UREI 546 parametrikus EQ szoftveres szimulációja

Korábban nem igazán foglalkoztam szimulációval, célszerűbbnek tűnt elkészíteni egy panelt és azon méricskélni. De mivel az UREI EQ-hoz nem találtam sehol sem konkrét képletet, egyre inkább foglalkoztatott, hogy mit tudnék kezdeni egy szoftveres analízissel, illetve hogy az általam kiszámolt értékekkel meg lehet-e csinálni több csatornásra ezt az EQ-t úgy ahogy azt elképzeltem.

Végül elkezdtem vizsgálni egy UREI filtert a Multisim nevű programban. Az Altiummal is lehet szimulálni, de az nem áll kézre, és a youtuben sincs róla film, meg úgy tűnik hogy kevesen használják erre. Bár a végeredmény szempontjából kevésbé látványos AC analízis az benne van. A multisim-es szimuláció viszont nagyon népszerű, látványos, és elsőre sikerült is.



Ez a filter kapcsolási rajza, a bemeneten szoftveres függvénygenerátor, AC voltmérő és a szoftveres szkóp egyik csatornája, a kimeneten az oszcilloszkóp másik csatornája és AC voltmérő. A szimmetrikus feszültségforrás 2 db elem kapcsolóval, szintén működik, és benne van a rajzban a bypass kapcsoló is, az is működik. A szimuláció közben minden potméter és kapcsoló működik, a műszerek is úgy viselkednek mint a valóságban. Az eredmények szerint az áramkör rendkívül pontos. Bypass állapotban a kimeneti jel pont akkora mint a bemeneti, és amikor a Cut/Boost potméter középállásban van, akkor is. Film is készült, inkább a szoftver miatt, a lényegi analízis az később jön, az nem ennyire látványos:



Kiderült tehát hogy egy ilyen programmal még viszonylag nehezen követhető áramköröket is le lehet szimulálni, halál pontosan, de kíváncsi voltam hogy a szimuláció eredménye mennyire egyezik az eredeti UREI 546 adatlapjával. Ha igen, akkor nincs szükség képletre a módosításokhoz.

Az analízis maga nem annyira látványos és mozgalmas mint a filmen a szkópos vizsgálat, de sokkal komolyabb eredményre lehet jutni vele.



Meg lehet vizsgálni az EQ görbéjét, hogyan változik a frekvencia, a kiemelés/vágás, és a Q azaz a jósági tényező. Nem csak erre jó, hanem nagyon gyorsan el lehet dönteni, 1-1 alkatrész megváltoztatása milyen hatással van a kimeneti görbére. Ezen az áramkörön már nincs függvénygenerátor csak egy AC jelforrás ami végigmegy az analízis során 20 Hz-től 20 kHz-ig, később pedig 100 kHz-ig. A kimeneten sincs műszer, csak egy mérési pont, azt vizsgálja az AC analízis aminek eredménye a jobb oldali grafikon. Rendkívül gyorsan lefut.

Ebből persze még nem derül ki, hogy a szimuláció és a gyári adatlap mennyire egyezik. Emiatt megrajzoltam mind a 4 csatornát, és felvettem a beállítható minimális és maximális frekvenciák értékeit a görbével:



A piros vonal a mind a 4 csatornán a minimálisan beállított középfrekvencia, a kék pedig a potméter másik végállása, a legnagyobb beállítható frekvencia. A kettő között lehet a parametrikus EQ vágási vagy emelési frekvenciáját tetszőlegesen szabályozni. A görbék felett az eredeti adatlap értékei vannak. Én meglepődtem hogy ennyire egyezik. A felső értékek lényegében egyformák, az alsónál vannak eltérések. Szerintem zseniális és sokkal könnyebb leszimulálni egy ilyet mint megépíteni és cserélgetni az alkatrészeket benne.

Ugyancsak az eredeti rajz alapján elvégeztem egy csatornán a Q analízist 5 lépésben. Ez az analízis is egyezik az adatlapon lévővel:


Amihez ez a módszer óriási segítség, ha módosítani kell a filtert. Két alkatrészt megváltoztattam benne, hiszen 4-nél több csatornához növelnem kell a jósági tényezőt:

Itt két ellenállást cseréltem ki, és az elérhető min/max jósági tényező jelentősen megváltozott, ami a nagyobb csatornaszám miatt szükséges.

Íme két analízis eredménye a megnövelt Q értékkel, az első és az utolsó frekvencián a beállítható min/max értékek:

Az alsónál az integrátor kondenzátorai 680 nF, a felsőnél 2.2 nF, a frekvenciaállító potméterek 55 kOhm helyett 4.7 kOhm.

Ennél a fajta filternél a felső tartományokban kellemetlenül eltér az emelés/vágás mértéke az ideálistól, ezért csináltam egy analízist kisebb (80%-os) Q értékkel is:

Ezen az ábrán jól látszik a különbség, így kiderült hogy a Q értékét a 80 Ohmos ellenállással (390 helyett) túl nagyra állítottam. Később ez 120 Ohm lett, így még elég jó a Q több csatornához, de már nem akkora a csúcs a végállásban.

Hogy pontosan mekkora legyen az elérhető maximális Q érték, az is egyszerűen modellezhető. Itt az eredeti 390 Ohm és a túl meredek tüskét okozó 80 Ohm között vannak még közbenső értékek mérve, így ez is könnyen eldönthető az AC analízis eredményeinek egymásra vetítésével: