Zesílení lidského hlasu může představovat náročný úkol. Jako nejtěžší se zde přitom jeví zajištění dostatečné míry zesílení a to tak, že tiše hovořícím lidem bude rozumět, přičemž zároveň zajistíme rozumný prostor pro ty, co místo poklidné řeči vyloženě řvou (...někdy ovšem oprávněně, že?). Bude – li však zesílení příliš vysoké, způsobí hlučný projev či jinak generovaný randál „oříznutí“ audiosignálu (Clipping, rovněž také řez stromů), které činí následující signál nesrozumitelným a uchu nelahodícím. Více viz také série článků s názvem Příručka vývojáře moderních audiosystémů, publikovaná na hw.cz. 

Možná reakce na toto dilema spočívá v určité limitaci signálu prostřednictvím nelineární přenosové funkce (viz obr. 1), kterou zapracujeme přidáním několika málo součástek do výchozího zapojení. Překročí – li pak kladná nebo také záporná špička vstupujícího audio signálu otevírací napětí jedné z antiparalelně zapojených diod (D1), začne dioda vést, což následně vede k zeslabení jakéhokoli dalšího přírůstku amplitudy signálu. Rezistory R1 a R2 přitom vnáší potřebnou sériovou impedanci, zabraňující nepřiměřenému zatěžování zdroje audio signálu.

Obr. 1: Síť malosignálových diod, limitujících výstupní napětí zesilovacího stupně

Během normální činnosti čelí vstupující průběh malému zeslabení z titulu připojených diod, přičemž svou roli zde sehrává také vysoká vstupní impedance integrovaného obvodu U1 MAX9700A. S rostoucí vstupní amplitudou pak dochází k posunu přenosové funkce, přesně jak to vidíme na připojené charakteristice, zachycující vztah mezi výstupní a vstupní amplitudou (obr. 2). Jak můžeme ostatně sami vidět, výstup v případě nízkoúrovňových signálů sleduje příslušný vstup, přičemž pro vstupní úrovně, překračující 0,5 V_RMS začíná zesílení struktury klesat. Komprese zesílení nezávisí na špičkovém výstupním napětí, což dokládají odezvy pro různá napájecí napětí.

Obr. 2: Potlačení signálu diodovou sítí dle obr. 1 zabraňuje „ořezání“ výstupu z titulu nelineární přenosové funkce, dopadající na vstupní průběhy s vyšší amplitudou. Stojí za zmínku, že průběhy „3,3 V with clamp“ a „5 V with clamp“ vykazují stejnou odezvu a jsou tudíž jeden na druhém. „2,5 V“ a „3,3 V“ kromě toho zachycují kompresi kvůli rozkmitovým limitům, přestože jinak není přítomno žádné omezení.

Obr. 3: Blokové schéma integrovaného obvodu MAX9700

Použitá literatura:

• [1] http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/4551
• [2] http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX9700-MAX9700D.pdf

Download a odkazy:

• Domovská stránka Maxim: http://www.maxim-ic.com/
  • Popis MAX9700
  • Datasheet MAX9700
• Distribuční síť