Регулятор громкости никитина с ду от antecom

Навигация Главная О ресурсе Новости Статьи Форум Полезные файлы Галерея Разработчики Стол заказов Полезные ссылки Контакты Поиск

Практический опыт повторения регулятора громкости им. А.Никитина

В своей предыдущей статье о модернизации усилителя Kenwood я упоминал о замене регулятора громкости на более качественный. В роли такого был выбран уже хорошо зарекомендовавший себя лестничный аттенюатор им. А.Никитина. Так как устройство пользуется популятростью у любителей хорошего звука, выкладываю описание моего опыта его повторения. [Обсуждение статьи на форуме]

Автор: aleyer

Не буду вдаваться в многословные описания различных способов организации регулировки громкости в усилителе, скажу, что по совокупности характеристик, регулятор по схеме А. Никитина является одним из самых интересных вариантов. При использовании хороших комплектующих и правильно разведенной платы, он обеспечивает меньшее влияние на сигнал, чем популярные потенциометры, имеет постоянное входное сопротивление, больше ступеней регулировки, чем дискретные регуляторы типа DACT и большую надежность в аварийных ситуациях (как например подача с источника половины питающего напряжения, что однажды случилось у меня), чем электронные регуляторы. Есть и еще один плюс. Плату с регулятором громкости можно расположить непосредственно у платы УМ, а органы управления вывести на переднюю панель, не беспокоясь о возможных наводках на длинные провода и не усложняя конструкцию „удлинителем“ для вала потенциометра.

Авторское описание регулятора и принцип его работы находятся в СТАТЬЕ, опубликованной в журнале РадиоХобби 2/2002г. В статье очень доходчиво описано устройство РГ, однако не приведен способ управления релюхами. При желании можно собрать схему управления регулятором с применением логики, но мне больше по душе микроконтроллеры. Остановился я на представителях семейства ATtiny. Преимущество управления при помощи МК, заключается в том, что можно выбрать и реализовать в прошивке любой способ управления громкостью: кнопками, с пульта дистанционного управления, при помощи потенциометра, либо энкодера.

По моему мнению, самыми оптимальными являются 2 варианта: при помощи потенциометра и пульта ДУ. Кнопки на передней панели усилителя не позволяют быстро изменить уровень громкости на значительную величину, в отличие от потенциометра, который за секунду можно повернуть на любой угол. Управление при помощи энкодера, по сравнению с потенциометром, лишает пользователя одного удобства — с потенциометром всегда видно, какой у усилителя выбран уровень громкости, даже без дополнительной индикации и при выключенном усилителе. Ну а пультом ДУ можно пользоваться на расстоянии, этот плюс очевиден.

В моем случае, главным условием была максимальная компактность готового устройства. На плате должны были размещаться 6 реле, а также 2 микросхемки: микроконтроллер, через который будет совершаться управление реле, и 7-канальный драйвер реле ULN2003. Естественно, варианты установки микросхем в DIP корпусах были изначально отброшены из соображений экономии места на плате. Вторым условием было то, что для управления устройством предполагалось использовать родную ручку регулятора громкости, правда, уже с другим потенциометром, также максимально компактным. В качестве МК был выбран ATtiny44A в корпусе SO14, так как он идеально подходил для проекта, как по расположению пинов, так и по наличию АЦП, который нужен для реализации управления громкостью при помощи потенциометра. ATtiny24 также подходил, но разница в цене была минимальна, поэтому выбрал МК с большим объемом памяти. Старые версии чипов (без буквы А) также подходят.

В итоге получились такие схемки:

1 – лестничный аттенюатор с управлением на МК

В 

2 – стабилизированное питания для реле и микросхем

В Cхемы можно также скачать в проекте EAGLE.

Первым, что было готово, стала прошивка для МК. Управление осуществляется при помощи подключаемых к плате одиночного потенциометра с линейной характеристикой (например на 10кОм). Для предотвращения щелчков в колонках при изменении уровня громкости применен алгоритм, который заключается в том, что при переключении реле сначала включаются те, которые устанавливают новый уровень громкости ослабляя сигнал, а через пару миллисекунд выключаются предущие. Это не помогло на 100% избавиться от щелчков, они есть, но настолько тихие, что при нормальном использовании незаметны. Более того, если плавно крутить ручку потенциометра, когда играет музыка, то громкость изменяется очень плавно. В прошивку также был добавлен код для управления громкостью при помощи пульта ДУ стандарта RC5 (кнопками vol+, vol- и mute). Сам приемник для пульта (TSOP4838) впоследствии успешно разместился под передней панелью без необходимости его доработки.

Алгоритм работы, заложенный в прошивке, достаточно прост. При включении выставляется уровень громкости в соответствии с положением ручки потенциометра. Если пользователь покрутил ручку потенциометра – громкость меняется. Если воспользовался регулировкой громкости с пульта ДУ вЂ“ громкость также соответственно изменяется. Пока ручку не трогают, используется уровень громкости, выставленный с пульта. После процедуры изменения уровня громкости (то есть переключения реле) я поставил задержку для того, чтобы при кручении ручки потенциометра реле беспорядочно не переключались. Величину задержки я выбрал на слух, так чтобы реле не переключались ни слишком часто, ни слишком редко.

Далее была разведена плата под рекомендованные многими, как одни из лучших для этого применения, реле Fujitsu-Takamisawa RY12W-K и SMD-резисторы. Разводка платы далеко не идеальна, и уж тем более не универсальна, но главным условием были минимальные размеры и ради этого чем-то пришлось пожертвовать. Впрочем, я постарался учесть все рекомендации по питанию МК. Крепление платы внутри усилителя сделано при помощи двух штырьков от разъема, одной стороной они запаиваются в плату РГ, второй – в плату усилителя. Соединение входа, выхода и сигнальной земли платы РГ с платой усилителя — при помощи МГТФ сечением 0,35ммВІ, которые идут прямо между плат. Как вариант, можно совместить платы РГ и селектора входов и разместить их непосредственно у (или на) входных разъемах RCA. Платы я заказал на производстве, все-таки, это того стоит.

В Что касается диапазона регулировки громкости, стандартные варианты, когда 6 реле обеспечивали ослабление с шагом в 1дБ в диапазоне от 0 до -63дБ, либо в 2дБ в диапазоне от 0 до -127дБ, показались мне неудачными. Максимальное ослабление в -127дБ чрезмерно, а в -64дБ, по крайней мере для меня, недостаточно, так как я люблю слушать музыку ночью, с уровнем где-то в -80..-70дБ. Проверить это мне помог плеер Foobar2000, в котором можно регулировать громкость, имея перед глазами текущий уровень громкости, выраженный в дБ (громкость на усилителе во время этого теста устанавливается на максимум). После недолгих размышлений было выбрано простое и гениальное решение проблемы: шаг увеличивался в 1,5 раза. Таким образом, ступени характеризуются ослаблением в -1,5 -3 -6 -12 -24 и -48дБ, а максимальное ослабление составило 94,5дБ. Необходимые номиналы резисторов для РГ рассчитывались в Excel, а на практике получались путем запараллеливания пар из 1%-х резисторов типоразмера 1206.

Для выполнения логарифмического закона регулирования, необходимо что бы входные сопротивления регулятора и усилителя мощности были равны. Этого можно добиться пересчетом резистивной матрицы под необходимое входное сопротиление регулятора, либо впаиванием параллельно выходу РГ резистора необходимого номинала (например, при сопротивлениях РГ 10кОм и усилителя 100кОм необходимо впаять резистор 11кОм). Увеличивать сопротивление РГ не стоит, так как через контакты реле в этом случае будет проходить слишком малый ток, что может привносить искажения в сигнал. Хочу отметить, что рекомендуется использовать более качественные резисторы, чем обычные толстопленочные, с более высокими показателями стабильности и большей точностью (тонкопленочные, MELF), но мне не удалось достать нужные номиналы. Резисторы по сопротивлению следует подбирать в пары. Я поленился это сделать и в результате получил при определенном уровне громкости (когда включено только одно реле) ощутимый перекос баланса.

Ниже представлена таблица с номиналами резисторов для РГ входным сопротивлением 10кОм. Для пересчета под другое сопротивление можно воспользоваться прилагаемым Excel-калькулятором.В 

Cтупень	R1, Ом	R2, Ом	Ослабление, дБ
1	4700	2400	180000	75000	-1,50
2	9100	4300	91000	33000	-3,00
3	11000	9100	27000	16000	-5,99
4	15000	15000	24000	3900	-12,01
5	43000	12000	6800	750	-23,99
6	43000	13000	560	43	-48,03

В 

В 

С первого пуска РГ не заработал, как я хотел, но после исправления недоработок в прошивке, все встало на свои места. В качестве пульта ДУ прикупил дешевый китайский универсальный пульт, который по умолчанию как раз настроен на протокол RC-5.

В общем, я старался сделать максимально лаконичное устройство — регулятор громкости и все. Можно было бы добавить какой-либо вариант индикации уровня громкости или функциональность селектора входов, но для меня в этом не было необходимости.

При отсутствии постоянки на выходе источника, щелчки не являются проблемой (в противном случае они становятся громче), случайную подачу 15 вольт на вход усилителя регулятор выдержал без проблем (только щелчки были хорошо слышны). В принципе, можно поставить хороший разделительный электролит на входе, но мне не хотелось идти этим путем. Наводок от МК ни разу замечено не было. Особенность, о которой следует помнить, если РГ собран по оригинальной схеме, приведенной в статье Никитина — когда РГ обесточен, он не ослабляет сигнал. У моего усилителя имеется задержка включения акустики, поэтому проблемой для меня это не является. При включении сначала успевают включиться реле, а через пару секунд уже к выходу усилителя подключается акустика, при выключении питания — наоборот, сначала отключается акустика, и только через пару секунд, после того, как конденсаторы питания РГ разрядятся, отключаются реле. Можно изменить схему подключения резисторов к реле так, чтобы без подачи питания было максимальное ослабление (тогда придется несколько изменить код прошивки или решить проблему другим способом).

По стоимости устройство вполне доступно: 6 штук реле стоят долларов 9, микроконтроллер — максимум 5, резисторы, в зависимости от качества — от пары долларов, ULN2003 — меньше доллара. Итого меньше 20 долларов за основные компоненты в базовом варианте. Конечно, еще необходима плата, питание для МК и реле, тот же потенциометр (подходит любой) и ИК-приемник, но и это не обойдется дорого. А по качеству и функциональности такое устройство как минимум не хуже высших представителей модельного ряда известных фирм ALPS или Bourns, которые стоятВ  существенно больше. Сейчас многие собирают свой усилитель The End Millenium, думаю, такой усилитель вполне заслуживает чего-то получше простого потенциометра.

В 

К статье прилагаются:

Схемы и печатные платы в EAGLE (скачать)

Прошивка МК в AVR (скачать)

Калькулятор для расчета резистивной матрицы в EXCEL (скачать)

В 

Обсудить статью на форуме

Опубликовано: 06.04.11 | Просмотров: 74140 | В  В  |При построении усилителя возник вопрос: Как реализовать Регулятор Громкости (РГ)?Аудиофилы не воспринимают никакой РГ кроме “регулятор громкости Никитина”, который по своей сути является управляемым аттенюатором, где контакты реле замыкают/размыкают резисторы в делителях. Самые завёрнутые используют 7 и ли 8-разрядные, хотя на практике за глаза хватает и 6!Мне приходилось слышать усилитель с таким регулятором – при переключении громкости в дополнение к механическому треску переключающихся реле ещё и в колонках отчётливо слышны “щелчки” … да.. ослабление сигнала качественное, но уж очень некомфортное в работе! И это мне такой не нужен! Я пойду другим путём!Происходит это потому, что при замыкании/размыкании контакта происходит  “дребезг”.. У плохих реле его много, у очень дорогих его мало, но он всё равно есть, ибо его не может не быть – Законы физики отменить нельзя!!!Процесс дребезга при соударении контактов может быть представлен следующим образом. В момент t = 0 произошло соприкосновение контактов (точка А), в цепи появился ток, напряжение на контактах упало до нуля и началось смятие материала и торможение контакта. В точке В подвижный контакт остановился. Началось упругое восстановление материала контактов и обратное движение подвижного контакта. Если бы материал был абсолютно упругим, то контакт восстановился бы до первоначального, практически же будет наблюдаться некоторая остаточная деформация. В точке С упругое восстановление материала контактов прекратилось, но подвижный контакт по инерции продолжает отходить. Происходит разрыв контактов. Ток в цепи становится равным нулю, напряжение на контактах восстанавливается. Контакт отходит на расстояние xк и под действием контактной пружины снова замыкается (точка D). Происходит повторное смятие материала и его восстановление, и так – несколько раз с затухающей амплитудой. В цифровой технике это “лечится” подключением конденсаторов, но в звуковом тракте они будут работать как фильтр нижних частот, подавляя высокие частоты, а значит этот способ не допустим!Вот так дребезг выглядит визуально на экране осциллографа Инженеры уже давно решили эту проблему, и создали интегральный РГ Никитина, работающий абсолютно по такомуже принципу – цифровые потенциометры Т.к.  чувствительность человеческого уха к уровню звукового давления, или силе звука, изменяется в соответствии не с линейным, а с логарифмическим законом, то и регулятор громкости должен изменять уровень входного сигнала по логарифмическому закону! Для цифрового потенциометра это можно реализовать программно! Для этого всего лишь надо “прыгать” по шкале кодов через 1дБ! А чтобы рассчитать эти коды я воспользуюсь расчетами для РГ Никитина att_calc.xls В случае переменного резистора делитель будет выглядеть следующим образом, а ослабление А (дБ) при условии Rinput=Rload будет рассчитыватсья по следующей формуле:Т.к. сумма R1+R2 всегда должно давать Rload, в формулу забиваем R2=Rload-R1 и задачу будем решать с помощью функции EXEL “подбор параметра“. Задаем установить в требуемое ослабление в ячейку “дБ” изменяя ячейку R1, а зная номиналы резисторов, можно высчитать коэффициент положения потенциометра и, соответственно, цифровой код ЦАПОстаётся главный вопрос…. а сколько бит достаточно для реализации цифрового логарифмического РГ? Какой выбрать?В итоге для ЦАП 8…16 бит получаются следующие ряды значений ослабления входного сигнала от 0 до -100дБ Жёлтым цветом я выделил ячейки в которых происходит изменение кода без повторения (по клику откроется полная таблица): Для удобного визуального восприятия посмотрим на их в виде графика (по клику откроется подробный график): разницы не заметно…. Кривые лежат друг на друге. Рассмотрим крупнее диапазон ослабления (100%-70%) разницы практически не заметно…. Кривые снова лежат друг на друге! Рассмотрим крупнее диапазон ослабления (100%-90%) до 94% разницы никакой вообще –  рассмотрим крупнее диапазон ослабления (100%-94%) до 99% разница практически не существенная! Углубляемся и рассмотрим крупнее диапазон ослабления (100%-99%) до 99,60% (-48дБ) ослабления входного сигнала разница практически не существенная и 8битный ЦАП с лёгкостью справится с этой задачей! так что получается? все эти биты нужны для того чтобы плавно с дискретностью 52 шага регулировать ослабление в пределах 0,4% от 100 до 99,6%? ПОКАЖИТЕ МНЕ ЭТУ ТВАРЬ, СПОСОБНУЮ ЭТО УСЛЫШАТЬ!!! Что касается ЦАП с разрядностью 12-16бит то они до 99,90% идут практически “ноздря в ноздрю”! с дискретностью ЦАП разобрались…. а что с самым главным инструментом? Что способно услышать наше ухо? А вот что: Как доказал Александр Щербин между порогом слышимости и болевым порогом человек различает всего ~300 элементарных скачков ощущения громкости. Причём на разных частотах это количество разное!!!! т.е. глубина дискретизации нашего уха всего 8бит!!! Вот теперь, аудиофилы, Вам с этим жить! 🙂 Таким образом считаю что 8-битного ЦАП будет более чем достаточно и останавливаю свой выбор на 8-битном AD8403! В диапазоне от 0дБ (N=000)  до -30дБ (N=247) коды будут изменяться через 1дБ (как ни странно это полностью закрыло РГ Никитина на 6 релюшках), а оставшиеся 6 как получится. Вот этот ряд чисел, пользуйтесь! 🙂 -33дБ (N=249) -32дБ (N=248) -30дБ (N=247) -29дБ (N=246) -28дБ (N=244) -27дБ (N=243) -26дБ (N=242) -25дБ (N=240) -24дБ (N=238) -23дБ (N=236) -22дБ (N=233) -21дБ (N=230) -20дБ (N=227) -19дБ (N=223) -18дБ (N=219) -17дБ (N=214) -16дБ (N=209) -15дБ (N=202) -14дБ (N=195) -13дБ (N=187) -12дБ (N=177) -11дБ (N=167) -10дБ (N=155) -09дБ (N=142) -08дБ (N=128) -07дБ (N=113) -06дБ (N=097) -05дБ (N=081) -04дБ (N=064) -03дБ (N=047) -02дБ (N=031) -01дБ (N=015) -00дБ (N=000)

Темброблок на TDA8425 с программированием кнопок ПДУ (NEC, RC5) Сергей Евстратов В В В В 26 октября 2015 г. В  Normal MicrosoftInternetExplorer4 <![endif]–> <![endif]–>Данный темброблок выполнен в виде моноблока. Плата на которой установлен аудиопроцессор и микроконтроллер имеет такие же размеры что и дисплей. Подробнее…

Регулятор громкости, баланса и тембров на TDA1524A Анастасия Попкова В В В В  Сегодня схемотехника темброблоков делится на две условные группы: аналоговые и цифровые. И довольно много проектов в каждой группе. В этой статье мы с вами рассмотрим нечто среднее – темброблок, в котором регулировка громкости, баланса и тембра осуществляется электронным способом, но не содержит микроконтроллера. Темброблок собран на микросхеме TDA1524A, который представляет собой двухканальный (стереофонический) регулятор громкости, баланса и тембра низких и высоких частот. Также есть режим loudnes (частотная компенсация). Аналогом TDA1524A является микросхема А1524А от фирмы RFT. Подробнее…

Цифровой регулятор громкости и баланса MAX5440 Анастасия Попкова В В В В  Цель данной статьи заключается в обмене опытом по созданию простого, современного и эффективного регулятора громкости и баланса. Регулятор собран на MAX5440 , который в отечественном Интернете называется как “контроллер углового кодера управления громкостью в режиме стерео”. Данный контроллер не требует для своей работы каких-то специфических знаний по программированию, т.к. работает по принципу “включил и работаешь”. Интересным является использование энкодера для регулирования уровня (больше/меньше) и кнопок для выбора режимов (громкость/баланс/приглушение). Есть 6 штук довольно информативных светодиодов, показывающих уровень громкости и баланс. Подробнее…

Темброблок с микроконтроллерным управлением на TDA8425 Анастасия Попкова В В В В  Данный материал является логическим продолжением статьи В«Цифровой регулятор громкости и баланса на MAX5440 с ДУВ», опубликованной на нашем сайте. В адрес автора поступило много пожеланий, добрых отзывов и рекомендаций. Обобщив полученную информацию, мы пришли к выводу, что темброблок должен обладать следующими качествами: – дешевые и доступные компоненты для монтажа в отверстия; – модульная конструкция и простая схемотехника; – возможность управления кнопками и энкодером; – работа с пультами дистанционного управления RC5; – индикатор с мультиязычным интерфейсом; – плавное гашение подсветки при переходе в режим ожидания; – автоматическое сохранение и загрузка настроек. Подробнее…

6 канальный регулятор громкости на TDA7448 и четыре энкодера Анастасия Попкова В В В В  В адрес нашего сайта поступает много обращений с предложениями собрать ту или иную конструкцию. Мы постоянно изучаем материалы и отслеживаем тенденции на страницах нашего форума. По многочисленным просьбам наших дорогих читателей мы представляем очередную разработку сайта. Вашему вниманию предлагаем простой высококачественный 6 канальный регулятор громкости. Регулятор собран на микросхеме TDA7448, производимой европейской фирмой STMicroelectronics. Подробнее…

6-канальный регулятор громкости на TDA7448 Тимофей Носов В В В В  С самого начала этот проект был финансово простимулирован и посему в нём тщательно проработаны и отлажены все функции. В итоге я его сделал так, что если мне приспичило бы, то я не задумываясь и без переделок поставил бы этот регулятор громкости в свою конструкцию. Что же в нём такого, что выгодно отличает его от других. Это простота. Простота в управлении и простота в работе. Ничего лишнего. Именно этого и хотел заказчик. Хотя, что сложного можно сделать из 6-канального регулятора громкости. Уверяю – всё что угодно! Подробнее…

Три темброблока с часами и термометром на TDA7313, TDA7318 и TDA7439 Анастасия Попкова, Тимофей Носов В В В В  Представленные темброблоки обладают максимумом функционала при минимуме компонентов. Они легкие в сборке, простые по конструкции и надежные в работе. Управляются тремя кнопками, энкодером и пультом дистанционного управления. Зададим вопрос – как часто вы подходите к телевизору, чтобы включить его или переключить канал? Наверняка это происходит очень редко и все настройки вы делаете пультом. Идея минимума кнопок в стационарном устройстве реализована в этих темброблоках. Также очень часты пожелания использования в одной и той же конструкции разных аудиопроцессоров. Действительно, не у каждого есть возможность достать конкретный экземпляр микросхемы. И это не проблема – темброблок собирается из модулей как конструктор. Подробнее…

Простой домашний кинотеатр на PT2322 и PT2323 Анастасия Попкова В В В В  Для многих понятие В«домашний кинотеатрВ» ассоциируется со сложной и дорогой техникой в виде экрана и множества акустических колонок. С экраном как бы всё понятно – для этого достаточно бытового телевизора или монитора с диагональю побольше. Что касается звука, то здесь используются многоканальные аудиосистемы. В этой статье будет рассмотрено ядро аудиосистемы – аудиоконтроллер. Подробнее…

Цифровое управление аналоговым темброблоком Тимофей Носов В В В В  Что такое аналоговый темброблок? Говоря простым языком – это несколько традиционных переменных резисторов, которыми вы регулируете громкость, баланс и тембры. В данном проекте переменные резисторы заменены цифровыми потенциометрами. Кроме этого добавлен многоканальный коммутатор, сделана визуализация на индикаторе, введены энкодер и пульт дистанционного управления для более удобного и комфортного управления (+ см. видео работы устройства). Подробнее…

Цифровое управление аналоговым темброблоком (сиквел) Тимофей Носов В В В В  Этот проект является логическим продолжением регулятора на цифровых потенциометрах. В данном проекте применены компоненты, которые доступны не только в крупных городах; в проекте отсутствуют энкодер и цифровые потенциометры. В свою очередь снизилась цена и сложность блока управления. Схема не содержит малодоступных элементов, более проста в реализации и, наконец, существенно дешевле в изготовлении, что немаловажно (+ см. видео работы устройства). Подробнее…

Усилитель с микроконтроллерным управлением громкости и тембра (ПДУ, кнопки, энкодер) Тимофей Носов В В В В  Я долго думал о целесообразности повторной публикации этого проекта. И всё-таки решил его оставить как памятник программированию на ассемблере. До сих пор я не встретил проектов, где подобный функционал был бы умещен в 2 кб кода. Этот проект официально не поддерживается, что означает отсуствие каких-либо консультаций по настройке. Это связано с тем, что схемотехнически и программно проект организован неправильно и работает медленно в плане управления (кнопки, энкодер, пульт – перенастройка со скоростью один-два уровня в секунду). Я не хочу, чтобы вы сделали ошибочный вывод о скорости управления темброблоком. В других моих проектах этих недостатков нет. Так или иначе, любой, кто зарегистрируется в форуме нашего сайта может бесплатно получить код активации всех функций темброблока. Подробнее…

Цифровой темброблок TDA7313 (3 кан.) + усилитель TDA7560 (4х77Вт) с управлением от ПК Алексей Жженов, Тимофей Носов В В В В  В среде радио- и автолюбителей есть такие, которые оборудуют своего железного коня (автомобиль) проигрывателями, усилителями, разнообразной акустикой. Есть и такие, которые в качестве центра управления этой системой используют компактные компьютеры (ноутбуки, бэрибоны или вовсе “материнки” на подложке). Подобные решения позволяют снизить бюджет системы, а самое главное, полностью контролировать работу всех компонентов цифровой системы (в т.ч. FM и TV тюнеры, видеопроигрыватель и т.д.). В этой статье рассматривается один из центральных компонентов – цифровой темброблок и усилитель. Подробнее…

О бракованных аудиопроцессорах Тимофей Носов В В В В  Эта статья составлена по материалам Алексея Жженова. Ранее был сделан совместный проект “Цифровой темброблок TDA7313 (3 кан.) + усилитель TDA7560 (4х77Вт) с управлением от ПК” в котором используется аудиопроцессор марки TDA7313. И сейчас мы вам обзорно расскажем и покажем о гребле граблями. Подробнее…

В 

Проблема выбора регулятора громкости

При разработке усилителя столкнулся с проблемой – что использовать в качестве регулятора громкости. В первых версиях использовался обычный китайский переменный резистор.

После прочтения различных формуов по звуку, пришло понимание, что использовать китайский переменный резистор не круто, нарушается балланс между каналами, со временем он начинает “шуршать” и всё такое прочее. Поэтому пришлось отказаться от этого способа и заняться поиском другого решения.

Галетный переключатель в роли регулятора громкости

Одним из самых простых, относительно дешевых и качественных решений было использование галетника, припаяв к нему много постоянных резисторов. Этот способ мне подходил. Заказвал на aliexpress у этого продавца (https://ru.aliexpress.com/item/Free-shipping-New-1pc-2-Pole-23-Step-Rotary-Switch-Attenuator-Volume-Control-Pot-Potentiometer-DIY/1849958014.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.274233ed1C0m4n). Галетник был на 23 положения, чего вполне хватало. Как по мне, цена оказалось не такой уж и маленькой, учитывая что продавались уже готовые переключатели с резисторами уже за 800 рублей. Купил резисторов, вышло ещё около 200 рубей. В итоге, кривые руки, вместе с жадностю, создали вот такую штуку.

Сначала он был без этого страшного медного экрана и сильно фонил. Пришлось потратить время на поиск экрана, на радиорынке нашёл медный лист, короче всё плохо получилось, но исправно работало. Нравился этот ступенчатый регулятор.

Причины выбора релейного регулятора громкости

Основная причина – лень. Лень – двигатель прогресса. Стало не удобно стоять ждать, пока в фильме что-то скажут, чтобы отрегулировать громкость на усилителе. Плюс, т.к. я живу в квартире, при просмотре фильмов в ночное время необходимо контролировать громкость, т.к. обычная речь и спецэффекты имеют разный уровень громкости – не хотелось мешать соседям. Третью причина был интерес собрать устройство на микроконтроллере, запрограмировать что-то, что можно потрогать руками и покрутить.

Выбор пал на релейный регулятор громкости, в народе его называют регулятором громкости Никитина. Именно его статья, опубликованная в одном из журналов радио (или какого-то другого), послужила проявлением массового интереса к такому типу регулятора.

Выбор сразу пал на готовые модули ардуино, чтобы заниматься проектированием, а не пайкой и сборкой устройств. Короче ардуино позволял собрать рабочий прототип очень просто, дешево и быстро. Ну как дешево, в моём случае весь усилитель вышел неоправдано дорогим – на момент написания статьи уже более 15 тысяч рублей.

В понимании работы этого регулятора мне мопогли вот эти 2 сайта:

http://www.diyaudio.ru/article/a-29.html

https://www.amb.org/audio/delta1

На текущий момент всё это безобразие собрано на макетных платах. Я снял демонстрационное видео

// TODO

• Добавить ещё изображений первых версий
• Привести код программы в нормальный вид и выложить проект на github
• Привести список компонентов, цены и ссылки где их купить
• Привести схему и печатную плату в нормальный вид, расшарить проект easyeda

Схема регулятора громкости никитина

В своей предыдущей статье о модернизации усилителя Kenwood я упоминал о замене регулятора громкости на более качественный. В роли такого был выбран уже хорошо зарекомендовавший себя лестничный аттенюатор им. А.Никитина. Так как устройство пользуется популятростью у любителей хорошего звука, выкладываю описание моего опыта его повторения.

Автор: aleyer

Не буду вдаваться в многословные описания различных способов организации регулировки громкости в усилителе, скажу, что по совокупности характеристик, регулятор по схеме А. Никитина является одним из самых интересных вариантов. При использовании хороших комплектующих и правильно разведенной платы, он обеспечивает меньшее влияние на сигнал, чем популярные потенциометры, имеет постоянное входное сопротивление, больше ступеней регулировки, чем дискретные регуляторы типа DACT и большую надежность в аварийных ситуациях (как например подача с источника половины питающего напряжения, что однажды случилось у меня), чем электронные регуляторы. Есть и еще один плюс. Плату с регулятором громкости можно расположить непосредственно у платы УМ, а органы управления вывести на переднюю панель, не беспокоясь о возможных наводках на длинные провода и не усложняя конструкцию „удлинителем“ для вала потенциометра.

Авторское описание регулятора и принцип его работы находятся в СТАТЬЕ, опубликованной в журнале РадиоХобби 2/2002г. В статье очень доходчиво описано устройство РГ, однако не приведен способ управления релюхами. При желании можно собрать схему управления регулятором с применением логики, но мне больше по душе микроконтроллеры. Остановился я на представителях семейства ATtiny. Преимущество управления при помощи МК, заключается в том, что можно выбрать и реализовать в прошивке любой способ управления громкостью: кнопками, с пульта дистанционного управления, при помощи потенциометра, либо энкодера.

По моему мнению, самыми оптимальными являются 2 варианта: при помощи потенциометра и пульта ДУ. Кнопки на передней панели усилителя не позволяют быстро изменить уровень громкости на значительную величину, в отличие от потенциометра, который за секунду можно повернуть на любой угол. Управление при помощи энкодера, по сравнению с потенциометром, лишает пользователя одного удобства — с потенциометром всегда видно, какой у усилителя выбран уровень громкости, даже без дополнительной индикации и при выключенном усилителе. Ну а пультом ДУ можно пользоваться на расстоянии, этот плюс очевиден.

В моем случае, главным условием была максимальная компактность готового устройства. На плате должны были размещаться 6 реле, а также 2 микросхемки: микроконтроллер, через который будет совершаться управление реле, и 7-канальный драйвер реле ULN2003. Естественно, варианты установки микросхем в DIP корпусах были изначально отброшены из соображений экономии места на плате. Вторым условием было то, что для управления устройством предполагалось использовать родную ручку регулятора громкости, правда, уже с другим потенциометром, также максимально компактным. В качестве МК был выбран ATtiny44A в корпусе SO14, так как он идеально подходил для проекта, как по расположению пинов, так и по наличию АЦП, который нужен для реализации управления громкостью при помощи потенциометра. ATtiny24 также подходил, но разница в цене была минимальна, поэтому выбрал МК с большим объемом памяти. Старые версии чипов (без буквы А) также подходят.

В итоге получились такие схемки:

1 — лестничный аттенюатор с управлением на МК

2 — стабилизированное питания для реле и микросхем

Cхемы можно также скачать в проекте EAGLE.

Первым, что было готово, стала прошивка для МК. Управление осуществляется при помощи подключаемых к плате одиночного потенциометра с линейной характеристикой (например на 10кОм). Для предотвращения щелчков в колонках при изменении уровня громкости применен алгоритм, который заключается в том, что при переключении реле сначала включаются те, которые устанавливают новый уровень громкости ослабляя сигнал, а через пару миллисекунд выключаются предущие. Это не помогло на 100% избавиться от щелчков, они есть, но настолько тихие, что при нормальном использовании незаметны. Более того, если плавно крутить ручку потенциометра, когда играет музыка, то громкость изменяется очень плавно. В прошивку также был добавлен код для управления громкостью при помощи пульта ДУ стандарта RC5 (кнопками vol+, vol- и mute). Сам приемник для пульта (TSOP4838) впоследствии успешно разместился под передней панелью без необходимости его доработки.

Читайте также:  Схема китайского регулятора для настольной лампы

Алгоритм работы, заложенный в прошивке, достаточно прост. При включении выставляется уровень громкости в соответствии с положением ручки потенциометра. Если пользователь покрутил ручку потенциометра – громкость меняется. Если воспользовался регулировкой громкости с пульта ДУ – громкость также соответственно изменяется. Пока ручку не трогают, используется уровень громкости, выставленный с пульта. После процедуры изменения уровня громкости (то есть переключения реле) я поставил задержку для того, чтобы при кручении ручки потенциометра реле беспорядочно не переключались. Величину задержки я выбрал на слух, так чтобы реле не переключались ни слишком часто, ни слишком редко.

Далее была разведена плата под рекомендованные многими, как одни из лучших для этого применения, реле Fujitsu-Takamisawa RY12W-K и SMD-резисторы. Разводка платы далеко не идеальна, и уж тем более не универсальна, но главным условием были минимальные размеры и ради этого чем-то пришлось пожертвовать. Впрочем, я постарался учесть все рекомендации по питанию МК. Крепление платы внутри усилителя сделано при помощи двух штырьков от разъема, одной стороной они запаиваются в плату РГ, второй — в плату усилителя. Соединение входа, выхода и сигнальной земли платы РГ с платой усилителя — при помощи МГТФ сечением 0,35мм², которые идут прямо между плат. Как вариант, можно совместить платы РГ и селектора входов и разместить их непосредственно у (или на) входных разъемах RCA. Платы я заказал на производстве, все-таки, это того стоит.

Что касается диапазона регулировки громкости, стандартные варианты, когда 6 реле обеспечивали ослабление с шагом в 1дБ в диапазоне от 0 до -63дБ, либо в 2дБ в диапазоне от 0 до -127дБ, показались мне неудачными. Максимальное ослабление в -127дБ чрезмерно, а в -64дБ, по крайней мере для меня, недостаточно, так как я люблю слушать музыку ночью, с уровнем где-то в -80..-70дБ. Проверить это мне помог плеер Foobar2000, в котором можно регулировать громкость, имея перед глазами текущий уровень громкости, выраженный в дБ (громкость на усилителе во время этого теста устанавливается на максимум). После недолгих размышлений было выбрано простое и гениальное решение проблемы: шаг увеличивался в 1,5 раза. Таким образом, ступени характеризуются ослаблением в -1,5 -3 -6 -12 -24 и -48дБ, а максимальное ослабление составило 94,5дБ. Необходимые номиналы резисторов для РГ рассчитывались в Excel, а на практике получались путем запараллеливания пар из 1%-х резисторов типоразмера 1206.

Для выполнения логарифмического закона регулирования, необходимо что бы входные сопротивления регулятора и усилителя мощности были равны. Этого можно добиться пересчетом резистивной матрицы под необходимое входное сопротиление регулятора, либо впаиванием параллельно выходу РГ резистора необходимого номинала (например, при сопротивлениях РГ 10кОм и усилителя 100кОм необходимо впаять резистор 11кОм). Увеличивать сопротивление РГ не стоит, так как через контакты реле в этом случае будет проходить слишком малый ток, что может привносить искажения в сигнал. Хочу отметить, что рекомендуется использовать более качественные резисторы, чем обычные толстопленочные, с более высокими показателями стабильности и большей точностью (тонкопленочные, MELF), но мне не удалось достать нужные номиналы. Резисторы по сопротивлению следует подбирать в пары. Я поленился это сделать и в результате получил при определенном уровне громкости (когда включено только одно реле) ощутимый перекос баланса.

Читайте также:  Регулятор холостого хода двигателя лачетти

Ниже представлена таблица с номиналами резисторов для РГ входным сопротивлением 10кОм. Для пересчета под другое сопротивление можно воспользоваться прилагаемым Excel-калькулятором.

Источник

Практическая аудиофилия — Регулятор Громкости (РГ)

При построении усилителя возник вопрос: Как реализовать Р егулятор Г ромкости (РГ)?

Аудиофилы не воспринимают никакой РГ кроме «регулятор громкости Никитина», который по своей сути является управляемым аттенюатором, где контакты реле замыкают/размыкают резисторы в делителях. Самые завёрнутые используют 7 и ли 8-разрядные, хотя на практике за глаза хватает и 6! Мне приходилось слышать усилитель с таким регулятором — при переключении громкости в дополнение к механическому треску переключающихся реле ещё и в колонках отчётливо слышны «щелчки» . да.. ослабление сигнала качественное, но уж очень некомфортное в работе! И это мне такой не нужен! Я пойду другим путём!

Происходит это потому, что при замыкании/размыкании контакта происходит «дребезг».. У плохих реле его много, у очень дорогих его мало, но он всё равно есть, ибо его не может не быть — Законы физики отменить нельзя.

Инженеры уже давно решили эту проблему, и создали интегральный РГ Никитина, работающий абсолютно по такомуже принципу — цифровые потенциометры

Т.к. чувствительность человеческого уха к уровню звукового давления, или силе звука, изменяется в соответствии не с линейным, а с логарифмическим законом, то и регулятор громкости должен изменять уровень входного сигнала по логарифмическому закону ! Для цифрового потенциометра это можно реализовать программно! Для этого всего лишь надо «прыгать» по шкале кодов через 1дБ! А чтобы рассчитать эти коды я воспользуюсь расчетами для РГ Никитина att_calc.xls

В случае переменного резистора делитель будет выглядеть следующим образом, а ослабление А (дБ) при условии Rinput = Rload будет рассчитыватсья по следующей формуле:

Для удобного визуального восприятия посмотрим на их в виде графика (по клику откроется подробный график):

Читайте также:  Регулятор частоты вращения турбогенератора

разницы не заметно. Кривые лежат друг на друге. Рассмотрим крупнее диапазон ослабления (100%-70%)

разницы практически не заметно. Кривые снова лежат друг на друге! Рассмотрим крупнее диапазон ослабления (100%-90%)

до 94% разницы никакой вообще — рассмотрим крупнее диапазон ослабления (100%-94%)

до 99% разница практически не существенная! Углубляемся и рассмотрим крупнее диапазон ослабления (100%-99%)

до 99,60% (-48дБ) ослабления входного сигнала разница практически не существенная и 8битный ЦАП с лёгкостью справится с этой задачей!

так что получается? все эти биты нужны для того чтобы плавно с дискретностью 52 шага регулировать ослабление в пределах 0,4% от 100 до 99,6% ?

ПОКАЖИТЕ МНЕ ЭТУ ТВАРЬ, СПОСОБНУЮ ЭТО УСЛЫШАТЬ.

Что касается ЦАП с разрядностью 12-16бит то они до 99,90% идут практически «ноздря в ноздрю»!

300 элементарных скачков ощущения громкости. Причём на разных частотах это количество разное. т.е. глубина дискретизации нашего уха всего 8бит.

Вот теперь, аудиофилы, Вам с этим жить! 🙂

Таким образом считаю что 8-битного ЦАП будет более чем достаточно и останавливаю свой выбор на 8-битном AD8403 !

В диапазоне от 0дБ (N=000) до -30дБ (N=247) коды будут изменяться через 1дБ (как ни странно это полностью закрыло РГ Никитина на 6 релюшках), а оставшиеся 6 как получится. Вот этот ряд чисел, пользуйтесь! 🙂

Источник

Forum v-mire.net

Темы в форуме

• 27-янв Re: Эквалайзер за и против.
• 02-ноя Регулятор громкости с ДУ, дисплеем и переключением каналов
• 11-июл А если подключать акустику обычным медным кабелем 220?
• 04-авг Регулятор громкости им. А.Никитина
• 10-апр Какая внешняя звуковая карта лучше подойдет для ноутбука?

Отблагодарить финансово наш проект v-mire.net

COMPOV — Ремонт компьютерной техники

Регулятор громкости им. А.Никитина

Регулятор громкости им. А.Никитина

Сообщение Alex » 04 авг 2019, 15:53

В 2002 году Алексей Никитин опубликовал статью с использованием реле в регуляторах громкости. То есть переключение резисторов происходит с помощью реле и таким образом меняется громкость.

Недавно на diyaudio.ru нашел очень замечательную реализацию регулятора громкости Никитина. Управление платой автор реализовал на микроконтроллере и на мой взгляд получилось очень интересная штука.

«Алгоритм работы, заложенный в прошивке, достаточно прост. При включении выставляется уровень громкости в соответствии с положением ручки потенциометра. Если пользователь покрутил ручку потенциометра – громкость меняется. Если воспользовался регулировкой громкости с пульта ДУ – громкость также соответственно изменяется. Пока ручку не трогают, используется уровень громкости, выставленный с пульта. После процедуры изменения уровня громкости (то есть переключения реле) я поставил задержку для того, чтобы при кручении ручки потенциометра реле беспорядочно не переключались. Величину задержки выбрана так чтобы реле не переключались ни слишком часто, ни слишком редко.»

Вот схема, она достаточно простая с двумя питаниями: 5 вольт для микроконтроллера и 12 вольт для реле.

Я заказал изготовление плат здесь и попробую повторить этот регулятор громкости. И расскажу что получилось в результате.

Источник