линии, опущенные из соответствующих точек структурной схемы, и соединяют прямыми линиями. Нарастающий или спадающий ход линий свидетельствует об усилении или ослаблении сигнала по тракту, а разность численных значений уровня на концах прямолинейного отрезка — о значении усиления или ослабления.

Рассмотрим в виде примера диаграмму уровней пульта звукорежиссера с усилением, сосредоточенным в начальной части тракта (рис. 3.9). На рисунке приняты обозначения: МУ — микрофонный (входной) усилитель; ИР и ОР — индивидуальный и общий регуляторы уровня; СШ — смесительная шина; У — усилители, компенсирующие ослабление предыдущего звена; ЛУ — линейный (выходной) усилитель.

Рис. 3.9 — Пример диаграммы уровней пульта звукорежиссера

Выходной номинальный уровень при подаче сигнала на магнитофоны или в ЦА принят равным +6 дБ (заметим попутно, что при подаче сигнала на СЛ выходной уровень должен быть не менее +15 дБ). Перепад уровней от –58 до +6 дБ определит необходимое усиление МУ, равное –64 дБ. Затухание, обусловленное установочным положением ИР и ОР, и эффективное затухание СШ примем равными 12 дБ. Эти данные позволяют построить диаграмму уровней, изображенную на рис. 3.9.

Примем также, что уровень внутренних помех тракта, приведенный ко входу, равен –133 дБ. Тогда отношение сигнал/помеха составит –58 – (–133) = 75 дБ. Соответствующая диаграмма уровней шумов лежит на 75 дБ ниже номинальной и на рисунке не показана.

Если в тракт входят звенья, коэффициент передачи которых изменяется с частотой, например в тракт включен корректирующий контур, то диаграммы уровней строят для нескольких частот и проверяют, не сближается ли уровень сигнала с уровнем собственных шумов или не превышает ли уровень сигнала номинальное значение.