NE646 Dolby-B – opis wyprowadzeń i zastosowanie w magnetofonach, schemat aplikacyjny

Pytanie

potrzebuje opis wyprowadzeń układu dolby, NE646 skróconą wersję mam, ważny jest opis zastosowania.

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• NE646 służy do realizacji systemu redukcji szumów Dolby-B (jednokanałowo; do stereo stosuje się dwa układy).
• Stosuje się go głównie w magnetofonach kasetowych (domowych, przenośnych i samochodowych), a wtórnie w tunerach FM z Dolby-FM oraz we wczesnych magnetowidach VHS/Betamax.
• W torze „REC” (nagrywanie) układ kompresuje ciche sygnały wysokotonowe, w torze „PB” (odtwarzanie) dokonuje ich ekspansji, dzięki czemu wypadkowo tłumi szum taśmy o ≈10 dB powyżej 1 kHz.

Kluczowe punkty
• Jeden NE646 = jeden kanał (DIP-16).
• Wymaga zewnętrznej sieci RC w torze bocznym i kondensatora prostownika.
• Nie posiada wewnętrznego przełącznika REC/PB – realizuje się go zewnętrznie (przekaźniki lub CMOS).
• Do poprawnego działania konieczna kalibracja poziomu odniesienia Dolby (200 nWb/m ≈ –20 dB m).

Szczegółowa analiza problemu

1. Struktura funkcjonalna

1. Tor główny – liniowy wzmacniacz audio (INPUT → SUM NODE → OUTPUT).
2. Tor boczny (side-chain) – filtr półkowy + VCA sterowany poziomem sygnału wysokotonowego.
3. Prostownik logarytmiczny – generuje napięcie sterujące VCA (RECT IN/RECT CAP).
4. Węzeł sumujący – dodaje (REC) lub odejmuje (PB) sygnał z VCA od toru głównego.

2. Tryb nagrywania (kodowanie)

(1) Cichy sygnał wysokotonowy przepuszczony przez filtr (5 kHz / 6 dB-oct) podbija napięcie na prostowniku.
(2) VCA zwiększa wzmocnienie, podbijając ciche wysokie tony do ok. +10 dB.
(3) Podany na OUTPUT sygnał trafia na wzmacniacz zapisu. Szum własny taśmy pozostaje na tym samym poziomie, więc odstęp sygnał/szum rośnie.

3. Tryb odtwarzania (dekodowanie)

(1) Ten sam fragment taśmy (już z podbiciem) wywołuje zbliżone napięcie sterujące.
(2) VCA działa w fazie przeciwnej – tłumi odpowiadające fragmenty o tę samą wartość.
(3) Odtworzony sygnał ma oryginalną charakterystykę, natomiast szum (którego nie było podczas zapisu) zostaje stłumiony.

4. Kluczowe obwody aplikacyjne

• Sieć RC (pin 5) – ustala częstotliwość przejściową ≈ 1 kHz i charakterystykę półkową.
• RECT CAP (pin 12) – decyduje o czasach attack (≈ 5 ms) i release (≈ 200 ms).
• CAL IN (pin 14) – wprowadza się 400 Hz/0 dBDolby do kalibracji toru.
• P-ON (pin 1) – logika włączania procesora/bypass; w magnetofonach sprzęgana z przyciskiem „Dolby”.

5. Typowy schemat blokowy

[Źródło: karta katalogowa Signetics]
INPUT → C_in → pin 2
↘ (split)
tor boczny → filtr RC → VCA → SUM (pin 3)
SUM → wzmacniacz wyjściowy → C_out → pin 10

Aktualne informacje i trendy

• NE646 jest podzespołem historycznym; produkcja zakończyła się ok. 2005 r. (Philips/NXP).
• Rynek wtórny: NOS lub demontaż (uwaga na podróbki).
• W nowym sprzęcie funkcję Dolby-B realizuje się rzadko; dominują kodeki cyfrowe i obróbka DSP.
• Hobbystycznie układy używane do renowacji magnetofonów high-fidelity (Nakamichi, Teac, Revox).

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Wartości typowe elementów bocznych: R = 12 kΩ, C = 6,8 nF (granica ~2 kHz).
• Minimalne VCC: 10 V, typ. 12 V, max 18 V; pobór prądu ≈ 12 mA/kanał.
• SNR poprawiane o ≥9 dB (CCIR-ARM), THD < 0,3 % przy 0 dBDolby.
• Aby uniknąć „pompowania”, dobiera się dłuższy release dla toru REC, krótszy dla PB.

Aspekty etyczne i prawne

• Dolby Laboratories udzielało licencji; stosowanie układów w nowym produkcie wymagałoby nadal licencji Dolby B (obecnie praktycznie niemożliwe do uzyskania).
• Dekompilacja/wsteczna inżynieria układu chroniona w niektórych jurysdykcjach.

Praktyczne wskazówki

1. Stosuj osobny NE646 na kanał; prowadź masy gwiaździście – układ jest wrażliwy na przydźwięk.
2. Kondensatory w torze bocznym używaj foliowe ±2 % (temperatura wpływa na charakterystykę).
3. Przełącznik REC/PB zrealizuj przekaźnikami hermetycznymi lub CD4053; unikniesz trzasków.
4. Kalibrację wykonuj kasetą testową – ustaw +200 nWb/m na wskaźniku 0 dB, przy wyłączonym Dolby wysteruj 0 dB, włącz Dolby i wyrównaj poziom do 0 dB potencjometrem trym „PROCESSOR GAIN”.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• W Dolby-C/S wymagane są bardziej złożone układy (np. CXA1503); NE646 nie jest kompatybilny.
• Przy odtwarzaniu taśm bez Dolby, procesor musi być wyłączony – inaczej uzyskasz silne stłumienie wysokich tonów.
• Układ nie kompensuje szumu niskoczęstotliwościowego (<500 Hz).

Sugestie dalszych badań

• Analiza wpływu tolerancji RC na charakterystykę Dolby – symulacja SPICE z makromodelem VCA.
• Zastąpienie NE646 układem DSP (np. ADAU1701) – emulacja Dolby-B w domenie cyfrowej.
• Opracowanie metody automatycznej kalibracji z użyciem sygnału pilotowego.

Krótkie podsumowanie

NE646 to 16-pinowy, jednokanałowy procesor Dolby-B odpowiedzialny za dynamiczne kształtowanie wysokich tonów, co pozwala zmniejszyć słyszalny szum taśmy o ok. 10 dB. Główne zastosowanie to magnetofony kasetowe; układ wymaga zewnętrznych filtrów RC, układu przełączania REC/PB i precyzyjnej kalibracji. Współcześnie stosowany jedynie w renowacjach sprzętu vintage, a jego funkcje w nowych projektach przejął software DSP.