Дискретный регулятор громкости своими руками схема. Электронные регулятор громкости
С развитием стереотехники резко обострилась одна из проблем аналоговой аппаратуры - низкое качество и небольшой ресурс работы переменных резисторов, служащих регуляторами громкости. И если для моноаппаратуры еще можно подобрать переменный резистор на замену вышедшему из строя, то для стерео, особенно импортной, это практически нереально.
Электронные регулятор громкости
Найти «примерно такой же» резистор очень сложно даже в крупных городах. Причем чаще всего «ломаются» резисторы регуляторов громкости. Регуляторы тембра и баланса используются реже и служат гораздо дольше. К счастью, полный выход из строя сдвоенного («стерео») переменного резистора случается крайне редко. Обычно хотя бы один из резисторов полностью или частично исправен. И, «зацепившись» за эту часть регулятора. можно «вылечить» все устройство!
При этом даже не придется переводить систему в монофонический режим-достаточно просто добавить специальную микросхему электронного регулятора громкости. Такие микросхемы сравнительно дешевы, почти не искажают звук и практически не требуют подключения внешних элементов. С их помощью автор в свое время вернул жизнь не одному десятку различных магнитол, и ни один владелец не остался разочарованным.
Как правило, подобные микросхемы управляются напряжением. Изменяя напряжение на специальном входе микросхемы с помощью переменного резистора {или того, что от него осталось), мы изменяем громкость фазу в обоих каналах, причем линейность и синхронность ее изменения гораздо выше, чем при использовании сдвоенного переменного резистора.
Знать, как именно устроены подобные микросхемы - совершенно не обязательно (фактически, это с электрически изменяемым коэффициентом усиления), нужно только помнить, что при уменьшении напряжения на регулирующем входе громкость обычно также уменьшается. И даже если переменный резистор «восстановлению не подлежит» - тоже не все потеряно. В таком случае можно использовать цифровой регулятор громкости, который управляется кнопками.
Такие регуляторы бывают двух типов: автономные и требующие использования дополнительного процессора. Первые (например, КА2250, ТС9153) регулируют только громкость. «Качество регулировки» - довольно скверное, но их стоимость сравнительно невелика. «Процессорные» регуляторы раза в два дороже автономных, но гораздо «круче»: и регулировка более линейная, и, помимо регулировки громкости, можно регулировать тембр, баланс, звуковые эффекты (псевдостерео - стерео из моносигнала, как у TDA8425 или псевдоквадра-стерео в микросхемах серии ТЕАбЗхх).
Есть также селектор каналов на входе и некоторые другие «примочки». Но распространение таких регуляторов, даже несмотря на весьма выгодное соотношение цена- качество, ограничивает необходимость использования внешнего, заранее запрограммированного процессора. Специализированные запрограммированные процессоры для работы с подобными микросхемами автор в продаже не встречал.
Большинство микросхем с электронной регулировкой громкости предназначены для работы в кассетном магнитофоне. Они имеют пару чувствительных и малошумящих , пару с электронной регулировкой громкости, и рассчитаны на низковольтное питание (1,8…6,0 В при потребляемом токе около 10 мА).
Схема регулятора громкости на микросхеме TA8119P
Таковы микросхемы ТА8119Р ф.TOSHIBA (рис.1) и ВАЗ520 ф.POHM(рис.2). Как видно из рисунков, отличаются они только количеством выводов, а электрические характеристики у них практически совпадают. Кстати, ИМС ТА8119 выпускается только в DIP-корпусе для монтажа в отверстия. а ВА3520 - в DIP- и SOIC-корпусах (соответственно, ВА3520 и BA3520F, последняя-для поверхностного монтажа). Расстояние между рядами выводов у ТА8119 и SOIC-версии BA3520F - 7,5 мм. у ВА3520 в DIP-корпусе -10 мм.
Цифровой регулятор громкости на BA3520
Операционные усилители (ОУ) внутри - обычные, с той лишь разницей, что некоторые резисторы обратной связи уже установлены в микросхеме. Выходной ток предварительных усилителей - несколько миллиампер, выходных - около сотни миллиампер. На рисунках указаны рекомендуемые схемы включения, но, в принципе, ОУ можно включать по любой стандартной схеме, за исключением, разве что, дифференциальной.
Если слишком большое усиление не требуется, предваритепьные уси- лители можно не использовать, подав входной сигнал непосредственно на выходные усилители (их коэффициент усиления при максимальной громкости - около 7). При этом входы предварительных усилителей желательно соединить с выходом REF микросхемы. Если использовать эти микросхемы для замены переменного резистора, сигнал на входы лучше подавать через резисторы сопротивлением около 100 кОм (для компенсации усиления выходных усилителей), как показано на рис.За.
И вообще, во всех схемах с использованием ВА3520 сигнал на входы оконечных усилителей лучше подавать через резисторы сопротивлением не менее 10 кОм. Это значительно уменьшает шумы на выходе (микросхема «не любит» слишком низкоомные источники сигнала), но выход предварительного усилителя микросхемы можно соединять со входом оконечного непосредственно. К ТА8119 это тоже относится, хотя выражено гораздо слабее.
Для более плавной регулировки громкости в микросхеме ТА8119Р и ВА3520, а также для устранения «шороха» при вращении движка переменного резистора, между движком и общим проводом рекомендуется включить конденсатор емкостью 1…10 мкФ («+» к движку). При «частичной неисправности» переменного резистора (перегорела или истерлась дорожка возле одного из крайних выводов) можно «выкрутиться», несколько усложнив схему.
Переменный регулятор громкости на резисторе, транзисторе, микросхеме
Если перегорел контакт, к которому подводится движок резистора для установки минимальной громкости, используется схема на рис.36 или рис.Зв. Здесь резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения. Но следует отметить, что напряжение в средней точке такого делителя никогда не уменьшится до нуля: при указанных номиналах резисторов оно превышает 0,3 В. т.е. «нулевая» громкость недостижима.
Для устранения этого недостатка в схему добавлен повторитель на транзисторе VT1. При таком напряжении он все еще закрыт (порог открывания - около 0.6 В). В схеме на рис.3б достичь максимальной громкости также невозможно из-за упомянутого выше падения напряжения на транзисторе (около 0,6 В). Поэтому лучше использовать схему, изображенную на рис.3в.
Источник питания (+5 В) должен быть стабилизированным - иначе громкость будет «плавать». При настройке этой схемы, возможно, понадобится подобрать сопротивления R3 и R4 для получения максимальной громкости. Если же перегорел «верхний» вывод переменного резистора, схема для его «лечения» становится еще проще (рис.Зг). Источник питания тоже должен быть стабилизированным.
Но если переменный резистор «восстановлению не подлежит», единственный выход - использование цифровых регуляторов. В принципе, такие регуляторы можно построить и на обычной цифровой логике, пропуская звуковой сигнал через микросхему цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). Подобные схемы неоднократно публиковались в отечественной литературе начала 90-х годов, но дешевле и удобней воспользоваться специализированной микросхемой, например, КА2250 (Samsung) или ТС9153 (Toshiba).
Регуляторы громкости на ЦАПе КА2250, ТС9153
Эти микросхемы - полные аналоги по электрическим характеристикам и цоколевке (рис.4), отличия только в названии. Они являются 5-битным стереоЦАПом (шаг регулировки - 2 дБ) с довольно скзерными характеристиками регулирования и не очень сложной схемой управления. Что радует - крайне низкие искажения. По этому параметру микросхемы практически не отличаются от переменного резистора, естественно, если амплитуда входного сигнала не превышает 1,5…2,0 В и правильно разведены «земли».
Также предусмотрено «запоминание» уровня громкости при отключении питания, но в ячейке ОЗУ, т.е. для подпитки самой микросхемы нужна батарейка или конденсатор с малой утечкой.
Для нормальной работы этих микросхем требуется внешний источник образцового напряжения (UREF)- Если у источника сигнала (предварительного усилителя) есть свое UREF. тогда просто подводим его к выводам 4,13 микросхемы (рис.4а). Если же его нет, «сооружаем» внешний делитель напряжения (R1-R2- С1 на рис.4).
В обоих случаях напряжение на выводах 4 и 13 должно быть на 1…2 В меньше напряжения питания, но выше 1…2 В относительно общего провода. Напряжение UREF d каждом канале может быть разным. Собственно регулятор громкости состоит из пары резисторных матриц, коммутируемых через высококачественные полевые транзисторы.
На рисунке эти матрицы обозначены как постоянные резисторы. Для нормального функционирования микросхемы обе матрицы должны быть соединены последовательно и, желательно, через разделительный конденсатор (С4). Так как матрицы содержат только резисторы, то, в принципе, «вход» и «выход» можно поменять местами (что иногда можно обнаружить даже в «фирменных» изделиях), но лучше этого не делать.
Цифровая часть микросхем состоит из генератора с внешними частотозадающими элементами КЗ-С7, двух кнопок SB1, SB2 и коммутатора на диодах VD1, VD2. Громкость изменяется при нажатии и удерживании соответствующей кнопки. У микросхем имеется цифровой выход. Ток через этот выход изменяется от 0 до 1,3 мА (с шагом 0,1 мА) при уменьшении/увеличении громкости. Вывод 7 микросхем служит для «выключения» - при «нуле» на этом входе генератор отключается, а потребляемый микросхемами ток уменьшается до минимума.
«Регулирующая» часть микросхем при этом работает как обычно, но изменять громкость невозможно. Для того, чтобы при отключении питания микросхема «запоминала» уровень громкости, ее желательно подключать так, как показано на рис.46. При отключении питания напряжение на входах «Uпит» уменьшается до нуля, одновременно снижается напряжение на выводе 7, и цифровая часть микросхемы «отключается».
Сама микросхема при этом питается через батарейку, ее заряда хватает на десятки лет. В принципе, использовать батарейку не обязательно - достаточно одного конденсатора емкостью более 1000 мкф, но даже самый лучший конденсатор не «продержится» более недели. Конденсатор С2 служит для начального сброса микросхемы при включении питания, поэтому он обязателен и должен располагаться в непосредственной близости от выводов питания микросхемы.
Продолжение статьи находится
Чаще всего в каскадах регуляторов громкости высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуры непосредственно в качестве регуляторов используются переменные резисторы, позволяющие постепенно или плавно изменять усиление сигнала. Однако нередко в ламповых усилителях НЧ применяются и ступенчатые регуляторы громкости, выполненные на постоянных резисторах и переключателях.
Самым простым и распространенным схемотехническим решением регулятора громкости лампового УНЧ при выборе плавной регулировки является введение потенциометра с переменным коэффициентом деления напряжения во входную цепь, в межкаскадную цепь или в цепь отрицательной обратной связи усилителя. Перемещением движка этого потенциометра и осуществляется непосредственно регулировка громкости. При этом в качестве регулировочного потенциометра рекомендуется использовать переменные резисторы с так называемой логарифмической характеристикой (характеристика типа В), чтобы обеспечивалось равномерное изменение громкости воспроизводимого сигнала при различных уровнях входных сигналов.
Регулятор громкости с плавной регулировкой при желании можно заменить регулятором со ступенчатой регулировкой. Для этого достаточно произвести соответствующую замену регулирующего элемента, то есть вместо потенциометра установить цепочку последовательно соединенных постоянных резисторов, количество которых и соотношение их номиналов определяет диапазон и закон регулирования.
При выборе схемы регулятора громкости не следует забывать о том, что человеческое ухо имеет различную чувствительность к сигналам разной частоты и громкости. На практике это явление проявляется в том, что при уменьшении громкости воспроизводимого звукового сигнала у слушателя создается впечатление изменения тембра звучания, которое выражается в кажущемся значительно большем уменьшении относительной громкости составляющих низших и высших частот по сравнению с сигналами средних частот. Поэтому в высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуре применяются тонкомпенсированные регуляторы громкости, в которых при уменьшении громкости осуществляется необходимый подъем составляющих низших и высших частот для обеспечения равной громкости восприятия. С увеличением громкости требуемый подъем составляющих граничных частот уменьшается. Основу тонкомпенсированных регуляторов громкости обычно составляют потенциометры с одним или двумя отводами, к которым подключаются соответствующие RC-цепочки.
Обычно регулятор громкости используется для изменения уровня выходного сигнала УНЧ с минимальными вносимыми искажениями. При этом чаще всего в качестве такого регулятора применяется переменный резистор, включаемый либо на входе усилителя, либо между предварительным и оконечным каскадами. Вместо переменного резистора, как уже отмечалось, может использоваться и ступенчатый регулятор, выполненный на основе переключателя и кассеты резисторов с разным сопротивлением. Упрощенные принципиальные схемы простейших регуляторов громкости приведены на рис. 1.
Рис.1. Упрощенные принципиальные схемы регуляторов громкости
Чтобы предотвратить возможность перегрузки первой лампы усилителя при большой амплитуде входного сигнала, используется схема подключения регулятора громкости, изображенная на рис. 1, а. В этом случае переменный резистор применяется непосредственно в качестве нагрузки предыдущего устройства. Если же максимальная амплитуда входного сигнала мала, переменный резистор регулятора громкости можно установить в цепи управляющей сетки одного из последующих усилительных каскадов, как показано на рис. 1, б. Преимуществом такого подключения является ослабление воздействия внешних помех, так как на регулятор подается полезный сигнал, уже усиленный до необходимого уровня.
Регулировка уровня громкости в ламповых УНЧ может осуществляться и с помощью специальных каскадов, в которых обеспечивается изменение крутизны характеристики лампы. Принцип действия таких регуляторов громкости основан на том, что при использовании в усилительном каскаде лампы с большим внутренним сопротивлением усиление такого каскада будет пропорционально крутизне ее характеристики (S). Поэтому при использовании лампы с переменной крутизной характеристики для изменения усиления каскада достаточно переместить рабочую точку на участок с другой величиной крутизны. Изменение положения рабочей точки и, соответственно, коэффициента усиления может осуществляться разными способами, например изменением величины напряжения смещения или напряжения на экранной сетке лампы. Упрощенные принципиальные схемы таких регуляторов громкости приведены на рис. 2.
Рис.2. Упрощенные принципиальные схемы регуляторов громкости с изменением крутизны характеристики лампы
Необходимо отметить, что рассмотренные регуляторы громкости, в которых используется принцип изменения крутизны характеристики лампы, могут применяться лишь в первых каскадах УНЧ при относительно малых амплитудах входного сигнала (не более 200 мВ). При более высоких уровнях входного сигнала могут возникнуть значительные нелинейные искажения, вызванные криволинейностью динамической характеристики.
Для регулировки громкости в ламповых усилителях низкой частоты нередко используются регуляторы, которые обеспечивают компенсацию низких частот при малых уровнях входного сигнала. Принципиальная схема одного из таких регуляторов приведена на рис. 3.
Рис.3. Принципиальная схема регулятора громкости с компенсацией низких частот при малых уровнях входного сигнала
На вход каскада подается входной сигнал с фиксированным подъемом уровня низших частот воспроизводимого диапазона. Этот уровень определяется величинами сопротивлений резисторов R1, R2 и R3, образующими входной делитель, а также значением емкости конденсатора С2. С выхода регулятора в цепь сетки лампы через делитель, образованный элементами R7 и С2, поступает сигнал обратной связи. Чем выше уровень громкости, тем значительнее и обратная связь. Величина сопротивления резистора R7 определяет соотношение ослабления низших частот в цепи обратной связи к подъему этих частот во входной цепи. В идеальном случае подбором сопротивления резистора R7 следует добиться того, чтобы ослабление низших частот в цепи обратной связи было равно их подъему во входной цепи. В этом случае форма частотной характеристики сигнала на выходе каскада будет близка к линейной. Приведенные на рис. 3 номиналы элементов рассчитаны на использование одного из триодов лампы 6Н2П.
При уменьшении громкости сигнала с помощью потенциометра R6 уменьшается и значение обратной связи, однако фиксированный подъем низших частот остается прежним. В результате уровень низших частот в выходном сигнале возрастает. При очень малых значениях громкости обратная связь практически отсутствует, а характеристика каскада определяется только параметрами цепочки R1, R3 и С2. При этом подъем низших частот максимальный.
Одним из недостатков данной схемы является то, что триод включен перед регулятором громкости, поэтому при очень сильном входном сигнале он может перегружаться. Однако сигнал с входа подается на управляющую сетку лампы через делитель, который даже на частоте 50 Гц обеспечивает ослабление более чем в 4 раза. Вследствие этого данная схема может работать без искажений при уровне входного сигнала до 4-5 В. Также необходимо отметить, что рассматриваемая схема чувствительна к уровню фильтрации анодного напряжения, поэтому применение фильтра R8C5 в цепи питания анода лампы является обязательным.
При конструировании лампового УНЧ радиолюбители нередко ставят перед собой задачу включения в его состав каскада, с помощью которого можно регулировать громкость дистанционно. Применение в обычных регуляторах выносных пультов с размещенными в них потенциометрами вряд ли можно считать удачным решением, поскольку чаще всего такие пульты соединяются с усилителем с помощью длинных кабелей, что приводит к появлению весьма существенных искажений. Однако существуют разнообразные схемотехнические решения, обеспечивающие регулирование громкости на расстоянии, например, посредством изменения управляющего напряжения постоянного тока, при практическом отсутствии искажений. Принципиальная схема одного из вариантов регулятора громкости с дистанционным управлением приведена на рис. 4.
Рис.4. Принципиальная схема регулятора громкости с дистанционным управлением
Отличительной особенностью рассматриваемого регулятора является включение вместо катодного резистора триода усилительного каскада еще одного триода, который выступает в роли регулирующего элемента. При изменении величины постоянного отрицательного напряжения, подаваемого на сетку второго триода, изменяется величина его сопротивления. В результате меняется глубина отрицательной обратной связи для первого триода. Так, например, при возрастании внутреннего сопротивления второго триода отрицательная связь возрастает, а усиление первого триода снижается. В данной схеме импортный двойной триод типа ЕСС82 можно заменить, например, отечественной лампой 6Н1П.
В высококачественной ламповой звуковоспроизводящей аппаратуре широкое распространение получили регуляторы громкости с тонкомпенсацией. Необходимость применения таких регуляторов громкости объясняется тем, что чувствительность уха человека изменяется в зависимости от частоты и громкости воспринимаемого звукового сигнала. Так, например, лучшая чувствительность соответствует восприятию составляющих средних частот по сравнению с составляющими высших и особенно низших частот. Поэтому при уменьшении громкости у слушателя появляется субъективное ощущение, что одновременно уменьшается уровень составляющих высших и низших частот воспроизводимого диапазона. В результате проведенных в этой области исследований были составлены определенные зависимости, которые получили название кривых равных громкостей.
Чтобы при разных уровнях громкости все частотные составляющие воспроизводимого сигнала воспринимались одинаково, в высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуре применяются регуляторы громкости, в которых при уменьшении громкости осуществляется необходимый подъем составляющих низших и высших частот, а с увеличением громкости подъем составляющих граничных частот уменьшается. Такие регуляторы называют тонкомпенсированными или частотно-зависимыми. Естественно, разработчики стремятся к тому, чтобы характеристики тонкомпенсированных регуляторов громкости были как можно ближе к кривым равной громкости.
Самым простым вариантом построения частотно-зависимого регулятора громкости является объединение непосредственно регулятора громкости и регулятора тембра с использованием спаренных переменных резисторов. Принципиальные схемы таких регуляторов громкости приведены на рис. 5, а и 5, б. Нередко в тонкомпенсированных регуляторах громкости используются потенциометры с одним или с двумя отводами, к которым подключаются соответствующие RC-цепочки. Принципиальная схема одного из вариантов такого регулятора громкости приведена на рис. 5, в.
Рис.5. Принципиальные схемы простых тонкомпенсированных регуляторов громкости
Токомпенсированный регулятор громкости может иметь и ступенчатую регулировку. К достоинствам таких регуляторов, помимо отсутствия потенциометра соответствующей конструкции, следует отнести возможность выбора значительно более широкого диапазона регулировки. Принципиальная схема одного из вариантов входного каскада лампового УНЧ с таким регулятором приведена на рис. 6.
Рис.6. Принципиальная схема тонкомпенсированного регулятора громкости со ступенчатой регулировкой
Тонкомпенсация в регуляторах громкости может быть реализована и с помощью специальных фильтров. Принципиальная схема регулятора с фильтром тонкомпенсации приведена на рис. 7.
Рис.7. Принципиальная схема регулятора громкости с фильтром тонкомпенсации
В рассматриваемой схеме фильтр тонкомпенсации представляет собой двойной Т-мост, коэффициент передачи которого для составляющих средних частот воспроизводимого диапазона меньше, чем коэффициент передачи для составляющих низших и высших частот. В режиме максимальной громкости движок потенциометра R4 должен находиться верхнем по схеме положении, при этом фильтр замкнут накоротко и не влияет на форму частотной характеристики. Для уменьшения громкости движок потенциометра R4 следует перемещать вниз, при этом уменьшается шунтирующее действие верхней части данного потенциометра на фильтр. В результате через фильтр начинают проходить составляющие определенных частот в соответствии с его частотной характеристикой. Поскольку составляющие средних частот ослабляются этим фильтром в большей степени, чем составляющие крайних частот, изменение частотной характеристики усилителя происходит по зависимости, близкой к кривым равной громкости. Потенциометр R4 должен иметь логарифмическую характеристику (тип В).
Схема кнопочного потенциометра (сдвоенного) с цифровым управлением построена на основе специализированной микросхемы DS1267 от компании Dallas. В этом проекте используется версия 100к. Для управления ей служит микроконтроллер ATTiny13, выбранный из-за небольших размеров. Потенциометр позволяет регулировать максимум 256 шагов, однако можно применить ограниченное значение до 128 шагов. Этот показатель свободно устанавливается изменяя исходный код программы. На плате предусмотрен также вывод поляризации системы DS1267, так называемые «VBias», который можно поляризировать отрицательным напряжением, когда требуется перемещение бОльших чем 0,5 В амплитуд сигнала.
В схеме регулятора применены в основном SMD элементы, чтобы максимально уменьшить его размеры. Плата с успехом может быть встроенная в любую часть усилителя звука, так как ее высота всего 1 см. Регулировка громкости осуществляется с помощью двух миниатюрных кнопок (микриков), припаянных непосредственно на плату. Светодиод сигнализирует своим миганием о процессе нажатия и регулировании.
Схема электрическая кнопочного регулятора
Схема принципиальная кнопочного регулятора потенциометра
Основой схемы является микроконтроллер U1 (ATTiny13), работающий на внутреннем источнике синхронизации (внутреннем генераторе). По трех-проводной шине он управляет состоянием U2 (DS1267). Выходами потенциометров будут разъемы P1 и P2. Диод D1 вместе с резистором, ограничивающим его ток, выполняет функцию индикатора работы шины. Короткой вспышкой сообщает о факте отправки данных в м/с U2. Конденсатор C1 (100nF) представляет собой фильтр питания.
Изготовление конструкции
Схема паяется на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. Плата не содержит перемычек, а два кажущихся разрыва в цепи массы будут местами пайки корпуса кнопок. Монтаж следует начать с припаивания интегральных микросхем, потому что это делается гораздо удобнее, когда нет выступающих элементов от другой стороны. Порядок пайки остальных элементов произвольный. Схему необходимо питать напряжением 5 В, желательно стабилизированным.
Готовые для пайки платы
Определенным неудобством является программирование микроконтроллера, так как здесь не предусмотрено разъема программирования. Чтобы запрограммировать МК U1 — подпаяйте аккуратно к его выводам тонкие провода, которые затем будут подключены к программатору. Вывод VB (VBias) соединен с массой схемы, однако, если необходимо подключение этого входа к другой полярности, просто вырежьте фрагмент дорожки между выводами на плате. Когда потенциометр работает для регулировки громкости предусилителя и амплитуда сигнала, что на него подается не превышает 0,5 вольта, то выход VB следует поляризировать относительно отрицательного напряжения -5 В относительно массы. Это обеспечит правильную передачу аналогового сигнала.
кнопочный регулятор — потенциометр
Следует иметь в виду, что потенциометр имеет максимально допустимое напряжение, которое может присутствовать на любом из контактов (относительно GND) от -0.1 до +7 В для Vb = 0 и от -5 до +7 В для Vb = -5 В. При эксплуатации регулятора следует позаботиться о том, чтобы не превышать указанные допустимые границы напряжений. Когда вы питаете схему от отдельного БП, необходимо убедиться, что масса потенциометра (GND) и масса схемы назначения связаны между собой.
Фьюзы биты
На рисунке показаны настройки фузов для микроконтроллера ATTiny13
Управление регулятором
Работа со схемой проста. Изменение громкости осуществляется нажатием кнопок S1 и S2. Удержание нажатой кнопки вызывает плавное перемещение воображаемого ползунка потенциометра в нужном направлении. Светодиод D1 сигнализирует своим миганием факт изменения положения ползунка. Когда он достигнет одной из крайних позиций — индикатор перестанет мигать, хотя вы и продолжите держать нажатой кнопку.
Подключение регулятора
Прошивка и плата
Все необходимые для самостоятельной сборки файлы вы можете .
Для изменения настройки звука существуют специальные регуляторы. По частотности их делят на активные, а также пассивные. Дополнительно разделение осуществляется по типу настройки. Самыми распространенными принято считать цифровые регуляторы. Создаются они под разные виды усилителей и имеют свою канальность. Чтобы понять принцип работы данных приборов, следует подробно разобраться в их устройстве.
Как устроен регулятор?
Важным элементом регулятора принято считать микросхемы. По своим параметрам они довольно сильно могут отличаться. Если рассматривать профессиональные модели, то там имеется до 100 различных контактов. Дополнительно в регуляторе наличествует контроллер, который занимается изменением предельной частоты прибора. С помехами в устройстве справляются конденсаторы. В простой модели их имеется до четырех. Обычно можно встретить в регуляторе Их частотность, как правило, указывается в маркировке.
В профессиональных моделях конденсаторы устанавливаются электролитические. Проводимость у них гораздо лучше, но стоят они дорого. Резисторов в стандартной схеме можно встретить до десяти единиц. Отличаются они между собой по предельному сопротивлению. Самые простые модели способны похвастаться параметром в 2 Ома. Резисторы с такими показателями встречаются довольно часто. Наконец, последним элементом регулятора следует назвать замыкающий механизм. Чаще всего он представлен в виде кнопки, однако есть модели со сложной системой индикации.
Применение электронной модели
Электронный регулятор громкости устанавливается практически на всех звуковых девайсах. Изменять колебания при этом можно различными способами. Чаще всего можно встретить плавные контроллеры, которые позволяют очень тонко настаивать звук, однако есть и скачковые системы. В таком случае изменение параметров осуществляется пошагово и резко. В студиях звукозаписей имеются многоканальные устройства для микшеров. Они позволяют регулировать множество эффектов. Если рассматривать комбинированный электронный регулятор громкости, то многое в данном случае зависит от акустической системы.
Самостоятельная сборка регулятора
Для того чтобы собрать регулятор громкости своими руками для усилителя средней мощности, понадобится микросхема как минимум на 8 бит. Транзисторы для нее лучше всего использовать биполярные. Обычно они в магазине представлены с маркировкой "2НН". Показатель сопротивления у них в среднем колеблется в районе 3 Ом. Контроллеры в основном побираются линейные. Они позволяют довольно плавно изменять предельную частоту. При этом амплитуда помех будет зависеть исключительно от конденсаторов.
Для обычного регулятора будет достаточно установить их три штуки. Светодиоды могут использоваться только на пару с выпрямителями. В некоторых случаях, для того чтобы сделать регулятор громкости своими руками, дополнительно в начале цепи советуют использовать стабилитрон. Данный элемент значительно повышает работоспособность резисторов и регулятора в целом.
Как устроены регуляторы для наушников?
Регулятор громкости для наушников имеет только два конденсатора. Отличительной особенностью таких устройств можно назвать слабую пропускную способность. Сигнал во многих моделях идет долго. Связано это с тем, что транзисторы не рассчитаны на большую мощность. В некоторых моделях регуляторов устанавливаются резонаторы. Существуют они разных типов и имеют свои параметры. Наиболее часто можно встретить Параметр сопротивления у них доходит до 4 Ом. В свою очередь ферритовые аналоги могут выдерживать только 2 Ом. Соединяется регулятор громкости для наушников с динамиком при помощи дросселя.
Схема регулятора тембра
Регуляторы тембра и громкости контроллер имеют операционный. Подходит он для усилителей разной мощности. Диоды в данном случае устанавливаются довольно редко. Выпрямители есть только в моделях, где транзисторов менее трех штук. Резисторы в приборах включаются с маркировкой "ВС". у них довольно хорошая, но они чувствительны к высоким температурам. Конденсаторы во многих моделях стоят биполярные. Предельное сопротивление регуляторы тембра и громкости способны выдерживать на уровне 3 Ом. В стандартной модели гнездо имеется "РРА" для обычного кольца. Дроссель с резистором соединяются только через преобразователь.
Как настроить регулятор в "Виндовс"?
Осуществить настройку регулятора довольно просто. Находится значок данного элемента на панели "Пуск". Нажав на него один раз левой клавишей, можно изменять предельную частоту. В некоторых случаях пользователь не видит указанный значок. Происходит это из-за того, что регулятор громкости Windows не добавлен в область уведомлений. Обычно он переносится в автоматическом режиме операционной системой. Однако данное действие можно выполнить и вручную через панель управления. Также причина может заключаться в отсутствии файла Sndvol.exe. В таком случае его копию нужно сохранить на компьютере.
Параметры стереорегуляторов
Коэффициент шума у них находится в районе 70 дБ. Параметр нелинейного искажения обычно составляет 0.001 %. Диапазон рабочих частот колеблется от 0 до 10000 Гц. Входное напряжение устройства составляет 0.5 В. Во многих моделях контроллеры устанавливаются реверсивные. Выходное напряжение при этом должно равняться не более 0.5 В. Стабилизатор стерео регулятор громкости обычно имеет импульсный. Питание прибора осуществляется через блок с напряжением до 15 В.
Модели микрофонов с регуляторами
Микрофон с регулятором громкости является на сегодняшний день распространенным девайсом, а микросхема в нем обычно имеется серии "МК22". Пропускная способность у моделей довольно высокая, сигнал проходит хорошо. В стандартной схеме диодов имеется два. Один из них, как правило, располагается возле запирающего механизма. Конденсаторы устанавливаются с различными параметрами. Это необходимо для того, чтобы контролировать частоты различной величины.
Сопротивление у них в среднем выдерживается до 4 Ом. Конденсаторы в регуляторе должны быть только электролитические. В данном случае это даст большой прирост к чувствительности прибора. Резисторов в стандартной схеме имеется до восьми единиц. Ими сопротивление в среднем выдерживается на уровне 3 Ом. Непосредственно запирающий механизм регулятор громкости имеет в виде контроллера.
Схема кнопочного регулятора
Кнопочный регулятор громкости (схема показана ниже) отличается от других устройств тем, что диоды у него располагаются попарно. В результате микросхема довольно быстро передает сигнал на резистор. Выпрямители во многих моделях отсутствуют, и это следует учитывать. Конденсаторов в стандартной схеме предусмотрено до трех единиц. Сопротивление у них максимум выдерживается на уровне 2 Ом. Коэффициент шума у таких моделей в среднем колеблется в районе 50 дБ.
Показатель нелинейного искажения, в свою очередь, равен 0.002 %. Из недостатков следует отметить определенные проблемы с неравномерностью. Связано это с малым диапазоном рабочих частот. В некоторых случаях имеет смысл устанавливать усилитель с напряжением более 15 В. В таком случае параметры звука повысятся.
Пассивные регуляторы
Пассивный регулятор громкости отличается от прочих устройств тем, что он производится многоканальным. Сопротивление им в среднем выдерживается на уровне 3 Ом. Запирающие механизмы устанавливаются стандартные. В свою очередь контроллеры в них имеются исключительно цифровые. Благодаря этому синхронизировать стереозвук в приборе получается более точно. Таким образом, проблема с неравномерностью отпадает сама собой.
Резисторы во многих моделях имеются подстроечного типа. Отличительной особенностью профессиональных моделей считается наличие резонатора. Выходное напряжение данного элемента способно доходить до 8 В. Чаще всего в регуляторах они устанавливаются кварцевого типа. Конденсаторов в стандартной схеме имеется два. Микросхема в системе рассчитана на 8 бит.
Применение активных моделей
Активный регулятор громкости, как правило, применяется для приемников, мощность которых не превышает 5 В. Резисторы в нем имеются с сопротивлением около 4 Ом. Резонаторы устанавливаются кварцевые. Отличительной особенностью данных регуляторов можно назвать сигнальные реле. Дроссели, как правило, в приборах не используются. Усилители уславливаются только операционного типа. В связи с этим необходимость в выпрямителях отсутствует. Системы индикации в приборах можно встретить самые разнообразные. Для мобильных устройств такой регулятор громкости не подходит.
Схема комбинированного регулятора
Комбинированный регулятор громкости (схема показана ниже) конденсаторов имеет не более пяти штук. Транзисторы при этом могут использоваться только биполярного типа. Пропускная способность у них довольно высокая. Сопротивление в среднем выдерживается на уровне 3 Ом. Транзисторы линейные в системе предусмотрены. Стабилизаторы уславливаются только в профессиональных моделях. Предельная частота у них не превышает 4000 Гц.
Как устроен тонкомпенсированный регулятор?
Регуляторы данного типа в основном используются в магнитолах. Система их устройства довольно простая. Микросхема в приборе устанавливается серии "КР2". Непосредственно контроллер имеется линейного типа. Транзистор используется только один. Располагается он рядом с микросхемой.
Конденсаторов всего имеется два. Чаще всего можно встретить именно электролитический тип. они способны выдерживать на уровне 16 В. Однако выходной сигнал устройством воспринимается довольно плохо. Резисторов в регуляторе имеется не более пяти. Все они устанавливаются с предельной частотой около 3000 Гц.
Профессиональные модели
Профессиональные регуляторы микросхемы имеют многоканальные. Учитывая это, для нормальной работы им требуется Находится он, как правило, рядом с конденсатором. Рассчитана система на нагрузку 8 бит. Замыкающий механизм в устройстве установлен обычный. Коэффициент шума прибора максимум достигает 55 дБ. Показатель нелинейного искажения в некоторых случаях способен превышать 0.001 %.
Рабочая частота в среднем колеблется в районе 2000 Гц. С равномерностью такие схемы проблемы испытывают редко. Выходное напряжение прибора равняется 0.5 В. Резисторная развязка сопротивление максимум выдерживает 3 Ом. Преобразователи в системе предусмотрены, а крепятся они к плате только через дроссель. Конденсаторов в стандартной модели имеется около трех единиц. Их вполне достаточно, чтобы справляться с различными сигналами. Возле гнезда устройства обязательно располагается
Электронные регуляторы тембра
Все электронные регуляторы отличаются компактными размерами, и предельное напряжение выдерживают большое. В данном случае они не способны работать без усилителя. Стабилизаторы, как правило, применяются только линейные. Цепи диодов располагаются сразу за платой.
Искажения устройством подавляются за счет резисторов. С предельной частотой регулятору помогают справиться стабилизаторы. Выпрямители устанавливаются крайне редко. Энергопотребление таких устройств высокое, а в преобразователях они не нуждаются. Увидеть указанные приборы на микшерах можно довольно часто.
|
В своей предыдущей статье о модернизации усилителя Kenwood я упоминал о замене регулятора громкости на более качественный. В роли такого был выбран уже хорошо зарекомендовавший себя лестничный аттенюатор им. А.Никитина. Так как устройство пользуется популятростью у любителей хорошего звука, выкладываю описание моего опыта его повторения. |
Первым, что было готово, стала прошивка для МК. Управление осуществляется при помощи подключаемых к плате одиночного потенциометра с линейной характеристикой (например на 10кОм). Для предотвращения щелчков в колонках при изменении уровня громкости применен алгоритм, который заключается в том, что при переключении реле сначала включаются те, которые устанавливают новый уровень громкости ослабляя сигнал, а через пару миллисекунд выключаются предущие. Это не помогло на 100% избавиться от щелчков, они есть, но настолько тихие, что при нормальном использовании незаметны. Более того, если плавно крутить ручку потенциометра, когда играет музыка, то громкость изменяется очень плавно. В прошивку также был добавлен код для управления громкостью при помощи пульта ДУ стандарта RC5 (кнопками vol+, vol- и mute). Сам приемник для пульта (TSOP4838) впоследствии успешно разместился под передней панелью без необходимости его доработки. Алгоритм работы, заложенный в прошивке, достаточно прост. При включении выставляется уровень громкости в соответствии с положением ручки потенциометра. Если пользователь покрутил ручку потенциометра - громкость меняется. Если воспользовался регулировкой громкости с пульта ДУ - громкость также соответственно изменяется. Пока ручку не трогают, используется уровень громкости, выставленный с пульта. После процедуры изменения уровня громкости (то есть переключения реле) я поставил задержку для того, чтобы при кручении ручки потенциометра реле беспорядочно не переключались. Величину задержки я выбрал на слух, так чтобы реле не переключались ни слишком часто, ни слишком редко. Далее была разведена плата под рекомендованные многими, как одни из лучших для этого применения, реле Fujitsu-Takamisawa RY12W-K и SMD-резисторы. Разводка платы далеко не идеальна, и уж тем более не универсальна, но главным условием были минимальные размеры и ради этого чем-то пришлось пожертвовать. Впрочем, я постарался учесть все рекомендации по питанию МК. Крепление платы внутри усилителя сделано при помощи двух штырьков от разъема, одной стороной они запаиваются в плату РГ, второй - в плату усилителя. Соединение входа, выхода и сигнальной земли платы РГ с платой усилителя — при помощи МГТФ сечением 0,35мм², которые идут прямо между плат. Как вариант, можно совместить платы РГ и селектора входов и разместить их непосредственно у (или на) входных разъемах RCA. Платы я заказал на производстве, все-таки, это того стоит.
Что касается диапазона регулировки громкости, стандартные варианты, когда 6 реле обеспечивали ослабление с шагом в 1дБ в диапазоне от 0 до -63дБ, либо в 2дБ в диапазоне от 0 до -127дБ, показались мне неудачными. Максимальное ослабление в -127дБ чрезмерно, а в -64дБ, по крайней мере для меня, недостаточно, так как я люблю слушать музыку ночью, с уровнем где-то в -80..-70дБ. Проверить это мне помог плеер Foobar2000, в котором можно регулировать громкость, имея перед глазами текущий уровень громкости, выраженный в дБ (громкость на усилителе во время этого теста устанавливается на максимум). После недолгих размышлений было выбрано простое и гениальное решение проблемы: шаг увеличивался в 1,5 раза. Таким образом, ступени характеризуются ослаблением в -1,5 -3 -6 -12 -24 и -48дБ, а максимальное ослабление составило 94,5дБ. Необходимые номиналы резисторов для РГ рассчитывались в Excel, а на практике получались путем запараллеливания пар из 1%-х резисторов типоразмера 1206. Для выполнения логарифмического закона регулирования, необходимо что бы входные сопротивления регулятора и усилителя мощности были равны. Этого можно добиться пересчетом резистивной матрицы под необходимое входное сопротиление регулятора, либо впаиванием параллельно выходу РГ резистора необходимого номинала (например, при сопротивлениях РГ 10кОм и усилителя 100кОм необходимо впаять резистор 11кОм). Увеличивать сопротивление РГ не стоит, так как через контакты реле в этом случае будет проходить слишком малый ток, что может привносить искажения в сигнал. Хочу отметить, что рекомендуется использовать более качественные резисторы, чем обычные толстопленочные, с более высокими показателями стабильности и большей точностью (тонкопленочные, MELF), но мне не удалось достать нужные номиналы. Резисторы по сопротивлению следует подбирать в пары. Я поленился это сделать и в результате получил при определенном уровне громкости (когда включено только одно реле) ощутимый перекос баланса. Ниже представлена таблица с номиналами резисторов для РГ входным сопротивлением 10кОм. Для пересчета под другое сопротивление можно воспользоваться прилагаемым Excel-калькулятором.
С первого пуска РГ не заработал, как я хотел, но после исправления недоработок в прошивке, все встало на свои места. В качестве пульта ДУ прикупил дешевый китайский универсальный пульт, который по умолчанию как раз настроен на протокол RC-5.
В общем, я старался сделать максимально лаконичное устройство — регулятор громкости и все. Можно было бы добавить какой-либо вариант индикации уровня громкости или функциональность селектора входов, но для меня в этом не было необходимости. При отсутствии постоянки на выходе источника, щелчки не являются проблемой (в противном случае они становятся громче), случайную подачу 15 вольт на вход усилителя регулятор выдержал без проблем (только щелчки были хорошо слышны). В принципе, можно поставить хороший разделительный электролит на входе, но мне не хотелось идти этим путем. Наводок от МК ни разу замечено не было. Особенность, о которой следует помнить, если РГ собран по оригинальной схеме, приведенной в статье Никитина — когда РГ обесточен, он не ослабляет сигнал. У моего усилителя имеется задержка включения акустики, поэтому проблемой для меня это не является. При включении сначала успевают включиться реле, а через пару секунд уже к выходу усилителя подключается акустика, при выключении питания — наоборот, сначала отключается акустика, и только через пару секунд, после того, как конденсаторы питания РГ разрядятся, отключаются реле. Можно изменить схему подключения резисторов к реле так, чтобы без подачи питания было максимальное ослабление (тогда придется несколько изменить код прошивки или решить проблему другим способом). По стоимости устройство вполне доступно: 6 штук реле стоят долларов 9, микроконтроллер — максимум 5, резисторы, в зависимости от качества — от пары долларов, ULN2003 — меньше доллара. Итого меньше 20 долларов за основные компоненты в базовом варианте. Конечно, еще необходима плата, питание для МК и реле, тот же потенциометр (подходит любой) и ИК-приемник, но и это не обойдется дорого. А по качеству и функциональности такое устройство как минимум не хуже высших представителей модельного ряда известных фирм ALPS или Bourns, которые стоят существенно больше. Сейчас многие собирают свой усилитель The End Millenium, думаю, такой усилитель вполне заслуживает чего-то получше простого потенциометра. К статье прилагаются: Схемы и печатные платы в EAGLE ( | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
