Схема качественного порогового шумоподавителя

Система шумоподавления "NoiseGate"/"Noise Reduction"/"DeNoiser" для микрофонов, электрогитар, связной и прочей радиоаппаратуры, нуждающейся в отсечении шума

Шумоподавитель или NoiseGate – это электронное устройство, предназначенное для уменьшения или устранения шумов из полезного сигнала с целью повышения его субъективного качества. А другими словами – это система шумопонижения, которая подавляет нежелательные шумы, фон и гудение, не затрагивая при этом полезный сигнал.
Само собой разумеется, что, имея в своём распоряжении приличный микрофон или защищённый от фона гитарный звукосниматель, при воспроизведении "чистого" сигнала необходимости в каком-то шумопонижении не возникает. Однако как только мы подключаем к источнику сигнала компрессор или дисторшн с высокими уровнями гейта, шумы и сетевой фон в паузах между музыкальными фразами становятся весьма ощутимыми, а это, как правило, требует принятия каких-либо особых решений.

Одним из таких решений является пороговый шумоподавитель или гейт (от англ. noise-gate), который блокирует прохождение сигналов в паузах полезного сигнала. При этом надо отметить, что простые и дешёвые модели таких примочек со своими обязанностями справляются не самым лучшим образом, зачастую пропуская резкую атаку звука, а также являясь источником дополнительных нелинейных искажений. Помимо этого жёсткий порог срабатывания\отпускания у таких шумодавов способствует подрезанию "хвоста" звука, не давая ему плавно и без рывков сойти на нет.

Итак, пора переходить к делу! Однако прежде чем привести принципиальную схему шумоподавителя, давайте сформулируем пару-тройку требований, предъявляемых к подобным устройствам для их качественной работы:

1. Для того чтобы не пропустить быструю атаку звукового сигнала, время "срабатывания" шумодава на появление сигнала должно быть очень низким (не более 10 мс).

2. Постоянная времени RC-цепи, отвечающей за "отпускание" (блокирование сигнала), должна чётко отслеживать огибающую затухающего сигнала и также быть не слишком большой, чтобы при резком затухании шумовой сигнал не оставлял слышимого шлейфа.

3. Активный элемент, отвечающий за блокировку сигнала, должен работать в ключевом режиме (отсечки) только при высоких и средних амплитудах входного сигнала. При существенном снижении амплитуды он должен плавно переходить в область относительной линейности и оставаться в ней вплоть до режима блокирования сигнала. В таком режиме шумоподавитель не срезает амплитуду шумов на 100%, однако значительно уменьшает её. С помощью настроек глубины шумопонижения степень подавления шума можно регулировать в пределах 20...40 дБ (10...100 раз) без внесения заметных искажений в исходный сигнал. К слову, в студийной практике такие шумодавы чаще встречаются под названием Noise Reduction (DeNoiser).

А теперь переходим к схеме электрической принципиальной:

Рис.1 Пороговый шумоподавитель NoiseGate (Noise Reduction, DeNoiser)

Входной сигнал разделяется на две части. Через разделительный конденсатор С1 он поступает на неинвертирующий каскад усиления на ОУ ОР1.1, а через разделительный конденсатор С3 – на управляемый делитель напряжения (аттенюатор), образованный резистором R5 и сопротивлением канала полевого транзистора Т1.

От положения движка потенциометра Р1 зависит коэффициент усиления входного каскада, величина которого, в свою очередь, определяет чувствительность устройства.

К выходу ОР1.1 подключен двухполупериодный выпрямитель, выполненный на инвертирующем ОУ ОР1.2 и двух эмиттерных детекторах на транзисторах Т2, Т3. Такие детекторы имеют очень низкое выходное сопротивление и способность (в отличие от ОУ) работать на значительную ёмкостную нагрузку, что необходимо для быстрого заряда накопительного (слаживающего) конденсатора С7 и столь же быстрого "срабатывания" шумоподавителя.

Выпрямленное напряжение поступает на затвор полевого транзистора, регулируя сопротивление его канала сток-исток. При превышении входным сигналом порога, устанавливаемого резистором Р2, на конденсаторе С7 появляется напряжение, закрывающее транзистор Т1. При этом входной сигнал поступает на выход устройства без ослабления.
В паузе или когда уровень сигнала меньше, чем порог срабатывания, напряжение на С7 становится низким, р-канальный транзистор T1 открывается и коэффициент передачи уменьшается. Как было сказано, значение коэффициента передачи определяется соотношением сопротивлений резистора R5 и канала сток-исток T1.

Минимальное сопротивление канала полевика в полностью открытом состоянии составляет ~ 200 Ом, а, соответственно, максимальное ослабление входного сигнала в паузе может составлять около 43 дБ (или 135 раз). В закрытом состоянии сопротивление сток-исток составляет мегаомы, т. е. входной сигнал практически без ослабления поступает на вход буферного выходного каскада, выполненного на транзисторе Т4 по схеме истокового повторителя.

Так как КП103И не обладает выдающимся параметром крутизны передаточной характеристики, то при уменьшении уровня сигнала ниже порога, транзистор не открывается моментально, шунтируя входной сигнал, а плавно (синхронно со спадом огибающей) уменьшает сопротивление канала. Если уровень порога выставить таким образом, чтобы шумы подавлялись не на 100%, а, скажем, процентов на 90...95, то транзистор полностью не откроется и останется в области близкой к линейной, что будет определять мягкую и "малозаметную" работу устройства.

При исправных деталях и монтаже налаживания шумоподавитель не требует.
Ток потребления при использовании указанных на схеме компонентов составляет ~ 1,5 мА.
Никаких особых требований к применяемым ОУ не предъявляется.
Транзисторы Т2, Т3 желательно применить с h21э не менее 200. Т4 – любой n-канальный полевик с напряжением отсечки -2...5 В.