Дискретный регулятор громкости для усилителя. Практический опыт повторения регулятора громкости им
|
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 ( | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Традиционно для регулировки уровня звука используют переменный резистор - потенциометр , где изменение сопротивления реализуется с помощью электрического контакта, что скользит по резистивному слою. Примером хорошо известных регуляторов аудио-класса являются японские ALPS . Однако мало кто знает, что ими выпускаются и дискретные ступенчатые регуляторы, которые ставят в том числе в high-end аппаратуру. Это устройство состоит из серии постоянных резисторов, которые переключаются по очереди.
Несмотря на более сложное устройство и конструкцию, они имеют определённые преимущества по сравнению с плавно крутящимся потенциометром, это улучшение качества электрического контакта, в сравнении с ползунком. Улучшенная согласованность между отдельными аудиоканалами и они менее чувствительны к пыли и потертостям. В таком РГ практически исключается треск и шорох. Дискретный регулятор уровня звука практически не изменяет частотную характеристику при регулировании громкости, что положительно сказывается на линейности всего усилительного тракта, на всех уровнях громкости. Цена на них, естественно, гораздо выше, чем на обычные, но мы и не собираемся их покупать, а попробуем сделать сами.
Схема дискретного регулятора громкости
Три варианта схем ДРГ
Выше показаны три практические схемы такого регулятора, которую можно собрать самому. Сколько выбрать ступеней переключения - решайте сами. На практике достаточно 5-10. Резисторы желательно брать качественные, на мощность 0,125-0,25 ватт.
Естественно нужен сдвоенный переключатель, чтоб одновременно регулировалась громкость на обеих каналах стереоусилителя. Сам дискретный переключатель рекомендуется экранировать, чтоб свести уровень электромагнитных помех к нулю. Если вы взяли переключатель со слишком тугим ходом (чем грешат многие советские), разберите его и ослабьте пружину. Заодно почистите контакты мягкой ученической резинкой.
Как-то так получилось, что при всем большом количестве обзоров я практически ни разу не писал обзоры устройств, тем или иным образом относящихся к аудиотехнике. Хотя конечно у меня есть обзор блока питания для усилителя мощности, но на мой взгляд это уж совсем косвенное отношение. И вот решил я обратить внимание на усилители, ЦАПы и прочие аудиоустройства и начну с регулятора громкости.
Данный регулятор громкости выбирался скорее из эстетических соображений, так как функционально он очень прост и потому обзор будет сегодня не очень длинным.
Как вы уже поняли из предисловия, строить я буду некое подобие усилителя, скорее всего с ЦАП, но в данном случае это не особо принципиально. Раньше я много занимался подобной техникой, но прошли годы и одно просто забылось, вместо другого появилось много нового, потому отчасти я буду вспоминать, отчасти заниматься самообразованием потому возможны ошибки и неточности, за что заранее прощу извинить.
Тема аудиотехники была косвенно затронута в , где я показывал блок питания для усилителя мощности. Скорее всего этот БП будет и дальше принимать участие, вероятнее всего в качестве подопытного для понимания разницы между импульсным и обычным блоком питания, но это тема будущих обзоров, а пока перейду к теме сегодняшнего - регулятору громкости.
Понятно что сейчас громкость звука можно регулировать не только вмешательством в электрический тракт, а и программно прямо от источника, но лично мне не очень нравится подобный подход и я придерживаюсь «классических» решений в виде аналогового регулятора громкости.
Для начала стоит сказать, что регуляторы громкости бывают линейные и логарифмические, а также с тонкомпенсацией, касаться их я не вижу смысла так как это скорее дело вкуса, но объясню очень кратко:
1. Линейный или логарифмический.
Линейный изменяет коэффициент деления прямо пропорционально углу поворота вала регулятора.
Логарифмический (а если корректнее, то обратнологарифмический) больше подходит для человеческого слуха так как в самом начале регулировка происходит очень плавно, а к концу более резко. Человеческое ухо лучше отличает уровень громкости слабых звуков, потому в самом начале регулировка плавная. Когда же громкость большая, то разница менее заметна и там регулировка может быть грубой.
Существует три основные характеристики:
А (в импортном варианте В) - линейная, изменение сопротивления линейно зависит от угла поворота. Такие резисторы, например, удобно применять в узлах регулировки напряжения БП.
Б (в импортном варианте С) - логарифмическая, сопротивление сначала меняется резко, а ближе к середине более плавно.
В (в импортном варианте A) - обратно-логарифмическая, сопротивление сначала меняется плавно, ближе к середине более резко. Такие резисторы обычно применяют в регуляторах громкости.
Дополнительный тип - W, производится только в импортном варианте. S-образная характеристика регулировки, гибрид логарифмического и обратно-логарифмического. Если честно, то я не знаю где такие применяются.
Кому интересно, могут почитать подробнее.
Кстати мне попадались импортные переменные резисторы у которых буква регулировочной характеристики совпадала с нашей. Например современный импортный переменный резистор имеющий линейную характеристику и букву А в обозначении.
2. Тонкомпенсация.
При слабом уровне громкости человеческое ухо лучше слышит СЧ диапазон, но хуже НЧ и ВЧ, потому в некоторые регулятора добавляют принудительную коррекцию АЧХ в самом начале регулировки. Обычно тонкомпенсация отключаемая, так как далеко не всем она нравится и тогда есть возможность случать оригинальный звук. Простейшая тонкомпенсация это конденсатор небольшой емкости между входным сигнальным и подвижным контактом резистора. В более «продвинуты» резистор имеет один или несколько отводов, позволяющих настроить коррекцию более точно.
Для лучшего понимания были построены семейства кривых чувствительности человеческого уха – усредненные графики зависимости этой чувствительности для разных частот слышимых акустических колебаний.
На рисунке ниже показаны эти графики, получившие название кривых равной громкости, которые были приняты в качестве международного стандарта.
Вариант включения обычного переменного резистора для получения тонкомпенсации.
И включение специального резистора.
В моем случае по большей части можно было просто применить обычный переменный резистор. Ниже на фото пример простых переменных резисторов, слева подороже, справа попроще, но суть у них одна и та же, переменный резистор. Качественные переменные резисторы выпускает фирма Alps и стоят они весьма недешево.
Но куда более качественный вариант, это ступенчатый регулятор в виде набора переключаемых резисторов. Фактически это многоступенчатый аттенюатор, преимуществом которого является задание произвольных регулировочных характеристик, но что важнее - более точной подгонкой идентичности каналов.
Существуют обычные переменные резисторы с трещеткой, не путайте, это совсем другое, по сути там просто «эмуляция».
Ступенчатые регуляторы чаще всего применяются в высококлассной аппаратуре, например я впервые его встретил в популярном усилителе Одиссей 010. Кстати, при желании и некотором терпении подобный регулятор можно изготовить самостоятельно из многопозиционного переключателя и подобранных резисторов.
Или даже так, по сути просто переключатель с кучей резисторов.
Если заменить переключатель на реле, то можно сделать более красивое решение, к тому же имеющее возможность дистанционного управления. В целях упрощения резисторы в этом случае управляются двоичным кодом. Путем коррекции номиналов резисторов можно также задавать логарифмическую характеристику.
Переключая коэфициент деления при помощи фиксированных резисторов можно получить относительно простым способом большой диапазон регулировки, 1 реле - 2 уровня, 2 реле - 4 уровня, 3 реле - 8 уровней.
Ниже на фото показан регулятор имеющий 256 ступеней регулировки. Управляется он от специальной микросхемы - которая преобразует аналоговый сигнал от переменного резистора в двоичный код. Переменный резистор при этом просто изменяет постоянное напряжения и никак не подключен в цепи сигнала.
Реле при этом надо применять специальные - сигнальные, а не силовые, так как при слабых напряжениях и токах силовые реле не могут обеспечить качественный контакт.
Но кроме того у подобного регулятора есть преимущество, его легко можно сделать многоканальным просто добавив параллельно еще одну плату с реле.
Снизу платы видны пары резисторов около каждого реле. Вообще изначально у меня была мысль купить именно такой регулятор, но потом я передумал и позже объясню, почему.
Примерно по такой же схеме собран и известный регулятор Никитина, его преимущество в том, что входное и выходное сопротивление всегда постоянно, что лучше сказывается на качестве работы и меньшем влиянии на параметры остальной схемы.
Как было написано выше, ступенчатые регуляторы позволяют реализовать дистанционное управление, но при желании можно купить и обычный регулятор «с моторчиком», управляемым специальным контроллером. Фактически так и есть, вал переменного резистора можно вращать как вручную, так и с пульта, тогда это будет делать небольшой двигатель с редуктором, при этом ручка регулировки также будет вращаться, а если добавить к ней какой нибудь светодиод индикации положения, то смотрится это довольно эффектно.
В общем думал я думал, какой регулятор применить и случайно натолкнулся на весьма любопытный вариант, который меня больше заинтересовал типом дисплея, но об этом чуть позже.
В комплект входит:
1. Плата регулятора
2. Плата управления с дисплеем
3. Пульт ИК ДУ
4. Светофильтр
5. Провода подключения питания и выхода
6. Шлейф для соединения плат, длина 280мм
7. Ручка регулятора.
Также отдельно можно докупить
1. Трансформатор питания 12 Вольт 5 Ватт - $2.22
2. Плата управления нагрузкой - $3.7
3. Доплатить за позолоченные RCA разъемы - $1.47
Я покупал в «базовой» комплектации так как трансформатор у меня есть, плату реле можно сделать самому, а в «позолоченные» разъемы за полтора бакса я мало верю. Волновался чтобы в пути не разбили дисплей, но все обошлось.
Комплект всяких мелочей ничего особенного из себя не представляет, синий светофильтр, дешевенькая ручка и пара проводков.
Защитную бумагу со светофильтра я пока снимать не буду так как мне его еще ставить в корпус и не хотелось бы поцарапать.
Пульт похоже от какого-то телевизора AOC, в меру удобный, но имеющий глянцевый корпус. Смотрится неплохо, хотя кнопок могло бы быть и меньше так как большая часть из них не нужна.
Входы можно переключать как кнопкой Input 1-2-3-4, так и кнопками Bright в любом направлении.
Основная плата, на ней расположены реле, регулятор и узел питания всего комплекта.
Не знаю что подразумевалось под «позолоченными» разъемами, за которые надо было доплатить отдельно, но я получил с такими как на фото. Плата умеет коммутировать сигналы от четырех источников, все входы вынесены на один большой блок разъемов.
Пайка местами на троечку, хотя общее качество изготовления понравилось, аккуратно, есть крепежные отверстия, маркировка.
Плата питается переменным напряжением 12 Вольт, хотя у меня она без проблем работала и от 9. На некоторых конденсаторах имеется маркировка фирмы Elna, хотя на мой взгляд в данном случае это не имеет значения, не говоря о том, что китайцы те еще затейники и верить таким маркировкам можно далеко не всегда.
Также судя по всему на плате есть и умножитель напряжения так как дисплею требуется заметно больше чем 12-15 Вольт. Но в умножителе нет ничего плохого, хуже было бы если разработчик поставил импульсный преобразователь напряжения.
Также здесь установлены четыре стабилизатора напряжения, два (78L05 и 79L05) питают регулятор, один 7805 питает реле, второй отвечает за плату управления.
А вот и регулятор с четырехканальным коммутатором.
Регулировкой уровня сигнала занимается специализированный чип производства Cirrus logic. В начале обзора не были указаны характеристики регулятора, но так как фактически они зависят от данного чипа, то корректнее привести их именно в таком виде. Хотя корректность это понятие относительное, так как они относятся к оригинальному чипу, а какой стоит здесь, я сказать не могу.
Выше я не зря писал о ступенчатых регуляторах сигнала. Дело в том, что данный регулятор также ступенчатый. На блок схеме красным выделен узел аттенюатора, т.е. делителя, а зеленым - регулируемый усилитель.
В отличии от обычного переменного резистора регулятор умет работать в двух режимах, ослабления (-95.5 дБ - 0) и усиления (0-31.5 дБ), за ослабление отвечает аттенюатор, а за усиление - усилитель с изменяемым коэффициентом усиления.
Схема включения регулятора предельно проста, потому собственно и определяются характеристики набора именно характеристиками чипа, хотя некоторые параметры можно при желании испортить неправильной трассировкой.
Изначально регулятор двухканальный, но судя по даташиту он допускает каскадирование и его можно применять и в многоканальных системах, нужен просто еще один или несколько таких чипов.
На плате находится разъем для подключения панели управления, а также неизвестный мне чип со стертой маркировкой.
Как было указано выше, плата может управлять включением дополнительной нагрузки. Для этого на плате имеются контакты подключения реле. На этих контактах появляется 5 Вольт при включении регулятора в рабочий режим, коммутация по минусу.
Данный выход можно использовать для управления подачей питания на усилитель мощности.
1. Чип регулятора CS3310
2. Транзисторная сборка ULN2003 для управления реле, она же управляет и дополнительным выходом.
3. Сигнальные реле на напряжение 5 Вольт. Где-то дома должны быть такие же реле, только фирменные, может сравню позже.
4. Неизвестный мне чип, зачем стерли маркировку - загадка.
Снизу платы пусто, большая часть полигонов используется как экран от помех.
Так как чип регулятора имеет цифровое управление, то в комплекте идет плата управления и индикации.
Управление соответственно может быть как от энкодера, так и от пульта, для этого на плате установлен фотоприемник, по понятным причинам светофильтр должен захватывать и его.
А это то, из-за чего я отчасти остановил свой выбор именно на данной модели регулятора, VFD дисплей, или по нашему ВЛИ (Вакуумно Люминесцентный Индикатор).
Собственно из-за этого данную плату можно назвать «теплой и ламповой», так как ВЛИ это и есть самая настоящая радиолампа, правда не имеющая никакого отношения к звуку. Дисплей правда здесь самый обычный, подобные применяются в калькуляторах и подобных устройствах где достаточно 9 знакомест.
Скажу честно, мне действительно нравятся подобные вещи и я бы не отказался от подобных дисплеев, но в виде аналогов обычным 1602, 2004 и т.п., но стоят они обычно , правда и смотрятся красиво.
Контроллер управления и прочие элементы вынесены на обратную сторону платы, а сама плата выполнена в том же дизайне что и плата регулятора. Правда есть замечание, плата не совсем ровная, она немного выгнута в сторону от передней панели.
Контроллер управления регулятором и драйвер дисплея.
На плате имеются контакты для подключения внешней клавиатуры и месте для перемычек.
1. Зеленый - клавиатура - выключение звука, выбор входа, регулировка громкости. В отличии от энкодера здесь есть функция выключения звука, но нет кнопки выключения.
2. Красный - режим работы полный (аттенюатор + усилитель) или только аттенюатор.
3. Желтый - отключение функции запоминания настроек.
1. Микроконтроллер управления - 12C5A60S2
2. Драйвер дисплея -
3. EEPROM, предположительно для хранения настроек.
4. Пайка фотоприемника. сначала решил что все плохо, но позже выяснилось что такой вид только снизу, сверху пайка отличная.
Чтобы проверить регулятор, подключил трансформатор питания 9 Вольт, соединил шлейфом платы и… все, можно включать.
Со вспышкой, да без светофильтра пытаться что либо разглядеть на дисплее нереально, хотя здесь я даже подкорректировал изображение в фотошопе.
Без вспышки или с каким нибудь светофильтром все заметно лучше, сам по себе индикатор весьма яркий.
На странице товара есть примеры применения данного регулятора, а точнее - оформления передней панели с ним, хотя в некоторых вариантах применен явно другой светофильтр, заметно более длинный.
Я же пока временно ограничился кусочком зеленого светофильтра, который нашел дома и ниже расскажу о режимах работы.
1. Выключено, на дисплее светится только точка правого разряда.
2. После короткого нажатия на энкодер регулятор переходит в основной режим работы, при этом на дисплей вылазит надпись Hello, которая затем пропадает. Выше я писал что у платы есть выход включения дополнительной нагрузки, на нем питание появляется сразу после нажатия на энкодер. При подаче питания на плату, она кратковременно щелкает релюшкой, в дежурном режиме все реле отключены. Для перевода платы в дежурный режим надо удерживать энкодер нажатым примерно пару секунд.
3. На дисплей выводится номер включенного канала и уровень ослабления/усиления сигнала.
4. Если на время замкнуть контакты Mute, то в поле уровня выводятся прочерки, повторное замыкание контактов опять включает звук.
5, 6. Минимально может быть -96 дБ, максимально +31.5 дБ. В даташите был указан диапазон -95.5 - +31.5 дБ.
И вот в последнем показанном пункте и кроется небольшая засада, полный диапазон регулировки составляет 256 уровней, а так как энкодер имеет 20 положений на один оборот, то для перехода от минимума до максимума надо сделать почти 13 полных оборотов. Я конечно люблю плавную регулировку, но всему есть свои пределы… На мой взгляд достаточно 30 ступеней регулировки, ну если хочется плавности, то 60-65, но 256…
Немного улучшить ситуацию позволяет отключение встроенного усилителя, это дает два положительных момента:
1. Усилитель меньше вносит искажений в сигнал (предположительно)
2. Вместо 256 ступеней будет «всего» 192 или 9.5 оборотов энкодера.
Еще увеличить удобство можно заменой энкодера на вариант с 24 положениями, тогда будет уже только 8 оборотов.
Если удалить перемычку Р5, то встроенный усилитель отключится, а максимально на дисплее будет уже 00.0, а не 31.5. Также на фото видны разные варианты включенных входов, 1 и 4. Входы переключатся коротким нажатием на энкодер.
Память режимов есть, но после полного снятия питания регулятор включится в режим который был перед корректным
отключением, раздельной памяти на каждый вход нет, уровень громкости один на все входы. Если запаять перемычку блокировки памяти, то при каждом включении будет активирован первый вход и уровень сигнала -46.0 дБ.
Из-за того, что дисплей включен всегда, то потребление от режима работы почти не меняется, 187 мА в дежурном и 236 мА в рабочем режиме. Потребление указано по переменному току, мощность около 1.7 и 2.2 соответственно.
Естественно была проведена небольшая проверка, но по большей части я скорее уперся в возможности моих измерительных приборов и в частности - осциллографа. Для регулятора громкости ключевым является обычно линейность регулировки, вносимые искажения и разделение каналов, но я как-то даже не знаю как проверить все это при помощи одного генератора и простенького осциллографа. При входном напряжении 2.65 Вольта и уровне -70 дБ вольтметр показывает на выходе около 1мВ.
Для теста использовался полностью аналоговый генератор 10 Гц - 100 кГц и осциллограф DS203.
Сначала проверил как выглядит картинка на частоте 10 Гц.
1. Входной сигнал
3. Выходной сигнал на уровне +8.5 дБ
4. На уровне +9.0 дБ началось ограничение, но оно определяется размахом входного сигнала.
5. Уровень -45 дБ
6. Уровень -30 дБ
Частота 20 кГц.
1. Входной сигнал
2. Выходной сигнал на уровне 0 дБ.
3. Выходной сигнал на уровне +12 дБ
4. Так как размах входного сигнала здесь меньше, то ограничение началось на уровне +12,5 дБ, при дальнейшем увеличении усиления сигнал постепенно превращается в прямоугольник.
5. Уровень -45 дБ
6. Уровень -30 дБ
Максимум что умеет мой генератор - 100 кГц, на этой частоте я также решил проверить.
1. Входной сигнал
2. Выходной сигнал на уровне 0 дБ.
3. Выходной сигнал на уровне +11,5 дБ
4. Выходной сигнал на уровне 12.5 дБ, при 12.0 дБ ограничение было почти незаметно потому я выбрал 12.5 для наглядности.
Так как усилители мощности пока не готовы, ЦАП вообще еще не приехал, то пробовал немного с этим усилителем, работает нормально, по крайней мере единственный исправный канал:)
Собственно говоря именно этот усилитель я и буду переделывать, понимаю, явно не Одиссей, но что имеем. Хотя если учитывать что от него по сути останется только корпус, ну возможно еще трансформатор и радиатор, то не думаю что это важно, хотя у того же Одиссея вид и конструкция куда как более солидная.
Пока вкратце могу сказать, что все работает, в этом плане нареканий у меня нет. Звук регулируется, пульт работает, дисплей отображает всю необходимую информацию, искажений звука не замечено. Отмечу отсутствие импульсных преобразователей для питания дисплея, хотя индикация все равно динамическая, но в данном случае это ограничение самого дисплея.
Но есть и недостаток, слишком плавная регулировка сигнала, потому я скорее всего заменю энкодер и отключу встроенный усилитель.
Кроме того хотелось бы иметь раздельную регулировку уровня громкости для каждого входа, но это уже скорее к разряду «хотелок», потому как обычно такое не используется.
Общее качество изготовления неплохое, откровенных косяков не наблюдаю. Оригинальность чипа регулятора проверить не могу, увы.
Спонсором данного обзора выступил посредник , который взял на себя оплату доставки.
Стоимость комплекта вместе с доставкой к посреднику выходит $30.66, стоимость доставки от посредника зависит от разных факторов. Весит набор 364 грамма, информация со страницы заказа у посредника.
На этом у меня пока все, как обычно жду вопросы, советы, пожелания и тому подобное, надеюсь что обзор был полезен.
Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
Планирую купить +31 Добавить в избранное Обзор понравился +88 +128“Чем регулировать громкость?” - этот вопрос, в который раз стал ребром при изготовлении нового усилителя. Из множества вариантов я выбрал дискретный регулятор L-типа. Его достоинства общеизвестны – всего один контакт реле и пара резисторов в сигнальной цепи.
Схема регулятора приведена на рис.1. Диапазон регулировки ослабления от 0дБ до -62дБ разбит на 18 уровней. До -39дБ выбран шаг 3дБ, при больших ослаблениях шаг увеличивается. Практика показала, что 3дБ - достаточно плавное изменение громкости.
Рис. 1 принципиальная схема регулятора
Управление выполнено на микроконтроллере ATmega162. Современные микроконтроллеры семейства AVR допускают ток до 40мА на вывод, что позволило заметно упростить схему, подключив поляризованные реле непосредственно к выводам микросхемы. Большую часть времени контроллер находится в режиме глубокого сна (Power-down Mode). В этом режиме тактовый генератор остановлен, все узлы работают асинхронно, не создавая возможных наводок на сигнальные цепи. В активный режим контроллер переходит на время выполнения команды, по запросу прерывания от кнопок или фотоприемника.
Изменение громкости осуществляется либо кнопками SB1, SB5 на передней панели усилителя, либо с пульта ДУ. Кроме регулировки громкости, введен режим “Mute”, переключение входов, ступенчатое включение питания усилителя, гашение индикатора.
В режиме “Mute” громкость уменьшается на 7 уровней, индикатор начинает мигать.
Кнопка “Input” переключает входы по кругу. При однократном нажатии на кнопку на индикаторе в течении 3 секунд высвечивается номер текущего входа. Например “- - 1”. При повторном нажатии на кнопку в течении этих трех секунд, происходит переключение входа. В данной версии прошивки реализована коммутация двух входов с помощью одного реле (обычного типа, не поляризованного, на схеме не показано) с двумя группами переключающих контактов, подключенного к цепи Inp1 через транзисторный ключ, либо непосредственно при сопротивлении обмотки реле не ниже 150ом.
При нажатии на кнопку “Power”, срабатывает реле К1 (см. Фрагмент схемы БП усилителя), через 4 секунды включается реле К2 и ещЈ через 2 секунды громкость переключается с минимального уровня на уровень, отображаемый в данный момент индикатором. При выключении питания кнопкой “Power”, текущий уровень громкости и номер входа сохраняются в энергонезависимой памяти, включается реле минимального уровня громкости, выключаются реле питания усилителя К1, К2, на индикаторе, в разряде единиц, остается гореть десятичная точка – схема переходит в дежурный режим.
Гашение индикатора возможно только с пульта ДУ.
Прошивка контроллера понимает пульты ДУ работающие в так называемом NEC transmission format. Подробно об этом формате можно узнать из даташита на микросхему передатчика uPD6121. Формат NEC выбран, во-первых, по тому, что в нем работает пульт моего CD проигрывателя и я просто задействовал для управления усилителем неиспользуемые кнопки этого пульта. Во-вторых, команда формата NEC (в отличии, например от RC5) начинается с достаточно длинной стартовой посылки, длительностью 9ms. Этого времени достаточно для запуска тактового генератора и вывода контроллера из спящего режима.
Программа контроллера сделана “обучаемой”. Привязка пульта ДУ осуществляется следующим образом:
1.Подаем питание на контроллер, удерживая нажатой одну из кнопок SB1-SB5. При этом на индикатор выводится “- - P”.
2.“Стреляем” пультом в фотоприемник, удерживая нажатой соответствующую кнопку. Например, для привязки кнопки “Mute” пульта, удерживаем нажатой кнопку SB4. Если пульт работает в NEC формате, индикатор мигнет – кнопка успешно привязана. Аналогично привязываем остальные кнопки. Для привязки кнопки “гашение индикатора” необходимо удерживать нажатыми кнопки SB1 и SB5 (Tishe и Gromche)
3.Выключаем питание контроллера. Формат NEC достаточно распространен. Кроме пульта от CD проигрывателя, из оказавшихся под рукой, успешно привязались пульты от видеомагнитофона Toshiba и DVD плеера BBK. Конечно, вместо использования готового пульта, можно собрать свой, на базе упомянутой микросхемы uPD6121.
Конструктивно устройство выполнено на двух четырехслойных печатных платах - плате реле и плате управления, размерами 40х70мм и 30х70мм соответственно. Внутренние слои использованы в качестве земли. Плата реле размещается возле входа, а плата управления на передней панели
усилителя мощности. Для исключения образования земляной петли, земли каналов разделены и соединяются с корпусом усилителя через резисторы R19, R20 сопротивлением 10-100 ом. Земля цифровой части соединена с сигнальными землями и корпусом усилителя через резистор R39. Без этого соединения заметно возрастает уровень фона, наводимый на сигнальные цепи синфазной помехой от блока питания регулятора через емкость “обмотка-контакты” реле. Сопротивления резисторов R2 и R22 указаны с учетом входного сопротивления усилителя. “Проходные” резисторы R1, R21 я выбрал CADDOCK MK132, остальные SMD1206. Фотоприемник, любой, на частоту несущей 38кГц. Семисегментные индикаторы должны быть с общим анодом.
По звуку этот регулятор оказался заметно лучше проволочного резистора СП5-21 , который использовался у меня как временный вариант. С более серьезными “переменниками” непосредственного сравнения не проводил.
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
