Введение

Электронный усилитель, изменяющий свой коэффициент усиления в зависимости от управляющего напряжения.

Усилитель с переменным коэффициентом усиления (VGA) или усилитель с управлением напряжением (VCA) – это электронный усилитель, изменяющий свой коэффициент усиления в зависимости от управляющего напряжения (часто обозначаемого CV). Усилители VCA находят широкое применение, включая компрессию аудиосигнала, синтезаторы и амплитудную модуляцию. Простым примером является типичная инвертирующая схема операционного усилителя со светозависимым резистором (LDR) в контуре обратной связи. Коэффициент усиления усилителя в этом случае зависит от света, падающего на LDR, который может быть обеспечен светодиодом (оптопарой). Коэффициент усиления усилителя, таким образом, управляется током, протекающим через светодиод. Это аналогично схемам, используемым в оптических аудиокомпрессорах. Усилитель с управлением напряжением может быть реализован путем предварительного создания резистора с управлением напряжением (VCR), который используется для установки коэффициента усиления усилителя. VCR является одним из множества интересных элементов схемы, которые можно создать с помощью JFET (полевого транзистора с p-n переходом) при простой схеме смещения. VCR, изготовленные таким образом, могут быть получены в виде дискретных устройств, например, VCR2N. Другой тип схемы использует операционные усилители с транспроводимостью. В аудиоприложениях логарифмическое управление усилением используется для имитации восприятия громкости человеческим ухом. VCA dbx 202, разработанный Дэвидом Блэкмером и основанный на ячейке усиления Блэкмера, был одной из первых успешных реализаций логарифмического VCA. Аналоговые умножители – это тип VCA, предназначенный для обеспечения точных линейных характеристик; два их входа идентичны и часто работают во всех четырех квадрантах напряжения, в отличие от большинства других VCA.

В звукосмесительных приставках

Некоторые микширующие консоли оснащены VCA в каждом канале для автоматизации работы консоли. Фейдер, который традиционно управляет аудиосигналом напрямую, становится управляющим напряжением постоянного тока для VCA. Максимальное напряжение, доступное для фейдера, может регулироваться одним или несколькими мастер-фейдерами, называемыми группами VCA. Мастер-фейдер VCA затем контролирует общий уровень всех каналов, назначенных ему. Обычно группы VCA используются для управления различными частями микса: вокалом, гитарами, барабанами или перкуссией. Мастер-фейдер VCA позволяет повышать или понижать уровень определенной части микса, не изменяя баланс инструментов в этой части. Преимущество VCA-подгруппы заключается в том, что, поскольку она напрямую влияет на уровень усиления каждого канала, изменения уровня VCA-подгруппы влияют не только на уровень канала, но и на все уровни, отправляемые на миксы post-fader. В случае с традиционными аудио-подгруппами, мастер-фейдер подгруппы влияет только на уровень, поступающий в основной микс, и не влияет на уровень, поступающий в миксы post-fader. Рассмотрим случай, когда инструмент подается как на подгруппу, так и на микс post-fader. Если полностью понизить мастер-фейдер подгруппы, вы больше не услышите сам инструмент, но он все равно будет слышен как часть микса post-fader, например, эффект реверберации или хора. Известно, что микшеры с VCA служат дольше, чем микшеры без VCA. Поскольку VCA контролирует уровень звука, а не физический фейдер, износ механизма фейдера со временем не приводит к ухудшению качества звука. VCA были изобретены Дэвидом Блэкмером, основателем dbx, который использовал их для создания компрессоров динамического диапазона. Первой консолью, использующей VCA, была компьютерная автоматизированная система записи Allison Research, разработанная Полом С. Баффом в 1973 году. Еще одним ранним применением VCA на звукосмесителях стала серия студийных консолей MCI JH500, представленная в 1975 году. Первым микшером с VCA для живого звука был PM3000, представленный компанией Yamaha в 1985 году.

Цифровой усилитель с переменным усилением

Усилитель с цифровым управлением (DCA) – это усилитель с переменным коэффициентом усиления, управление которым осуществляется цифровым способом. Усилитель с цифровым управлением использует ступенчатый подход, обеспечивая схеме дискретные приращения выбора усиления. Это может быть реализовано различными способами, но некоторые элементы остаются неизменными в любом проекте. В самой простой форме переключатель, подключенный к резистору обратной связи, может обеспечить две дискретные настройки усиления. Хотя это и не функция компьютерного управления, она отражает основную идею. Используя восемь переключателей и восемь резисторов в контуре обратной связи, каждый переключатель может включать определенный резистор для управления обратной связью усилителя. Если каждый переключатель заменить реле, микроконтроллер может использоваться для активации этих реле и достижения необходимого уровня усиления. Реле можно заменить полевыми транзисторами подходящего типа для уменьшения механической составляющей конструкции. Другие устройства, такие как интегральная схема CD4053 – двунаправленный аналоговый мультиплексор на CMOS-логике, и цифровые потенциометры (комбинация резистивной цепочки и мультиплексоров) также могут эффективно выполнять функцию переключения. Для минимизации количества переключателей и резисторов можно использовать комбинации значений сопротивлений, активируя несколько переключателей одновременно.