Цифровой регулятор громкости своими руками. Умзч на tda7295 с электронным регулятором громкости ка2250, tc9153

Ниже приведены принципиальные схемы и статьи по тематике "регулятор громкости" на сайте по радиоэлектронике и радиохобби сайт .

Что такое "регулятор громкости" и где это применяется, принципиальные схемы самодельных устройств которые касаются термина "регулятор громкости".

Наметившаяся в последнее время тенденция электронного ступенчатого регулирования громкости с использованием коммутации матрицы дискретных резисторов с помощью счетчиков, дешифраторов и аналоговых коммутаторов открывает широкие возможности для создания многоканальных звуковоспроизводящих устройств с практически идентичными характеристиками регулирования. Однако подобные регуляторы обладают недостаточной плавностью регулирования, их выходные сопротивления существенно изменяются в процессе регулировки, а потребляемая ими мощность часто оказывается довольно значительной. Перечисленные недостатки сдерживают применение регуляторов громкости с электронным управлением в высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуре.

Автору статьи удалось разработать регулятор громкости, обладающий широким диапазоном регулирования с дискретностью почти на порядок меньше, чем в аналогичных устройствах, описанных в литературе, имеющий небольшие габариты, простой в налаживании. Характеристика регулятора линейна во всем диапазоне регулирования, что особенно важно при малых уровнях громкости. Сигнал можно регулировать в каждом канале отдельно либо в обоих одновременно. Предусмотрены два режима регулирования: пошаговый (громкость изменяется на одну ступень регулирования при каждом нажатии на управляющую кнопку) и автоматический (громкость изменяется в заданную сторону с определенной скоростью).

Основные технические характеристики:

Число каналов регулирования: 2

Диапазон регулирования: не менее 60 дБ

Шаг регулирования: не более 0,24 дБ

Ток потребляемый от источника напряжением +15 В/-15 В: не более 15/6 мА

Принципиальная схема регулятора приведена на рис.1. Громкость регулируется с помощью кнопок без фиксации в нажатом положении SB1- SB4. Их "дребезг" устраняет микросхема DD3. Регулятор содержит также генератор тактовых импульсов на элементах DD1.1 и DD2.1 и двухканальное устройство, каждый канал которого состоит из RS-триггера на элементах DD1.2, DD1.3 (DD4.1, DD4.2), реверсивных счетчиков на микросхемах DD7, DD9 (DD8, DD10), интегрального цифроаналогового преобразователя на микросхемах DA1 (DA2), выходного усилителя на ОУ DА3 (DА4), устройства блокировки случайного перехода от максимальной громкости к минимальной и наоборот на элементах DD2.3 (DD5.2), узла автоматического регулирования на элементах DD1.4, DD2.4 (DD4.3, DD5.3) и элементов DD2.2 (DD5.1), обеспечивающих пошаговый режим.

Работает регулятор следующим образом. При включении питания происходит начальная установка счетчиков обоих каналов регулятора. Прямоугольные тактовые импульсы частотой около 20 Гц с выхода генератора поступают на вход синхронизации микросхемы DD3 (вывод 5). Поскольку остальные ее входы (выводы 4, 14, 7, 13) через резисторы R1-R4 соединены с общим проводом, на выходах этой микросхемы (выводы 2, 1, 10, 11) записываются уровни логического 0. Дальнейшая работа регулятора зависит от того, какую кнопку нажмет оператор. Чтобы обеспечить пошаговый режим регулировки громкости, достаточно однократно нажать на соответствующую функциональную кнопку и затем отпустить ее.

При нажатии на кнопку "+" канала 1 (SB1) на выводе 2 микросхемы DD3 появляется логическая 1. Вследствие этого на выходе элемента DD2.2 устанавливается логический 0 и импульс, поступающий через элемент DD6.1 на выводы 15 счетчиков DD7, DD9, увеличивает состояние последних на 1.

При нажатии на клавишу "-" канала 1 (SB2) логическая 1 появляется на выводе 1 микросхемы DD3 и состояние счетчиков DD7, DD9 уже уменьшается на 1, поскольку с выхода RS-триггера на элементах DD1.2, DD1.3 на выводы 10 счетчиков DD8, DD9 поступит уровень логического 0.

Автоматический режим требует оперирования двумя кнопками. Для регулирования уровня громкости в нужную сторону сначала следует нажать на кнопку с соответствующим функциональным действием, а затем – на вторую кнопку этого канала. При достижении желаемой громкости обе кнопки нужно отпустить.

Так, при нажатии на кнопки SB1, SB2 устанавливается автоматический режим регулирования в первом канале. На выводах 2 и 1 микросхемы DD3 появляются уровни логических 1, вследствие чего на выходе элемента DD1.4 устанавливается уровень логического 0 и тактовые импульсы с генератора начинают проходить на счетный вход счетчиков DD7, DD9. Конденсатор С5 (С6) повышает помехоустойчивость счетчиков при переключении режимов счета.

Выходы двоичных реверсивных счетчиков DD7, DD9 подключены непосредственно к входам управления интегральными ключами цифроаналогового преобразователя DA1. Ключи коммутируют резисторы выполненной интегральным способом матрицы типа R-2R, выход которой нагружен на инвертирующий вход DA3. Благодаря ООС с выхода DA3 на вывод 16 микросхемы DA1 уровень напряжения на выходе регулятора изменяется плавно и с высокой стабильностью. Выходное сопротивление регулятора при этом остается постоянным и определяется выходным сопротивлением ОУ DA3.

На выходе элемента DD2.3 уровень логического 0 присутствует до тех пор, пока на выходах переноса счетчиков (выводы 7) будет уровень хотя бы одной 1. Состояние логического 0 устанавливается на выходах переноса, когда на выходах счетчиков DD7, DD9 (выводы 6, 11, 14, 2) возникает состояние 1111 при увеличении счета и 0000 при его уменьшении. Такая работа счетчиков обеспечивает блокировку элемента DD6.1 и делает невозможным переход от уровня максимальной громкости к минимальной и наоборот. Второй канал работает аналогично первому.

Все детали регулятора, кроме кнопок SB1-SB4, размещены на печатной плате размерами 80х70 мм: а) – вид со стороны установки микросхем, б) – с противоположной стороны, в) иллюстрирует расположение элементов на плате. Последняя крепится к передней панели аппаратуры, вблизи от входа оконечного усилителя (для уменьшения уровня фона).

Плата рассчитана на использование резисторов МЛТ, конденсаторов КМ-6 и К50-16. Кнопки SB1-SB4 без фиксации – ПКН-150-1. Вместо указанных элементов можно применить любые малогабаритные близких номиналов – резисторы ВС, ОМЛТ, конденсаторы К10-7В, K50-6, K53-19, кнопки П2К.

Налаживать регулятор практически не требуется. При необходимости скорость автоматического регулирования можно увеличить, уменьшив сопротивление резистора R5 либо емкость конденсатора С1.

Регулятор сохраняет работоспособность без ухудшения параметров при снижении питающего напряжения до ±5 В.

Вашему вниманию предлагается простой высококачественный

шестиканальный цифровой регулятор громкости

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.

Ниже рисунок платы энкодеров:

Энкодер механический инкрементирующий, например, PEC12 или из серии EC11. При выборе энкодера руководствуйтесь документацией по цоколевке выводов. Определить правильное включение можно методом научного перебора.

Кнопки могут быть любыми на ваш вкус - от тактовых до типовых пленочных клавиатур. Пленочная клавиатура имеет прочную липкую основу (как скотч), что позволяет легко наклеивать её на корпус устройства. Для подключения шлейфа пленочной клавиатуры удобно использовать разъемы серии FB-x, например, FB-5R.
Работа регулятора успешно протестирована с различными пультами в формате RC5. Ниже фотография одного из пультов. Кнопками влево-вправо выбирается регулируемый параметр, а кнопками вверх-вниз устанавливается желаемый уровень (функции кнопок соответствуют кнопкам "громкость" и "канал").

В процессе работы все настройки автоматически сохраняются и при включении плавно устанавливаются последние введенные уровни громкости.
Настройка схемы устройства сводится к установке необходимой контрастности подстроечным резистором. Все диалоги в меню сделаны на английском. Ниже фото из жизни.

В этой статье мы рассмотрим схему электронного регулятора громкости звука с возможностью дистанционного управления и цифровой индикацией уровня.

Рис.1. Передняя сторона устройства

Рис.2. Задняя сторона устройства

Увеличение громкости осуществляется кнопкой или дистанционно с пульта ДУ (инфракрасное управление). Подходит практически любой домашний пульт управления.

Схема устройства представлена на рисунке 3.

Рис.3. Схема электрическая принципиальная

Переключения уровней звука основаны на десятичном счетчике CD4017 (DD1). Данная микросхема имеет 10 выходов Q0-Q9. После подачи питания на схему, на выходе Q0 сразу присутствует логическая единица, светодиод HL1 светится, указывая на нулевой уровень звука. К остальным выходам Q1-Q9 подключены резисторы R4-R12, которые имеют разное сопротивление.
Напомню, что микросхема в один и тот же момент времени выдает сигнал высокого уровня только на одном из своих выходов, а последовательное переключение между ними происходит при подаче короткого импульса на вход (вывод 14).
Исходя из этого, сопротивления в группе резисторов R4-R12 подобраны в порядке убывания (сверху-вниз по схеме), чтобы при каждом переключении микросхемы на базу транзистора VT2 поступало все больше и больше тока, постепенно открывая транзистор.
На коллектор этого транзистора подается сигнал от внешнего УНЧ или источника звука.
Итак, переключая микросхему счетчик, мы, по сути, изменяем сопротивление коллектор-эмиттер и тем самым изменяем громкость звука поступающего на динамик.
Сопротивления резисторов зависят от коэффициента усиления транзистора (h21э). Например, при использовании 2N3904 сопротивление резистора R4 может быть около 3 кОм, чтобы чуть чуть "приоткрыть" транзистор, звук при этом будет на самом тихом уровне. А сопротивление R12 должно быть наименьшим из всей группы (около 50 Ом), чтобы обеспечить режим насыщения и максимальную пропускную способность коллектор-эмиттер, соответственно максимальную громкость данного регулятора.
Мне трудно указать конкретные номиналы R4-R12, так как это еще очень сильно зависит от мощности звукового сигнала, поданного на транзистор, а также от питания. Лучше всего использовать многооборотные подстроечные резисторы и настроить ступени "на слух".

В нижней части схемы представлен узел индикации, основанный на дешифраторе К176ИД2 (DD2). Он предназначен для управления семисегментным индикатором.
На входы дешифратора подается двоичный код, поэтому на диодах VD1-VD15 построен шифратор, который преобразует десятичный сигнал от CD4017 в двоичный код, понятный для К176ИД2. Такая схема на диодах может показаться странной и архаичной, но вполне работоспособна. Диоды следует выбирать с малым падением напряжения, например диоды Шоттки. Но в моем случае использованы обычные кремниевые 1N4001, их видно на рисунке 2.
Итак, сигнал с выхода счетчика поступает не только на базу транзистора, но и на диодный преобразователь, превращаясь в двоичный код. Далее DD2 примет двоичный код и на семисегментном индикаторе отобразится нужная цифра, показывающая уровень звука.
Микросхема К176ИД2 удобна тем, что позволяет использовать индикаторы и с общим катодом, и с общим анодом. В схеме использован второй тип. Резистор R17 ограничивает ток сегментов.
Резисторы R13-R16 стягивают входы дешифратора на минус для стабильной работы.

Теперь рассмотрим верхнюю левую часть схемы. Двухпозиционным переключателем SA1 устанавливается режим управления громкостью. В верхнем (по схеме) положении ключа SA1 громкость изменяется вручную, путем нажатия на тактовую кнопку SB1. Конденсатор C3 устраняет дребезг контактов. Резистор R2 стягивает вход CLK на минус, предотвращая ложные срабатывания.
После подачи питания светится светодиод HL1, а индикатор показывает ноль - это режим без звука (Рисунок 4, сверху).

Рис.4. Отображение уровней на индикаторе

Нажимая на тактовую кнопку, маленькими скачками происходит увеличение громкости динамика от 1-го до 9-го уровня, следующее нажатие снова активирует беззвучный режим.

Если установить переключатель в нижнее (по схеме) положение, то вход DD1 подключается к схеме инфракрасного дистанционного управления, основанной на TSOP приемнике. При поступлении внешнего ИК сигнала на TSOP приемник, на его выходе появляется отрицательное напряжение, отпирающее транзистор VT1. Данный транзистор - любой маломощный, структуры PNP, например КТ361 или 2N3906.
ИК приемник (IF1) рекомендую выбрать с рабочей частотой 36 кГц, так как именно на этой частоте работает большинство пультов (от телевизора, DVD и т.д.). При нажатии на любую кнопку пульта, будет происходить управление громкостью.

В схеме присутствует кнопка с фиксацией SB2. Пока она нажата, вывод сброса RST подключен к минусу питания и счетчик будет переключаться. С помощью этой кнопки можно осуществить сброс счетчика и уровня громкости до нуля, а если оставить ее в отключенном положении, вывод сброса окажется не стянутым на минус и счетчик не будет принимать сигналы с пульта ДУ, и не будет реагировать на нажатия кнопки SB1.

Рис.5. Переключатели, тактовая кнопка и TSOP приемник с обвязкой выведены на отдельную плату

Аудиосигнал на транзистор регулятора я подаю с усилителя на микросхеме PAM8403. Коллектор VT2 подключен к положительному выходу одного из каналов усилителя (R), а его эмиттер к положительному контакту колонки (красный провод на фото). Отрицательный контакт колонки (черно-красный) подключен к минусу используемого канала. Источник звука в моем случае мини mp3 плеер.

Рис.6. Подключение устройства

Почему использованы подстроечные резисторы?
Хочу обратить ваше внимание на фото задней стороны устройства (рис.2). Там видно, что присутствуют три подстроечных резистора R4, R5, R6 на 100 кОм. Я реализовал только лишь три уровня громкости, потому что остальные резисторы (R7-R12) не поместились на плате. Подстроечные резисторы позволяют настроить уровни громкости для разных источников звука, т.к. они отличаются по мощности аудиосигнала.

Недостатки устройства.
1) Регулирование громкости происходит только вверх по уровню, т.е. только громче. Убавлять сразу не получится, придется дойти до 9-го уровня и затем снова вернуться к начальному уровню.
2) Немного ухудшается качество звука. Наибольшие искажения присутствуют на тихих уровнях.
3) Не осуществляет управление стерео сигналом. Введение второго транзистора для еще одного канала не решают проблему, т.к. эмиттеры обоих транзисторов объединяются на минус питания, что приводит к "моно" звуку.

Усовершенствование схемы.
Можно использовать вместо транзистора резисторную оптопару. Фрагмент схемы представлен на рисунке 7.

Рис.7. Фрагмент этой же схемы с оптопарой

Резисторная оптопара состоит из излучателя и приёмника света, соединенных оптической связью. Они имеют гальваническую развязку, а значит управляющая схема не должна вносить помехи в звуковой сигнал, проходящий по фоторезистору. Фоторезистор под действием света излучателя (светодиода или т.п.) будет изменять свое сопротивление и громкость будет изменяться. Элементы оптопары гальванически изолированы, а значит можно управлять двумя или более каналами аудиосигнала (рис.8).

Рис.8. Управление двумя каналами с помощью резисторных оптопар

Резисторы R4-R12 подбираются индивидуально.

Питание устройства можно осуществлять от USB 5 Вольт. При повышении напряжения следует увеличить сопротивление токоограничивающего резистора R17, чтобы не вышел из строя семисегментный индикатор HG1, а также следует увеличить сопротивление R1, чтобы защитить TSOP приемник. Но не рекомендую превышать питающее напряжение выше 7 Вольт.

К данной статье имеется видео, в котором изложен принцип работы, показана собранная на плате конструкция и проведен тест данного устройства.

Список радиоэлементов

На микросхеме TDA1552 для управления звуком? Обычный сдвоенный резистор. А если у нас квадровключение на 4 канала? Кто-то подсказывает - счетверённый регулятор:) А если мы собрали домашний кинотеатр на 6 каналов? Тут уже в бой вступают сложные и дорогостоящие электронные регуляторы громкости на специализированных микросхемах. И такой узел по сложности и цене может превосходить сам усилитель. Тем не менее есть простой выход, как реализовать функцию управления громкостью всего на одном транзисторе. Предлагаемая ниже схема из журнала радиолюбитель, позволяет одним переменным резистором управлять громкостью сразу нескольких каналов.

На одной схеме показан один канал ргулятора громкости, а на другой - сразу 4 канала. Естественно их может быть и 5, и 10. Суть метода заключается в том, что подавая на базу транзистора положительный потенциал через резистор, транзистор открывается и шунтирует вход УНЧ - громкость снижается.

С этой схемой был проведён ряд экспериментов. Выяснилось, что питание базы можно брать начиная от 1,5В. Максимальный предел напряжения определяется ограничительным резистором на 1кОм. Если мы нашли в допустим 12В, то и резистор надо увеличить до безопастных для базового тока 30кОм. Ток потребления базовой цепи в открытом состоянии - несколько миллиампер. В общем подберёте.

В открытом состоянии транзистора, возможно будет слышен очень тихий звук из-за падения напряжения на кремниевом кристалле. Чтоб молчание было полным - нужно использовать германиевый транзистор типа МП36 - МП38.

Конденсаторы на входе и выходе электронного регулятора громкости используют неполярные. Транзистор ставим любой маломощный Н-П-Н, типа КТ315, КТ3102, С9014 и т.д. Переменный резистор для электронного регулятора на сопротивление в пределах 10-100кОм. Желательно с линейной характеристикой.

При замыкании движка на массу, все транзисторы закроются и громкость станет максимальной. Перемещая движок к плюсу питания, мы понемногу открываем транзисторы и звук станет затихать. Резистором, что подключен к плюсу питания, выставляем плавность изменения громкости по всему повороту резистора. Чтоб не было так, когда уже после половины поворота громкость исчезла и дальше крутим напрасно. Использование данного электронного регулятора громкости с одной стороны немного увеличит уровень шумов, но с другой - снизит наводки на провода, так как теперь нет необходимости тянуть два раза экранированный провод от выхода предварительного усилителя до входа усилителя мощности.