СХЕМА РЕГУЛЯТОРА ГРОМКОСТИ
Что поставить на вход стереоусилителя на микросхеме TDA1552 для управления звуком? Обычный сдвоенный резистор. А если у нас квадровключение на 4 канала? Кто-то подсказывает — счетверённый регулятор:) А если мы собрали домашний кинотеатр на 6 каналов? Тут уже в бой вступают сложные и дорогостоящие электронные регуляторы громкости на специализированных микросхемах. И такой узел по сложности и цене может превосходить сам усилитель. Тем не менее есть простой выход, как реализовать функцию управления громкостью всего на одном транзисторе. Предлагаемая ниже схема из журнала радиолюбитель, позволяет одним переменным резистором управлять громкостью сразу нескольких каналов.
На одной схеме показан один канал ргулятора громкости, а на другой — сразу 4 канала. Естественно их может быть и 5, и 10. Суть метода заключается в том, что подавая на базу транзистора положительный потенциал через резистор, транзистор открывается и шунтирует вход УНЧ — громкость снижается.
С этой схемой был проведён ряд экспериментов. Выяснилось, что питание базы можно брать начиная от 1,5В. Максимальный предел напряжения определяется ограничительным резистором на 1кОм. Если мы нашли в УНЧ допустим 12В, то и резистор надо увеличить до безопастных для базового тока 30кОм. Ток потребления базовой цепи в открытом состоянии — несколько миллиампер. В общем подберёте.
В открытом состоянии транзистора, возможно будет слышен очень тихий звук из-за падения напряжения на кремниевом кристалле. Чтоб молчание было полным — нужно использовать германиевый транзистор типа МП36 — МП38.
При замыкании движка на массу, все транзисторы закроются и громкость станет максимальной. Перемещая движок к плюсу питания, мы понемногу открываем транзисторы и звук станет затихать. Резистором, что подключен к плюсу питания, выставляем плавность изменения громкости по всему повороту резистора. Чтоб не было так, когда уже после половины поворота громкость исчезла и дальше крутим напрасно. Использование данного электронного регулятора громкости с одной стороны немного увеличит уровень шумов, но с другой — снизит наводки на провода, так как теперь нет необходимости тянуть два раза экранированный провод от выхода предварительного усилителя до входа усилителя мощности.Обсудить статью СХЕМА РЕГУЛЯТОРА ГРОМКОСТИ
Регулятор громкости: схема и применение
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 керамические конденсаторы. 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 кварцевые резонаторы. 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». Пропускная способность 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. Номинальную мощность 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 громкости звука микросхемы имеют многоканальные. Учитывая это, для нормальной работы им требуется подстроечный резистор. 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 ферритовое кольцо.
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.
⚡️Электронный регулятор громкости | radiochipi.ru
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.
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 операционный усилитель 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 предварительных усилителей, пару усилителей мощности 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.
Автор
Продолжение статьи находится здесь
ДИСКРЕТНЫЙ РЕГУЛЯТОР ГРОМКОСТИ
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.
Форум по аудиотехнике
Схемы усилителейРегулятор громкости на реле для самодельной аудиоаппратуры
Почти у любой аудиоаппаратуры есть ручка или кнопки, задействовав которые, можно изменить громкость музыкальной песни или передачи, которая играет в данный момент. За ручкой или кнопками скрывается устройство, которое называется регулятором громкости. Или кратко РГ. Об одной реализации данного устройства напишу под катом.
Регуляторы громкости бывают четырех типов:
1. Аналоговые потенциометры:
2. Дискретные переключатели на резисторах:
3. Специализированные микросхемы:
4. Обработка цифрового сигнала микропроцессором c последующим выводом звука на ЦАП:
Каждое из технических решений имеет свои плюсы и свои минусы. Устройство из обзора — представитель 2 группы — дискретный переключатель. Резисторы переключаются тут не переключателем, а восемью специальными сигнальными реле. Переменный резистор на плате никак не связан со звуковым трактом. Он служит для управления электронной цифровой схемой.
Фотографии устройства:
Чипы:
Питание тут два переменных напряжения по 12В. Можно и просто обойтись постоянным стабилизированным напряжением в 12В. Для этого выпаять два диода-выпрямителя (используют двухполупериодный выпрямитель), стабилизатор напряжения и установить необходимые перемычки.
Потребление у устройства такое:
Для питания будет использоваться трансформатор мощностью 4,5 Ватт:
Доработка
Когда подключил устройство для тестов к звуковой карте, то в некоторых положениях регулятора получил дисбаланс каналов:
Решил отпаять резисторы на обратной стороне платы, проверить их сопротивления и заменить резисторы у которых были не одинаковые значения на обоих каналах:
Новые резисторы подобрал с помощью тестера в радиолюбительских «Закромах Родины». Синие резисторы перепаяны:
Измерения
Условия. На вход РГ на один канал подается сигнал синус 1кГц Vpp (разница напряжений между макс и мин синуса) =4.8 Вольт с генератора сигналов. 
Выход РГ подключен к звуковой карте EMU0204. На ней измеряем уровень сигнала в децибелах относительно полного сигнала, поданного на звуковую карту.
Так же на выход РГ на этот канал подключен осциллограф. По нему смотрим уровень сигнала Vpp. На второй канал не подаем сигнал. Подключаем три тестера в режиме измерения сопротивления. Измеряем сопротивление между землей и входом, между входом и выходом, между выходом и землей. См схему на переключателях реле — по схеме понятно, как это все работает. Одновременно могут быть переключены несколько реле (хоть все 8):
На переменный резистор закрепляем бумажный круг с разметкой в 360 градусов и стрелкой.
Итоговая конструкция:
Проводим измерения и результат заносим в таблицу:
Выводы из таблицы:
1. Входное сопротивление меняется в зависимости от положения РГ.
2. Смотрим график:
Очень похоже на линейный потенциометр. Если смотреть в dB тогда:
Вывод — это РГ годиться для УНЧ с небольшим коэф. усиления (10-12 раз по напряжению) — т.е. маломощным (до 30 Ватт). С таким УНЧ и планируется использовать РГ. В случае мощного УНЧ будем получать уже при небольшом повороте ручки от нуля мощный и громкий сигнал.
Итог тестов в RMAA
Первый столбец — подключение линейного выхода зв.карты EMU0204 к ее лин.входу
Второй — регулятор громкости на максимуме
Третий — регулятор громкости на громкости, соотв. подключению к усилителю с коэф. усиления 10 и регулятором громкости на 90 градусов. Что соответствует макс. мощности примерно в 1 Ватт на нагрузку 4 Ома (тихий звук).
Графики не стал размещать — они почти совпадают.
Особенности:
1. Сигнал на выход подается не сразу. Где-то через 2 секунды. При отключении сигнала звук пропадает сразу.
2. Когда крутится регулятор — мигает один светодиод, шуршат реле (слышно). Второй светодиодные горит синим всегда — это индикатор питания.
3. 128 вариантов громкости по китайским расчетам (256 вариантов по другими расчетам)
Плюсы:
1. Два полностью независимых канала.
2. После доработки с балансом между каналами все ок.
3. Нет глюков обычных недорогих потенциометров Например: звук при нулевом положении РГ, разбаланс каналов, треск при вращении.
4. Такой регулятор можно разместить в любом месте корпуса. Например, плату разместить около входных раз’емов, а регулятор выпаять и установить на переднюю панель.
5. Работает нормально — без треска и щелчков в динамиках.
Минусы:
1.Флюс отмыт плохо. Я специально не отмывал. Буду отмывать вместе со всеми платами устройства.
2. Нестандартный штекер питания. Перепаял.
3. Разъемы вход-выход нет. Провода припаиваются сразу на плату.
4. Реле шуршат сильно
5. Разное сопротивление устройства на входе.
6. Иногда при неудачном повороте ручки начинают бешено трещать реле. Это слышно. Нужно немного «довернуть» ручку.
7. На нулевой громкости вход УНЧ (выход РГ) не замкнут на землю. Фон не слышен — но «не по фэн-шую».
8. Из-за почти линейных характеристик такой РГ желательно использовать с УНЧ небольшой мощности (до 30 Ватт).
9. Необходимо отдельное питание для РГ.
Всё о регуляторе громкости А. Никитина (часть 1) | РадиоГазета
Опубликовано: 3 ноября, 2011 • Рубрика: регуляторы громкости
Схема регулятора громкости, разработанного Алексеем Никитиным, была опубликована в журнале «Радиохобби» №2 за 2002 год, в статье «Регуляторы громкости в Hi-Fi аппаратуре». Автор рассмотрел и провел сравнительный анализ известных и широкоприменяемых на данный тот момент вариантов построения регуляторов громкости, а так же привёл описание регулятора собственной разработки на основе резистивных звеньев.
В литературе и Интернете подобные схемы часто называют лестничными регуляторами громкости. Также устройство можно отнести к электронным регуляторам, так как управление осуществляется цифровой схемой (от кнопок или валкодера) без обычных потенциометров.
Схема регулятора
Оригинальная схема регулятора громкости Никитина представлена на рисунке:
увеличение по клику
Регулятор состоит из 7 звеньев с ослаблением сигнала на 1дБ, 2дБ, 4дБ, 8дБ, 16дБ, 32дБ, 64дБ. В результате мы получаем регулировку с шагом 1дБ и глубиной 128 дБ, что более чем достаточно для регулятора громкости. Так как звенья согласованы друг с другом, то включение-выключение какого-либо звена не оказывает влияния на соседние звенья.
К сожалению, в статье не приводилась принципиальная схема блока управления реле, а лишь упоминалось, что изначально схема была построена на простой логике, а в дальнейшем использовался микроконтроллер.
Достоинства регулятора громкости Никитина
- малое влияние на звук при использовании качественных комплектующих
- плавность регулировки. Причём, как шаг регулирования, так и глубину можно менять достаточно просто (добавляя или убирая звенья).
- при использовании высокоточных резисторов регулятор имеет высокую идентичность регулировки в каналах, чего не скажешь об обычных переменных резисторах.
- возможность построения многоканального регулятора громкости с высокой идентичностью каналов.
Недостатки схемы
- требуются высокоточные и, соответственно, дорогие (для многих труднодоставаемые) резисторы,
- невозможно сделать тонкомпенсацию,
- чтобы не было щелчков при регулировании громкости, к реле есть определённые требования.
- в оригинальной статье отсутствовала схема управления регулятором,
- для обеспечения плавности регулировки громкости требуется точное согласование с сопротивлением нагрузки.
Продолжение следует…
Похожие статьи:
Спамеры, не тратьте своё время — все комментарии модерируются!!!
All comments are moderated!
Всё о регуляторе громкости А. Никитина | РадиоГазета
В этой части статьи поговорим об аспектах согласование регулятора громкости Никитина с усилителем.
Для получения заявленных параметров, снижения искажений и обеспечения плавности регулирования громкости регулятор Никитина обязательно должен быть согласован с входным сопротивлением усилителя!
Рассмотрим по порядку:
- Общие вопросы согласования регулятора.
- Согласование регулятора со схемами на ОУ и транзисторами.
- Согласование регулятора с ламповыми каскадами.
1. Общие вопросы согласования.
Для рассмотрения общих нюансов согласования регулятора громкости Никитина с усилителями обратимся к статье «Искажения, возникающие в каскадах на ОУ при регулировании уровня сигнала», автор В.А.Свинтенок.
Целиком приводить её не буду (кому интересно, тот легко найдёт её на просторах Интернета). В ней автор, проведя не совсем корректные и неполные эксперименты, подтвердил известный факт, что усилители в инвертирующем включении звучат лучше и имеют меньшие искажения, чем усилители в неинвертирующем включении. Эту особенность давно заметили и попытались объяснить Дуглас Селф и Николай Сухов (автор того самого «усилителя высокой верности»). Последний пришёл к выводу, что подобный эффект вызван тем, что в неинвертирующем включении переход б-э входного транзистора оказывается вне цепи общей отрицательной обратной связи, из-за чего не компенсируется ёмкость Миллера. Соответственно, для усилителя с полевыми транзисторами на входе подобный эффект либо значительно слабее, либо не наблюдается вовсе.
Та вот, в экспериментах описанных в статье поучаствовал и регулятор громкости Никитина. Порой, правда, не совсем корректно. Не понятно, зачем нужно было снимать характеристики ненагруженного регулятора??? Ещё раз повторю, что для обеспечения заявленных параметров (шаг регулировки, равномерность регулировки, диапазон регулировки и т.д.) регулятор обязательно должен быть согласован с нагрузкой!!!
Примечание: в указанной статье регулятор громкости Никитина чаще упоминается как «регулятор громкости лестничного типа».
Итак, наиболее интересные и полезные выводы из статьи:
…Как было показано выше, неинвертирующее включение ОУ с резисторами на входах не позволяет реализовать предельный потенциал у большинства микросхем по нелинейным искажениям. Инвертирующее включение дает ряд лучших характеристик: меньшие нелинейные искажения, более короткий и «мягкий» спектр искажений, отсутствие «порога» (резкого возрастания высших гармоник в спектре), на искажения и спектр не оказывает влияние внутреннее сопротивление источника сигнала.
Стандартное построение регулятора уровня с буферным повторителем в инвертирующем включении представлено на Рис.15. На практике такая схема используется довольно редко и связано это со следующим. Чтобы сохранить входное сопротивление схемы на уровне значения сопротивления Rп и закон изменения сопротивления от угла поворота ручки потенциометра необходимо, чтобы для резисторов схемы выполнялось условие R > Rп (в 3 и более раз). Чтобы получить приемлемое входное сопротивление схемы приходится выбирать достаточно высокоомные резисторы R. А это ведет в свою очередь к повышенному уровню шума схемы.
Тем не менее, рассмотрим эту схему в качестве отправной схемы для этого типа включения.
Для схемы, представленной на Рис.15 максимальные искажения будут в верхнем положении движка потенциометра Rп и соответствуют повторителю в инвертирующем включении. Далее по мере снижения уровня сигнала на выходе потенциометра пропорционально начнут снижаться и искажения на выходе ОУ. В связи с чем, охарактеризовать поведение активного элемента в регуляторе достаточно описанием его в одной точке – в точке наблюдения максимальных искажений.
В Таблице 10 приведены коэффициенты гармоник для входного напряжения 2 и 4 вольта для инвертора собранного по схеме Рис.15 при номинале резисторов R = 5кОм и при коэффициенте передачи регулятора Кр = -1.
Таблица 10.
| Таблица 10 (1) | |||||||
Тип мс | OPA2134 | AD8620 | NE5532 | OP275 | ||||
Uвх(в) | 4 | 2 | 4 | 2 | 4 | 2 | 4 | 2 |
Кг7%(5к) | 0,00022 | 0,0001 | 0,0002 | 0,0001 | 0,000066 | 0,000035 | 0,000062 | 0,00004 |
| Таблица 10 (2) | |||||||
Тип мс | LME49860 | AD8066 | AD826 | JRC2114 | ||||
Uвх(в) | 4 | 2 | 4 | 2 | 4 | 2 | 4 | 2 |
Кг7%(5к) | 0,000012 | 6*10-6 | 0,000032 | 0,000024 | 0,0004 | 0,00018 | 0,000092 | 0,000039 |
| Таблица 10 (3) | |||||||
Тип мс | THS4062 | AD8599 | LT1220 | AD825 | ||||
Uвх(в) | 4 | 2 | 4 | 2 | 4 | 2 | 4 | 2 |
Кг7%(5к) | 0,00045 | 0,00017 | 0,00081 | 0,00025 | 0,00042 | 0,00012 | 0,00067 | 0,00024 |
| Таблица 10 (4) | |||||||
Тип мс | LME49710 | LM6171 |
|
| ||||
Uвх(в) | 4 | 2 | 4 | 2 |
|
|
|
|
Кг7%(5к) | 0,000013 | 5,2*10-6 | 0,00044 | 0,00019 |
|
|
|
|
Анализируя данные приведенные в Таблице 10 можно заметить, что выбор микросхем для построения регуляторов уровня сигнала с малыми искажениями значительно шире.
Лучшие микросхемы в этом включении LME49860, LME49710 и AD8066. Помимо прекрасных характеристик по нелинейным искажениям у них и прекрасный спектр искажений: 2 – 3 гармоники при входном напряжении четыре вольта.
Прекрасные характеристики и у JRC2114, OP275 и NE5532. Спектры у первых двух микросхем содержат 4 – 5 гармоник при входном напряжении 4 вольта, а вот у NE5532 он длинный, с провалом. Ее лучше использовать при входном напряжении меньше четырех вольт.
Хорошие спектры (четыре гармоники) при входном напряжении 4 вольта и у AD826, THS4062, LT1220. Микросхемы OPA2134, AD5599 и AD8620 лучше использовать при входном напряжении два и менее вольта. У LM6171 в инвертирующем включении искажения существенно выше, а характер и поведение спектра от напряжения питания такое же что и в неинвертирующем включении.
Как было выше сказано, на практике реализовать высокий потенциал по искажениям у данного типа регулятора проблематично из-за присущих этому включению недостатков. Так для получения входного сопротивления близкое к 10кОм необходимо в схеме инвертора выбирать довольно высокоомные резисторы (более 30кОм), что приведет к существенному росту шума регулятора и сократит количество микросхем способных на достаточно качественном уровне работать в этом включении. В значительной мере эти проблемы можно решить, если в этом включении использовать регулятор уровня сигнала «лестничного» типа…
…для осуществления этого необходимо нагрузочный резистор регулятора отключить от общего провода и подключить к инвертирующему входу ОУ, как это показано на Рис.16.
Все достоинства этого регулятора в таком включении сохраняются. При коэффициенте передачи регулятора 0дБ схема представляет собой инвертор с единичным усилением и с входным сопротивлением 10кОм. Максимальные искажения такого регулятора соответствуют и максимальному сигналу на входе инвертора и будут соответствовать значениям данных приведенных в Таблице 10. На входе регулятора можно включить RC цепочку для ограничения высоких частот без опасения увеличения нелинейных искажений. По мере снижения напряжения будут снижаться и искажения, что является нормальным и естественным свойством регулятора в этом включении.
Максимальный коэффициент ослабления сигнала и частотная характеристика определяются максимальным затуханием регулятора и его частотной характеристикой
Забегая несколько вперед, можно сказать, что это одно из лучших решений позволяющее получить минимально достижимые нелинейные искажения с «мягким» и коротким спектром. В этом включении достижимы искажения, не превышающие уровень единиц стотысячных при 4 вольтах на входе с монотонным снижением искажений по мере увеличения коэффициента затухания регулятора.
Единственно «не сильное» место регулятора – шумы. Они будут определяться резисторами (эквивалентное значение не более 6кОм) и коэффициентом передачи инвертора по шуму (равное двум)…
Надо также отметить, что в ходе экспериментов при неинвертирующем включении усилителя автором был выявлен рост искажений при увеличении монтажной ёмкости регулятора. Поэтому при сборке схемы в таком варианте следует уделить особое внимание элементам регулятора, их расположению и способу монтажа!
2. Согласование регулятора громкости Никитина со схемами на ОУ и транзисторах.
Пример согласования регулятора громкости Никитина с неинвертирующим усилителем:
увеличение по клику
Здесь входное сопротивление усилителя определяется значением резистора R11. Для согласования с регулятором громкости его номинал выбран 10 кОм. В случае необходимости получения большего усиления от ОУ можно увеличить номинал резистора R12.
Напомню, что в данной схеме не полностью реализуется потенциал операционного усилителя (по параметрам и качеству звучания) и схема довольно чувствительна к ёмкости (качеству) монтажа. Поэтому её рекомендуется использовать только в случае крайней необходимости.
При использовании ОУ в инвертирующем включении указанные выше недостатки устраняются:
увеличение по клику
Здесь входное сопротивление усилителя определяется номиналом резистора R11. Для согласования с регулятором громкости Никитина его значение выбрано 10 кОм.
Внимание! В приведенных схемах номиналы резисторов указаны для согласования регулятора громкости Никитина с нагрузкой 10кОм. Если регулятор рассчитан на другую нагрузку (например с помощью таблицы из второй части ) номиналы указанных резисторов надо изменить на соответствующие.
Пример согласования регулятора с реальным усилителем:
на рисунке представлен входной каскад модернизированного усилителя мощности В.Короля:
Каскад выполнен по двухтактной схеме, и при идентичных параметрах комплиментарных транзисторов Т1 и Т2 за счёт взаимной компенсации базовых токов входное сопротивление такого каскада будет определяться, в основном, номиналом резистора R1.
Для согласования такого усилителя с регулятором громкости Никитина (на 10кОм) достаточно установить резистор R1 номиналом 10кОм:
увеличение по клику
3. Согласование регулятора громкости Никитина с ламповыми каскадами.
Подозреваю, что некоторым читателям входное сопротивление регулятора (10кОм) может показаться относительно низким. Хотя в большинстве современных аппаратов (звуковые карты, CD/DVD проигрыватели) на выходе стоят буферы, которые позволяют подключать нагрузку не менее 2кОм, однако…
Вдруг кто-то захочет нагрузить ламповый каскад на данный регулятор.
В этом случае, если на выходе отсутствует катодный повторитель, для согласования относительно низкого входного сопротивления регулятора с высоким выходным сопротивлением схемы (резистивного лампового каскада или SRPP) можно использовать буферный каскад, предложенный Зызюком (его надо включить между выходом лампового каскада и регулятором громкости):
Настройка схемы (выполняется при закороченном входе – свободный вывод С1 соединить с «общим» проводом схемы):
- резистором R4 выставляется ток покоя VT2 равный 35мА.
- резистором R1 выставляется «0» постоянного напряжения на выходе схемы.
При указанном токе и напряжениях радиаторы для транзисторов не требуются.
А ещё лучше будет использовать «Прозрачный буфер», подобрав входное и выходное сопротивления.
Удачи в творчестве, качественного звука и работающих схем!
