Распайка регулятора громкости в УМЗЧ и немного теории
Распайка регулятора громкости в УМЗЧ и немного теории
Регулятор громкости — это устройство, позволяющее изменять величину электрического напряжения на выходе при воздействии на органы управления, либо при поступлении управляющего сигнала. Используется как в составе электронной аппаратуры, так и в виде отдельного изделия.
Регулятор громкости может быть как регулятором напряжения, так и регулятором тока, ведь его задача регулировать выходную мощность усилителя на какой то нагрузке, т.е., если регулятор представляет из себя переменный резистор на входе усилителя, то он регулирует напряжение которое поступает на дифференциальный каскад усилителя, тем самым уменьшая или ограничивая до максимального уровень входного сигнала. Если регулировка выходной мощности осуществляется на выходе усилителя, к примеру, добавочное сопротивление, включаемое последовательно с нагрузкой, то это уже будет регулятором тока, так как без нагрузки, напряжение на выходе усилителя будет неизменным. Так же можно назвать регулятором тока – резистор в цепи обратной связи, который реализован при помощи датчика тока – резистора, последовательно с нагрузкой которого, снимается сигнал и подаётся на инвертирующий вход усилителя.
Таким образом получается, что переменный резистор может выполнять роль и регулятора тока и регулятора напряжения в зависимости от того где он включён.
Так же можно назвать регулятором тока и регулятор громкости в усилителе ИТУН, который стоит на входе схемы. Он регулирует входное напряжение, но благодаря обратной связи по току (с датчика тока – добавочного резистора при прохождении тока снимается напряжение, чем выше ток, который по нему проходит, тем больше на этом резисторе падение напряжения) сам регулятор громкости не регулирует ток в нагрузке, но далее по схеме осуществляется связь по току, к примеру если выкинуть из ИТУНа этот резистор, то связь будет только по напряжению и регулятор громкости будет регулятором напряжения *в чистом виде*. Это как тумблер и электромагнитное реле, сам по себе тумблер не может пропустить большие токи, и он подаёт сигнал реле с мощными контактными группами, а стоят ли последовательно с этими группами контактов добавочные резисторы – тумблеру *глубоко и с большой высоты*.
Регулятором громкости служит переменный резистор, в стерео усилителях, это сдвоенный переменный резистор. На первых двух рисунках представлен внешний вид сдвоенного переменного резистора. Сопротивление переменного резистора может быть в пределах от 20 до 100 кОм, это зависит от конструкции усилителя. На третьем и четвёртом рисунках изображена схема включения регулятора (один канал) и соответствие выводов к схеме. Пятый рисунок показывает, как надо правильно припаять провода.
Регулятором тока может быть магнитный шунт в трансформаторе, такой вид регулировки выходной мощности применяется в сварочных аппаратах для ручной дуговой сварки и как ни странно в довольно дорогих ламповых усилителях.
Так же регулятором громкости может выступать дроссель на входе с изменяющейся индуктивностью (ферритовый сердечник перемещается по резьбе в виде винта), так часто было устроено в старых ламповых радиолах, и по сути там звук никогда не хрипел при повороте ручки, так как механически никакого контакта не было, а значит и стираться было нечему.
Ещё были регуляторы громкости, по средству подмагничивания звуковой катушки в самом динамике. Было это очень просто и эффективно, такой регулятор громкости можешь собрать самому, только придётся делать собственную магнитную систему. Принцип работы простой, вместо постоянного магнита использовался электромагнит, а подаваемое на его обмотку напряжение создавало необходимый ток, который создавал магнитное поле, чем больше было это магнитное поле, тем больше была чувствительность у динамической головки, следовательно чем меньшее напряжение подавалось на обмотку электромагнита – тем тише играл динамик, причём независимо от подводимой к звуковой катушке мощности. В дальнейшем от такого регулятора отказались, и стали делать регуляторы на переменных резисторах по входу схемы, так проще. Но динамики то такие ещё оставались (без постоянных магнитов, с двумя катушками), и их начали подключать к силовым трансформаторам последовательно с нитями накала радиоламп, таким способом (методом) убивали двух, если не трёх зайцев. Первый – избавлялись от кучи старых динамиков, второй – улучшалось качество питания радиоламп и они служили дольше, так как катушка в динамике выступала в роли дросселя для нити накала и ток был стабильнее, а значит и работа нити была более *ровнее*, третья – можно было получить гораздо большую мощность динамической головки, нежели при использовании *дорогого* (утверждение спорное) постоянного магнита.
Рисунки взяты с сайта
tehnari.ru, за что Валерию большое спасибо!
Так же отдельное спасибо человеку под ником
Подобные буферные каскады можно использовать и с усилителем на германиевых транзисторах [1, рис. 5], а также с усилителем нашего кита Project 008 «GeAmp1970». Стерео (2 канала) усилитель на германиевых транзисторах. Набор для сборки . Поскольку указанные усилители питаются от источника отрицательной полярности, в буферном каскаде целесообразно установить p-n-p транзисторы BC556 (КТ3107), а полярность светодиода HL1 и всех оксидных конденсаторов С1 – С4 поменять на обратную.
Описываемый регулятор уровня будет уместен с УМЗЧ Quad и другими [3, 4].
Печатная плата и корпус
Решил сделать устройство в цилиндрическом корпусе с большой «крутилкой». Из массива бука выточил заготовку под корпус.
Такого же диаметра из алюминия выточил ручку для энкодера.
По размерам внутреннего диаметра деревяной заготовки нарисовал плату в Sprint-Layout
Ссылка для скачивания — тут
С помощью ЛУТ изготовил плату
Установил энкодер и разъём USB (выбрал USB типа B для надежности), у платки Digispark немного обрезал «разъем» и припаял ее к основной плате. К энкодеру подключил Digispark проводками.
Для того что бы ровно закрепить плату в корпусе, с обратной стороны приклеил шайбы под крепежными отверстиями.
В деревяном корпусе вырезал прямоугольное отверстие для разъёма USB типа B. Это оказалось самым трудоёмким процессом, корпус относительно мал, пришлось максимально аккуратно работать. После этого дерево обработал льняным маслом
Саморезами закрепил внутренности в корпусе
Энкодер немного «гулял» внутри корпуса, чтобы его зафиксировать изготовил из текстолита такую пластину
Пластина надевается на ось энкодера, фиксируется двумя гайками, её размеры точно по внутреннему диаметру корпуса. Теперь энкодер сидит как влитой
Осталось одеть большую алюминиевую «крутилку»
Демонстрация работы устройства
Программная часть
Для работы устройства необходимо прошить микроконтроллер, я использовал готовое решение от Adafruit. 1. Первым делом нужно скачать драйвера для нашей платы Digispark — прямая ссылка
2. Устанавливаем Arduino IDE (я использовал версию 1.6.7) и добавляем ссылку для менеджера плат, в менеджере плат скачиваем «Digistump AVR Boards» и выбираем плату «Digispark (Default — 16.5mhz)». Подробная инструкция как это сделать в Digistump Wiki
3. Скачиваем библиотеку Adafruit-Trinket-USB. Из скачанного архива нам нужна папка «TrinketHidCombo», добавляем её в Arduino IDE — копируем в «C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries».
Все готово для прошивки нашей платы, Digispark прошивается немного не так как остальные Arduino платы. Открываем TrinketVolumeKnobPlus.ino
, путь размещения — C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries\TrinketHidCombo\examples\TrinketVolumeKnobPlus\ Нажимаем «Загрузка», скетч скомпилируется и появится приглашение для подключения Digispark:
Вставляем Digispark в USB порт и ожидаем завершения загрузки. По окончании через несколько секунд Digispark переподлючится уже как HID-устройство ввода.
Схема заработала сразу, теперь при вращении ручки энкодера против часовой стрелки уменьшается громкость, а при вращении по часовой увеличивается. При нажатии отключается звук, если нажать еще раз включается обратно.
В данном устройстве программное обеспечение эмулирует нажатие мультимедийных клавиш клавиатуры: • уменьшить громкость, код:
TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_VOL_DOWN) • увеличить громкость, код: TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_VOL_UP) • приглушение звука, код: TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_MUTE) Теоретически можно эмулировать любые клавиши клавиатуры, список клавиш можно посмотреть в библиотеке
TrinketHidCombo.h
К сожалению я не сделал фото собранного устройства на макетной плате. Убедившись что всё работает как задумано, нужно делать самое сложное — корпус.
Предисловие
Девас был сделан чисто из спортивного интереса, просто захотелось сделать такую поделку. В основе устройства энкодер и Digispark — небольшая Arduino-совместимая платка от Digistump на базе микроконтроллера Attiny85. Есть платы c разъемом микро-USB, я использовал вариант с обычным разъемом USB типа А, ссылка:
Ну и выше названный инкрементальный энкодер с кнопкой, ссылка:
Схема устройства
Красный и зеленый провод это кнопка энкодера, замыкается при нажатии на ручку. Синий, черный и коричневый это выход энкодера для отслеживания вращения ручки.
Подборка плат для регулировки громкости при сборке своего усилителя мощности
При сборке DIY аудиоусилителя возникает вопрос: а как регулировать громкость? Самый простой вариант сдвоенный переменный резистор. Но сейчас же 21-й век. А как же не вставая с дивана или с использованием цифровых технологий.
Рассмотрим простые аналоговые и сложные цифровые решения. Все платы продаются на на Алиэкспресс. Там самый широкий ассортимент для тех, кто интересуется звуком. Все перечисленные варианты для применения в DIY аудио проектах.
Перечислим от простого к… интересному.
Переменный резистор ALPS RK27
Открывает подборку самый простой и надежный вариант — переменный резистор. Но не совсем простой, ALPS RK27 проверенный и качественный вариант для регулировки громкости.
Номиналы 10, 20, 50, 100, 250 и 500 кОм. Диаметр вала 6 мм, длина 25 мм. Разброс сопротивления по каналам минимальный.
Плата для монтажа идет в комплекте. К ней удобнее подпаивать провода и нет риска повредить регулятор.
Моторизованный регулятор громкости с селектором входов
Это, по сути, тоже аналоговое регулирование громкости переменным резистором, но функционал тут расширенный.
- Пульт ДУ
- Селектор трех входов на реле с управлением от энкодера
- Экран
- Моторизованная громкость
- Приглушение звука «mute»
Экран (1602) показывает активный вход и уровень громкости.
Плата питается от 9 В 1 А переменного напряжения.
Моторизованный регулятор громкости с селектором без экрана
Другая версия моторизированного регулятора с пультом ДУ.
Отличие от предыдущей:
- Удобный пульт
- 4 входа сигнала
- Нет экрана, светодиодная индикация входа
- Есть вариант выбора входа кнопкой или энкодером
Шлейфы между блоками в комплекте.
Сопротивление переменного резистора типовое: 50K. Питание устройства 5-12 В переменного тока.
Релейный регулятор громкости
Это разновидность дискретного регулятора громкости. Точные резисторы (1%) тут переключаются восьмью реле, а переменный резистор непосредственно не связан с входным сигналом.
Плюсы такого решения:
- Нет треска при регулировке
- Независимые каналы
- Нет разбаланса каналов
- Можно разместить около входных разъемов, а регулятор вынести на переднюю панель
Размеры платы 86х72 мм, питание постоянным напряжением 5 В.
Плата предварительного усилителя на LC75342
Интересный вариант как для предварительного усилителя, так и для встраивания в усилитель мощности. Построен на чипе LC75342 от SANYO, он имеет темброблок.
- Пульт ДУ
- Селектор на 4 входа на реле
- Экран и энкодер
- 80 шагов регулировки громкости, шаг 1 Дб
- Регулировка НЧ (±20 дБ), ВЧ (±10 дБ) и баланса
- Приглушение звука
- Память настроек
Питание: 12 В переменного напряжения.
Плата предварительного усилителя на PGA2311
Говоря о регулировки громкости, нельзя обойти стороной PGA2311. Регулятор на этой плате на заглавном фото в подборке.
Регулировка громкости от -95 дБ до +10 дБ с шагом 1 дБ. Усиление всего 31 дБ.
Тут так же: пульт, экран и селектор трех входов с управлением энкодером.
Микросхема хорошая, точная. Одно плохо — стало много подделок. Но поменять ее тут не проблема.
Питание платы: переменное напряжение 9-0-9 В 1 А.
Реализация PGA2311 от SURE
Качественная реализация предварительного усилителя на PGA2311 от Sure. Управление уровнем осуществляется энкодером на отдельной плате.
- Регулировка: -95,5 до 10 дБ
- Шаг: 1,5 дБ
- THD+N: 0.0006%
- С/Ш: 108 дБ
Питание платы: 12 В постоянно напряжения.
Продвинутый регулятор на MUSES72320
Завершает подборку навороченный вариант на MUSES72320. Аудиофильское качество.
В лоте есть несколько вариантов экрана, в том числе VFD и несколько вариантов питания.
Регулировка от 0 до -111.5 дБ с шагом 0.25 дБ. Разделение каналов: — 120 дБ.
Для бескомпромиссного DIY.
Надеюсь, подборка плат для регулировки громкости была полезна и Вы выберете себе в DIY усилитель решение на свой вкус и бюджет.
Темброблок на LM1036N — легко, просто и качественно
Необходимейшая часть любого усилителя — блок регулировки тембра (темброблок).
Обычно в него же включается и регулировка громкости; в результате у него получается, как минимум, три регулировки: громкость, уровень низких частот (басов) и уровень высоких частот. Иногда ещё добавляют регулировку баланса каналов.
Зачем нужен темброблок?!
Причин здесь три:
1. Компенсировать завалы АЧХ по низким и/или высоким частотам в звуковых колонках.
2. Компенсировать аналогичные завалы в других частях электрического звукового тракта.
3. Настроить характеристики звучания под личные вкусы слушателя. Кому-то могут нравиться сильные басы, кому-то — верха; а кому-то — всё и сразу.
Причин — три, решение — одно: темброблок! Кажется, получился рекламный слоган. 🙂
У темброблока есть "старший брат" — эквалайзер. Это — тоже регулятор тембра, но только многополосный. В данном обзоре этой темы касаться не будем.
Итак, тестируемый здесь темброблок собран из комплекта "сделай сам" и основан на специализированной микросхеме для темброблоков LM1036N.
(изображение с Алиэкспресс)
Этот темброблок для усилителя можно купить как в собранном виде, так и в виде набора "Сделай сам". Как выглядит темброблок в собранном виде, показано на изображении выше.
Но мы не ищем лёгких путей, и займёмся комплектом "Сделай сам" — соберём темброблок своими руками. Почему — будет пояснено далее.
Купить такой комплект можно на Алиэкспресс, например, здесь. Цена на момент обзора — около $10 ("сделай сам") или $12 (в сборе) .
Комплектация, внешний вид и схемотехника темброблока на микросхеме LM1036N
Вся комплектуха россыпью была упакована в полиэтиленовом пакетике без какой-либо документации:
(кликнуть для увеличения)
Впрочем, документации и не требуется: для монтажа и подключения достаточно картинок со страниц продавцов этого темброблока. Вот некоторые из них:
Так выглядит россыпь деталей из комплекта:
А так выглядит печатная плата с обратной стороны:
Здесь надо обратить внимание, что почти вся свободная поверхность занята слоем металлизации, соединённым с землёй. Это — очень полезно для защиты от помех.
Что касается схемотехники, то она основана на типовом включении микросхемы LM1036N с добавлением цепей питания, позволяющих включать темброблок полностью автономно (нужно только добавить сетевой трансформатор).
Эти дополнительные элементы питания включают диодный мост, линейный стабилизатор L7812CV (на 12 Вольт) и электролит 1000 мкФ.
При питании блока от стабилизированного источника питания 12 В эти элементы можно не устанавливать (так и было сделано в этом обзоре).
Если же напряжение источника питания выходит за рамки допустимого для LM1036N , или оно не стабилизированное, то применение стабилизатора — обязательно.
Кстати, здесь можно посмотреть даташит (datasheet) LM1036N (PDF, 400 KB) .
Коротко — об основных характеристиках LM1036N :
Диапазон регулировки тембра НЧ, не менее: ±12 дБ
Диапазон регулировки тембра ВЧ, не менее: ±12 дБ
Номинальное усиление: 0 дБ
Коэффициент нелинейных искажений, не более: 0.06%
Отношение сигнал/шум, не менее: 75 дБ
Допустимое напряжение источника питания: 9 — 16 В
Максимальный потребляемый ток: 45 мА.
Кроме регулировки громкости и тембра по НЧ и ВЧ, микросхема может управлять балансом между каналами; но в тестируемом устройстве эта функция не реализована (возможна доработка с внедрением этой возможности).
Дополнительно в микросхеме есть возможность включить или отключить тонкомпенсацию, выполняющую подъём низких и высоких частот относительно средних при малых значениях громкости (эта возможность реализована). На максимальной громкости безразлично, включена тонкомпенсация или нет.
Типовая схема включения микросхемы LM1036N ( взята из datasheet ):
Коротко о некоторых особенностях схемы.
Для формирования напряжений, управляющих регулировками тембра и громкости, в микросхеме имеется собственный источник опорного напряжения 5.4 В ( pin 17) . Это избавит потребителя от проблемы создания собственного источника опорного напряжения, согласованного по уровням с микросхемой.
Управляющие напряжения, снимаемые с переменных резисторов, подаются не напрямую на микросхему, а через сглаживающий RC-фильтр.
Это позволит избавиться от эффектов дребезга и "шуршания" при вращении ручек регуляторов; а заодно уберёт помехи от наводок в проводниках, идущих от регуляторов.
В схеме (и на плате) есть переключатель Loudness, отвечающий за тонкомпенсацию.
Его наличие, в принципе, не является обязательным; в продаже имеются платы темброблоков на LM1036N и без этого переключателя.
Сборка темброблока на микросхеме LM1036N
Я выбрал темброблок в виде набора "сделай сам", чтобы не разучиться держать паяльник в руках; а заодно избавить плату от "лишних" деталей. В моём случае это — диодный мост, стабилизатор и входные/выходные разъёмы (вместо разъёмов я применил банальную пайку проводов).
Для некоторых радиолюбителей может быть и ещё один резон в приобретении этого темброблока в виде набора "сделай сам": это позволит установить органы управления не на самой плате, а в удалении от платы, подсоединив их на проводах (кабелях).
При этом экранировать эти провода (кабели) не требуется: как уже упоминалось, звуковой сигнал через органы управления не проходит; а наводки на управляющее напряжение отсекаются RC-фильтром.
Из числа "лишних" деталей я установил только электролитический конденсатор 1000 мкФ, соединив его перемычкой с проводниками питания микросхемы. Лишние электролиты по питанию — никогда не лишние!
И вот что получилось после сборки темброблока, но до припайки кабеля питания, а также входного и выходного кабелей:
Плата в увеличенном масштабе:
Переключатель тонкомпенсации оказался конструктивно не очень удачным: его конструкция рассчитана только на крепление к плате за счёт пайки; резьбы на его головке нет. Так что при "удалённой" установке этого переключателя придётся заменить его на какой-то другой. Либо можно просто совсем от него отказаться. 🙂
Но при установке переменников и переключателя на саму плату этой проблемы, естественно, не будет.
Технические испытания темброблока на LM1036N
Программа испытаний будет такова: проверим АЧХ при разных положениях регуляторов тембров, проверим коэффициент передачи и максимально-возможный уровень сигнала без искажений, шумы.
АЧХ снималась, по традиции, с помощью осциллографа при подаче на вход темброблока сигнала с линейно-нарастающей частотой. Почему не применил программу RMAA? Потому, что для неё требуется источник сигнала с абсолютно-плоской частотной характеристикой, а обычный смартфон или "звуковуха" компьютера этого не обеспечивают. Кроме того, RMAA не анализирует сигналы с частотой выше 20 КГц.
Сначала проверяем коэффициент передачи и максимальный уровень сигнала без искажений на стандартной частоте 1000 Гц.
Положение регуляторов тембра — среднее; регулятора громкости — максимальное; напряжение питания во всех измерениях — 12 В.
Клиппинг (отсечка) на выходе возникает при размахе сигнала около 3 В (амплитуда 1.5 В):
Какая-либо заметность искажений пропадает при размахе 2.7 В (амплитуда 1.35 В).
Но на частоте 20 кГц искажения возникают при напряжении, примерно вдвое меньшем; и их форма — другая (обратите внимание на макушку положительной полуволны):
Коэффициент усиления при таком (нейтральном) положении регуляторов тембра составил 1.08 (0.67 дБ), что близко к величине, указанной производителем LM1036N (1.0 = 0 дБ).
Теперь — АЧХ темброблока при разном положении регуляторов тембра.
Амплитудно-частотная характеристики снималась методом подачи на вход сигнала с линейно-нарастающей частотой от 10 Гц до 40000 Гц.
1. Нейтральное (среднее) положение регуляторов тембра НЧ и ВЧ.
Один цикл прохождения полосы частот 10 Гц — 40 кГц обведён красной рамкой, он и представляет собой АЧХ в данном диапазоне. Масштаб — 3.56 кГц на деление.
Характеристика получилась довольно плоской, так что потребитель реально может ориентироваться на положение регуляторов тембра для оценки формируемой АЧХ.
2 . Максимальное положение регуляторов тембра НЧ и ВЧ.
Как можно видеть, на высоких частотах рост АЧХ не останавливается на частоте 20 кГц, а продолжается дальше, где слышимых составляющих сигнала уже нет.
Это — не очень хорошо, поскольку попавшие в тракт высокочастотные шумы и помехи пройдут сквозь темброблок дальше и даже будут усилены.
В связи с этим полезно будет перед тембоблоком поставить хотя бы простенький RC- фильтр с частотой среза 30-40 кГц.
Из-за масштаба графика 3.56 кГц на деление все низкие частоты сжались в короткий пик, и на графике не видно деталей.
Чтобы детально рассмотреть, что происходит на низких частотах, снимем АЧХ в диапазоне 10 — 400 Гц:
Максимум АЧХ в области низких частот оказался на частотах 18-22 Гц, затем идёт быстрый спад. Таким образом, подъём НЧ не распространяется в область средних частот, что очень правильно.
Чтобы можно было детально оценить АЧХ в цифрах, далее приведены несколько значений АЧХ, снятых "по точкам". За единицу принято значение на частоте 1000 Гц.
10 Гц — 4.14;
20 Гц — 4.71;
50 Гц — 3.71;
100 Гц — 2.50;
200 Гц — 1.57;
400 Гц — 1.14;
1000 Гц — 1.0;
1500 Гц — 1.15;
10000 Гц — 3.86;
20000 Гц — 6.36;
40000 Гц — 8.36.
Возможности подъёма низких и высоких частот оказались весьма широкими. При работе на более-менее приличную акустику вряд ли потребуется вкручивать тембры на максимум.
3 . Минимальное положение регуляторов тембра НЧ и ВЧ.
График построен в диапазоне 10 Гц — 40 кГц.
Может показаться, что подъём графика находится в области нижних частот; но такое впечатление создаётся из-за масштаба графика (3.56 кГц на деление).
Реально же максимум находится на частотах 600 — 1300 Гц.
Подавление сигнала на частоте 20 Гц относительно максимума составило 4.85 раза; подавление на частоте 20000 Гц — 5.32 раза.
Теперь — буквально два слова о шумах.
Шумов ко входному сигналу темброблок практически не добавляет. При нулевом сигнале на входе (короткое замыкание), при тембрах в среднем положении, громкости на максимуме и подключении к усилителю мощности с коэффициентом усиления 40 заметить шумы можно, только вплотную прижав ухо к колонке.
Переходим к заключительной части нашего обзора.
Окончательный диагноз темброблока на LM1036N и рекомендации
Темброблок показал себя с самой наилучшей стороны.
Пожалуй, можно сказать, что это — один из наилучших вариантов чисто аналогового темброблока.
Конечно, давно уже существуют цифровые звуковые процессоры, которые могут не только выполнять роль регуляторов тембра, но и добавлять различные звуковые эффекты; и вообще хоть в узел АЧХ завязывать. Но точно ли оно нам надо?!
Теперь — его плюсы:
— широкий диапазон регулировки по низким и высоким частотам, соответствующий характеристикам, заявленным производителем;
— малогабаритная плата с грамотной разводкой;
— возможность "удалённой" установки органов управления на удлинительных кабелях (проводах);
— при желании можно доработать и установить регулятор баланса (но только при подключении через кабель, на плате места для него нет).
Условным недостатком можно считать отсутствие в комплекте ручек для переменных резисторов; но это — мелкая бытовая проблема.
Рекомендации
1. Этот темброблок рассчитан на работу с малыми сигналами; необходимо следить, чтобы величина входного сигнала не создавала перегрузки.
2. Отказаться от установки стабилизатора на плату темброблока, как в обзоре, можно в том случае, если имеется внешнее стабилизированное питание, входящее в диапазон допустимых для микросхемы LM1036N . В ином случае стабилизатор крайне желателен; причем напряжение, подаваемое на стабилизатор, должно входить в диапазон допустимых для стабилизатора.
Где купить: на Алиэкспресс, например, здесь. Цена на момент обзора — около $10 ("сделай сам") или $12 (в сборе) . Если у других продавцов на Алиэкспресс этот товар будет дешевле, то тоже можно брать (но надо убедиться, что товар — действительно тот же).
Обзоры усилителей класса AB — здесь.
Обзоры усилителей класса D — здесь.
Весь раздел "Сделай сам! ( DIY) " — здесь.
Ваш Доктор.
11 апреля 2021 г.
Вступайте в группу SmartPuls.Ru 
Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.
Схема электронных регуляторов громкости
Усилители на микросхемах
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.
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.