Электронный регулятор громкости для усилителя. 00 Цифровой регулятор громкости на DS1669

Цифровой регулятор громкости на DS1669

Схема построена на основе готового цифровой регулятора громкости DS1669.
Эта микросхема позволила упростить кнопочное управление звуком до предела, и действительно куда уже проще? из внешних узлов лишь кнопки да конденсатор по питанию. Тем не менее микросхема не плохо себя зарекомендовала.
DS1669 о беспечивает 64 положения равностоящих точек отсчета во всем диапазоне сопротивлений
Управление цифровым потенциометром может производиться как вручную, с помощью кнопок, так и от микро-контроллера. При выключении питания регулятора, положение цифрового реостата сохраняется в энергонезависимой памяти, встроенной в микросхему. После включения питания из памяти извлекается информация о предыдущем положении движка регулятора.
Напряжение питания микросхемы 4,5 - 8 вольт.
В стандартной схеме нажатие на одну кнопку перемещает контакт на одну позицию вверх, нажатие на вторую кнопку - на одну позицию вниз.

Стандартная схема включения выглядит так:

Так же микросхема DS1669 позволяет организовать управление с помощью одной кнопки. При каждом нажатии кнопки, движок регулятора перемещается на одну из 64 позиций вверх, а по достижении верхней позиции, перемещается на самую нижнюю.
Но эту схему более удобно применять для регулировки напряжения, например для управления контрастом жидкокристаллических индикаторов (ЖКИ) На рисунке ниже представлена схема для управления контрастом для ЖКИ с использованием одно кнопочного управления цифровым потенциометром DS 1669. Жидкокристаллический модуль запитывается от 5 Вольт. Это же напряжение поступает на DS 1669, сопротивление которого 10 кОм. Терминал токосъемника соединяется непосредственно с вводом питания. Применение цифрового потенциометра позволяет уменьшить размеры устройства, существенно увеличить долговечность и перевести управление на системный микроконтроллер.

Еще один вариант включения цифрового регулятора с применением транзисторов вместо кнопок управления. В данном случае управляющим устройством является контроллер, или другие логические схемы. Полоса частот цифрового потенциометра DS1669 определяется его номиналом: для сопротивления в 10кОм полоса частот равна 1МГц, для сопротивления 50кОм - 200кГц, для сопротивления 100кОм - 100кГц.

Электронный регулятор громкости для мультимедиа аппаратуры на TC9153AP (KA2250)

Если вам надоело крутить ручку регулировки громкости, и хочется попробовать чего-нибудь «модернового», то можно регулировать громкость кнопками, для чего без проблем можно собрать предлагаемый регулятор.

Схема регулятора очень простая и не требует настройки, к тому же занимает места ненамного больше переменного резистора, да и плату можно разместить где угодно.

Таблица 1 Основные технические характеристики

Таблица 2 Ступени регулировки громкости

Схема регулятора:

Рисунок 1 - Принципиальная схема регулятора

Таблица 3 Перечень элементов

Элемент	Номинал	Количество





	4,7мкФ × 50 В
	22 мкФ ×25 В
	100 мкФ × 25 В
	Любые кнопки без фиксации

	TC9153AP или KA2250

Микросхемы KA2250 и TC9153AP полностью взаимозаменяемы, их цоколевки и характеристики одинаковые. К выводу 8 микросхемы DA1 «индикация уровня громкости» через добавочный резистор сопротивлением 1 кОм (его следует подобрать по отклонению стрелки прибора на всю шкалу при установке регулятора на максимальную громкость) я подключил стрелочный индикатор от старого магнитофона. Вывод "-" индикатора соединяется с общим проводом данного устройства. Каждый шаг регулировки громкости увеличивает (уменьшает) показания индикатора примерно на 100 мкА. Фото собранного регулятора представлено на рисунке 2:

Рисунок 2

Плюсы применения такого регулятора: Синхронная регулировка обоих каналов. В отличие от обычного переменного резистора у данного регулятора отсутствуют шумы при регулировке. Он также не подвержен деградации, т.е. ухудшению качества регулировки вследствие износа проводящей поверхности и движка переменного резистора. Конечно, кнопки также являются механическим элементом, но они только управляют, в то время как через обычный переменный резистор в схемах УЗЧ часто непосредственно проходит электрический звуковой сигнал.

Минусы: Резко не крутанёшь громкость, да оно может и к лучшему, целее будет усилитель. Ещё: эти микросхемы не имеют памяти, при выключении питания микросхема сбрасывается на средний уровень громкости, что вообще-то скорее является положительной стороной - при включении не возникает «удара по ушам».

Внимание : Максимальное входное напряжение микросхем TC9153AP и KA2250 составляет 4 В амплитудного значения, т.е. примерно 2,8 В эффективного. Этот уровень, во избежание выхода микросхемы из строя, превышать нельзя!

Оптимально использовать так: Линейный выход звуковой карты компьютера, или DVD > блок тембров или эквалайзер > регулятор громкости > усилитель мощности > акустическая система.

Внимание : Не допускается использовать регулятор в силовых цепях, например: Усилитель мощности >регулятор громкости> акустическая система.

Своими лапами я собрал несколько штук таких регуляторов на микросхемах обоих типов, все заработали сразу. Маленькое практическое замечание: если при установке регулятора на минимальную громкость (-64 дБ) звук всё-таки будет слышен, то избавиться от этого можно увеличением ёмкости конденсатора C8 примерно до 1000 мкФ.

Чтобы регулятор не работал надо очень постараться. Причины неработоспособности могут быть разными, но основные из них: замыкания на плате, плохой монтаж, использование неисправных радиоэлементов. Бракованные микросхемы мне ни разу не попадались.

Вашему вниманию предлагается простой высококачественный

шестиканальный цифровой регулятор громкости

. Регулятор собран на микросхеме TDA7448, производимой европейской фирмой STMicroelectronics. Данная микросхема имеет цифровой интерфейс I2C. Для управления через этот интерфейс использован распространенный, дешевый, высокоскоростной RISC микроконтроллер фирмы Microchip PIC16F873 (возможна замена на PIC16F873A, PIC16F876, PIC16F876A).
Разработчики устройств на микроконтроллерах от Microchip имеют уникальную возможность лёгкого подключения нескольких энкодеров без дополнительной обвязки. Это позволило реализовать довольно необычный концепт устройства.
Конструктивно схема состоит из двух узлов: микроконтроллерного блока управления

И блока регулятора на TDA7448.

Регулятор предполагается использовать в системах формата 5.1. Это предполагает наличие следующих каналов: фронтальные (левый и правый), тыловые (левый и правый), центр и сабвуфер. Для управления этими каналами используется 4 энкодера. Режим громкости и баланса для фронта и для тыла переключается кнопкой "громкость/баланс". Также предусмотрены кнопки "Mute" (приглушение) и "StandBy" (дежурный режим). Есть и отдельная линия StandBy, которую можно использовать для аппаратного отключения усилителей. Особый режим - "Общая громкость" (Master volume). Переход в данный режим осуществляется кнопкой по зарезервированной линии. В этом режиме все энкодеры работают в параллели, т.е. равномерно изменяют уровни громкости по всем каналам (линиям). Параметр "общая громкость" не имеет какого-то определенного числового измерения, т.к. каждый из каналов настроен на свой уровень громкости. Регулировка "общей громкости" лишь синхронно уменьшает или увеличивает все каналы.
Для визуализации направления регулирования в этом режиме на индикаторе в верхней строке выводится название режима "Master volume", а в нижней строке анимированные значки <<<<< или >>>>>.

Все перечисленные функции управления можно осуществить через любой пульт дистанционного управления в формате RC5 (от бытовой техники Philips).
Печатные платы выполнены из одностороннего фольгированного текстолита методом ЛУТ, но могут быть легко выполнены на монтажных платах. Файлы рисунков плат в формате Sprint Layout в конце статьи. Ниже рисунок и фотография собранной печатной платы микроконтроллерного блока управления.

Номиналы сопротивлений и конденсаторов могут отличаться от указанных на схеме на 20%.
Индикатор имеет 2 строки по 16 символов. Их выпускает много разных фирм и в их составе используются разные микросхемы: HD44780 (HITACHI), KS0066 (SAMSUNG), КБ1013ВГ6 (АНГСТРЕМ) и другие.
ИК-приемник TSOP1736 (Vishay) можно заменить на SFH-506 (Siemens), TFMS5360 (Temic), ILM5360 (ПО "Интеграл").
Микросхема TDA7448 выполнена в корпусе для поверхностного монтажа, но имеет довольно широкий шаг выводов (1,27 мм) и легко припаивается острозаточенным паяльником. Далее рисунок и фотография собранной печатной платы блока регулятора на TDA7448.

Существуют аналогичные микросхемы с энергонезависимой памятью, но они в несколько раз дороже и, как правило, одноканальные (моно). Наиболее распространена микросхема DS1804, являющаяся 100-ступенчатым «переменным резистором» (рис.5а).

Так как микросхема дороговата, а для стереоаппаратуры требуется 2 таких микросхемы, то имеет смысл использовать ее совместно с более дешевым электронным стереорегулятором, как показано на рис.56. Но при этом ухудшается качество звука: параметры «переменного резистора» DS1804 гораздо лучше, чем у любого электронного регулятора (это относится и ко всем остальным микросхемам ф.DALLAS).

Правда, заметить это «ухудшение» сможет только специалист, и только по специальным приборам. Так что решайте сами, что важнее - чуть более высокое качество звука или доступная цена. Микросхемы выпускаются в 8-выводных корпусах типа DIP, SOIC, pSOP и Flip Chip Package, сопротивление «переменного резистора» бывает равным 10, 50 и 100 кОм (оно указывается 3-значным числом в конце названия, например, DS1804-050 - с 50-килоомным резистором).

Граничная частота сигнала (по уровню -3 дБ) на выводах «резистора» составляет 1 МГц для микросхемы с резистором 10 кОм, 200 кГц - для 50 кОм и 100 кГц - для 100 кОм. Напряжения на обоих «крайних» выводах резистора могут быть любыми, но не должны более чем на 0,5 В выходить за пределы напряжения питания.
Управляется микросхема через 3-проводной интерфейс:

вход CS - разрешается/запрещается (соответственно, уровнем «0V1»);
вход U/D - направление изменения громкости (при «1» - громкость увеличивается);
вход INC - тактирующие импульсы.

После выбора оптимальной громкости желательно установить на входе CS уровень «1» (уменьшится потребляемый микросхемой ток). Если в этот момент и на входе INC - «1й, информация сохраняется в энергонезависимой памяти микросхемы (после выключения и включения питания установится именно эта громкость).

Цикл записи в память длится около 10 мс. Когда на входе INC -»0″, информация не сохраняется. Злоупотреблять записью в память нельзя: ресурс микросхемы - всего 50000 циклов записи (для ежедневной работы в течение 10 лет изменять записанную информацию в памяти можно не более 14 раз в сутки).

Здесь нужно заметить, что у всех «нормальных» микросхем памяти ресурс раз в 20 больше. Для работы с этой микросхемой нужна специальная схема управления, простейший вариант которой показан на рис.5б.

Схема ориентмрована на работу с сенсорными кнопками, поэтому сопротивление резисторов R1, R2 довольно велико. Параллельно выводам сенсоров SB1. SB2 желательно подсоединить конденсаторы емкостью 0,01…0,1 мкФ - иначе возможны ложные срабатывания от наводок. Для обычных кнопок сопротивления резисторов лучше уменьшить до 10… 100 кОм.

Тактовый генератор собран по классической схеме на элементе DD1.4, элементы VD1-R3-C1 подавляют дребезг контактов. Элемент DD1.3 «записывает» информацию в ПЗУ микросхемы при выключении питания. Как только напряжение питания устройства (9 В) уменьшается до 6…7 В, этот элемент переключается и формирует нарастающий фронт импупьса на входе CS. На входе INC в это время - «1» (если не нажаты кнопки), т.е. возникает разрешающая запись комбинация.

Для надежной работы такой схемы емкость СЗ должна быть невелика, а С4 - наоборот, побольше. Все рассмотренные выше микросхемы, хоть и обладают очень неплохими характеристиками, все равно какие-то «игрушечные». В современной технике, помимо регулятора громкости, должна быть регулировка тембра и баланса, да и различные «спецэффекты» лишними не будут.

Но у таких микросхем оказывается уж слишком много изменяемых параметров, поэтому все они (аудио- процессоры), как правило, управляются внешним процессором через последовательный интерфейс (чаще всего - I²С). Другими словами, «снаружи» нужно поставить заранее запрограммированный управляющий процессор (контроллер), который будет принимать информацию от кнопок, обрабатывать ее и преобразовывать в понятный формат дня выбранного аудиопроцессора.

Из современных недорогих аудиопроцессоров наибопее распространены микросхемы серии ТЕАбЗхх. Все они - с эффектом «стерео-псевдо- квадра», т.е. с 2-канальным входом и 4-канальным выходом, имеют регуляторы громкости, тембра и баланса. а также несколько переключаемых входов. Наиболее «навороченные» и выгодные по цене микросхемы этой серии - ТЕА6320 (корпуса DIP-32 и SOIC-32) и ТЕА6321 (только SOIC-32).

Никаких аудиоэффектов в этих микросхемах нет. Также в стереотехнике часто используется микросхема TDA8425 (все микросхемы - производства ф Philips). Эта стереомикросхема имеет пару переключаемых входов и несколько любопытных, но, по сути, бесполезных аудиоэффектов. Схема включения ТЕА6320 (ТЕА6321) показана на рис.6 Так как они рассчитаны на управление внешним процессором через выводы SCL. SDA интерфейса 12С (подробнее об этом интерфейсе можно прочитать в ), то никаких «удобств» управления не предусмотрено.

В микросхемы просто встроены несколько пар ЦАП Каждая пара ЦАП (стерео!) регулирует свой параметр (громкость, тембр и пр.), значения которых готовит и пересылает в микросхему внешний процессор. Никаких функций вроде «увеличить громкость на 1 шаг» нет - все это лежит на плечах» внешнего процессора, то есть в этом случае он сам должен в своей памяти увеличить число в ячейке «громкость» на 1 единицу, и переслать результат в аудио- процессор.

С точки зрения программиста это удобно: всегда гораздо проще написать новую программу (ведь все равно придется ее создавать), чем пытаться найти более «удобный» аудио- процессор, но, в то же время, поставлен «жирный крест» на беспроцессорном варианте схемы. «Заставить» микросхему работать с помощью обычных цифровых микросхем и механических переключателей практически невозможно.

Для «серьезных» и, в то же время, недорогих устройств автор рекомендует микросхему ТЕА6320 или ТЕА6321. По всем параметрам они заметно опережают большинство других микросхем даже в своей серии, это хорошо видно из табл.1. Количество шагов (плавность) регулировки у них в полтора-два раза больше, чем у большинства современных телевизоров и автомагнитол, а стоимость - одна из самых низких на рынке аудиопроцессоров.

Если в большинстве промышленных квадра-стереоаудиоустройств сбалансировать громкость четырех колонок можно только через регуляторы «перед-зад» (фронт-тыл) и «правый-левый» (баланс), что, мягко говоря, довольно утомительно, то у этих микросхем (и только у них из всей серии ТЕАбЗхх!) громкость каждого из 4-х громкоговорителей регулируется отдельно.

Дополнительно микросхемы имеют 4 пары независимых стереовходов (обычно достаточно всего 2-3 пар входов) и один моноканал (для сигнала «пик»). ТЕА6321 имеет чуть больший диапазон регулировки «басов», но и внешних элементов для нее нужно чуть больше. У этих микросхем коэффициент усиления больше единицы (при максимальной громкости), т.е. они позволяют в некоторых случаях обойтись без предварительного усилителя.

А в целом схема включения ТЕА6320 (ТЕА6321) никаких особенностей не имеет (рис.6). Элементы С2…С4, R1, R2 - обратная связь предварительного усилителя, конденсаторы С5 и С6 - внешние элементы регуляторов тембра НЧ и ВЧ. Всс регулировки и коммутация входов производятся через последовательный интерфейс, с помощью кнопки можно только приглушить звук (режим «Mute»).

Несмотря на наличие 4 выходов, эти микросхемы - обычные стереопроцессоры: на передний и задний каналы подаются одни и те же сигналы, без всяких задержек и инверсий фазы. Но возможность регулировки громкости в каждом канале и невысокая цена оправдывают использование таких микросхем.

Управляется микросхема 8 байтами данных, формат команд такой: «Старт» - код микросхемы (80h) - адрес байта данных - данные - «Стоп». Микросхема работает только в режиме записи данных, хотя и «отзывается» на команду чтения (читаются всегда FFh). За 1 раз можно передать любое количество байт данных.

Например, если нужно изменить тембр НЧ и ВЧ, передаем команды:
«Старт» - 80h - 05h (адрес байта «НЧ») - байт «НЧ» - байт «ВЧ» - «Стоп».

Если нужно изменить идущие не подряд байты, например, общую громкость и тембр, то или подаем две команды, или в одной команде последовательно записываем в микросхему все байты от громкости до тембра.