Цифровой темброблок своими руками
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 05.10.2024
В настоящее время очень популярны MP3-плееры с встроенной флэш-памятью, это очень миниатюрные цифровые индивидуальные средства аудиовоспроизведения, работающие на головные телефоны.
Многие из них кромефункции воспроизведения аудио-файлов, записанных в них посредством персонального компьютера, имеют встроенные УКВ-ЧМ или многодиапазонные цифровые приемники и функцию звукозаписи как от встроенного микрофона, так и от встроенного радиоприемника.
Практически, -аудиоцентр размером с наперсток. Одна проблема, - работают они только на наушники. Для громкого воспроизведения необходим дополнительный внешний УНЧ и акустические системы.
Принципиальная схема УНЧ
Здесь приводится схема самодельного весьма бюджетного стерео-УНЧ с вполне приличным качеством звучания (на уровне недорогого стационарного компактного музыкального центра). Усилитель двухканальный, выдающий по 6W на канал при КНИ на частоте 1000 Гц не более 0,6%. Максимальная мощность 9W на канал.
В усилителе есть аналоговые регуляторы тембра по НЧ и ВЧ, регулятор громкости и стереобаланса. При работе можно пользоваться как ими, так и органами регулировки источника сигнала (МП-3 плеера).
Эти сопротивления будут играть роль катушек головных телефонов. Однако, эквивалента нагрузки может и не потребоваться, - все зависит от схемы выходного каскада телефонного усилителя конкретной модели МП-3 плеера.
Рис. 1. Принципиальная схема усилителя НЧ на TDA2003 для смартфона или плеера.
Схема УНЧ показана на рисунке. Она построена на основе двух микросхем TDA2003. Это интегральные УМЗЧ, аналогичные микросхемам К174УН14.
Микросхемы включены по типовой схеме, рекомендованной производителем. Различие только в параметрах ООС - цепей.
Практически микросхема TDA2003 представляет собой мощный операционный усилитель, работающих с однополярным питанием, и коэффициент усиления его определяется параметрами цепи ООС, включенной между инверсным входом и выходом. Здесь тоже самое. В частности изменять коэффициент усиления можно подбором сопротивления R18 или R22 (для другого канала).
Это может потребоваться для корректировки коэффициента усиления под конкретный источник сигнала (изменение чувствительности), а так же, если это необходимо, для выставления равенства чувствительности в каналах (например, с учетом акустической обстановки помещения, где данный УНЧ будет работать). Впрочем, для регулировки соотношения усиления в каналах есть регулятор стереобаланса на переменном резисторе R8 которым регулируется соотношения шунтирования полу-резисторов сдвоенного R7 (регулятора громкости).
Сначала регулятор тембра по ВЧ (R1) и НЧ (R6). Затем регулятор громкости на сдвоенном переменном резисторе R7 и регулятор стереобаланса R8.
Со схемы регулировки сигналы каналов поступают на два УМЗЧ на микросхемах А1 и А2.
Источник питания
Источник питания трансформаторный, на низкочастотном силовом трансформаторе Т1 типа 109-01AF11-01. У него первичная обмотка на 220V, а вторичная на 26V и ток 2,2А с отводом от средней части. Отвод образует среднюю точку (GND).
Поскольку есть отвод от центра вторичной обмотки, схему выпрямителя решено было сделать по двухполупериодной схеме на двух диодах VD1 и VD2.
Рис. 2. Принципиальная схема источника питания для самодельного усилителя НЧ на TDA2003.
Источник не стабилизированный. Можно использовать другой трансформатор с аналогичными параметрами. Если будет одна обмотка на 11-13V, схему выпрямителя нужно будет сделать мостовой на четырех диодах. Можно питать и от готового источника, постоянным напряжением 12-18V при токе не ниже 2 А, например, от блока питания какой-то компьютерной периферии или оргтехники.
В заключение
Акустические системы содержат по два динамика, - один средненизкочастотный (широкополосной) мощностью 25W сопротивлением 4 Ом, и один высокочастотный мощностью 15W и сопротивлением 8 Ом. Высокочастотный динамик подключается через конденсатор С13 (С14), который вместе с сопротивлением высокочастотного динамика образует простейший фильтр ВЧ.
Широкополосные динамики FD115-7, высокочастотные типа FDG20-1. В принципе, можно использовать другие акустические системы, задавшись параметрами - максимальная мощность не ниже 10W, сопротивление 4 Ом.
При работе микросхемы нагреваются, поэтому им требуется теплоотвод. Радиаторы можно сделать из оцинкованного металлического профиля, который используется для сборки каркасов конструкций из гипсокартона (потолки, перегородки). Для каждого радиатора нужно отрезать по два куска длиной 20-25 см.
Звукотехника Схемы для УНЧ Цифровое управление аналоговыми темброблоками
Цифровое управление аналоговыми темброблоками
А. БАШИРОВ, С. БАШИРОВ, г. Москва
В статье представлено два варианта блока цифрового управления аналоговыми темброблоками, выполненными на основе электронных переключателей и цифровых потенциометров или обычных переменных резисторов. Один из вариантов устройства позволяет организовать дистанционное управление темброблоком от телевизионного пульта.
Управляющее 10-битное слово состоит из двух частей: два разряда адреса А0—А1 (табл. 1) — выбор потенциометра внутри микросхемы и восемь разрядов данных D0—D7.
В табл. 2 указаны некоторые значения сопротивления между выводами WA и WB потенциометра для некоторых представленных кодов.
С более подробным описанием протокола передачи можно ознакомиться при прочтении оригинальной документации производителя [2].
Разумеется, в качестве цифровых потенциометров могут быть выбраны другие, более доступные или более подходящие, и даже с другим интерфейсом (например, с I2C или подобным). В этом случае необходимо внести изменения в печатную плату и управляющую программу устройства.
Режимы работы и установки параметров записываются в микросхему памяти DS1 АТ24С01. Запись и чтение данных из нее осуществляются по шине I2C. При включении системы микроконтроллер производит чтение данных из памяти и загружает параметры в периферийные устройства (коммутатор и цифровые потенциометры). При первоначальном включении (в отсутствие данных во внешней памяти) по умолчанию выбирается первый канал коммутатора и исходные установки потенциометров.
Приемник ИК сигналов дистанционного управления — TSOP1736 (В1). Информационный выход приемника подключен к линии порта PD1 микроконтроллера. Протокол ДУ, примененный в этом устройстве, — RC5.
Этот протокол — один из стандартных и широко применяемых в бытовой электронике. Его поддерживают многие известные фирмы— производители бытовой аппаратуры (Philips, LG и др.). Поэтому возможно применение практически любых пультов производства этих фирм.
Кроме того, существует много готового программного обеспечения для этого протокола на любой вкус, разработанного специалистами самой фирмы и сторонних производителей.
Разумеется, в качестве протокола для дистанционного управления может быть применен и любой другой подходящий, внеся необходимые изменения в управляющую программу контроллера.
Режим "MUTE", включаемый кнопкой SB1, необходим для быстрого отключения звука. Кроме того, он доступен с пульта дистанционного управления и неявно осуществляется при включении устройства (задержка) и переключении входов коммутатора. Кнопка SB1 подключена к линии порта РВ7.
Выбор одного из четырех двухканальных входов коммутатора осуществляется кнопкой SB2 по кругу, т. е. каждое нажатие на кнопку вызывает переключение входа. Кнопка SB2 подключена к линии порта РВ6.
Защита от дребезга контактов кнопок SB1 и SB2 осуществляется программно.
Рисунок печатной платы устройства приведен на рис. 3, а расположение элементов на плате — на рис. 4.
Фото собранного устройства представлено на рис. 5.
К сожалению, не все компоненты, примененные в блоке, описанном в первой части статьи, доступны радиолюбителям даже в крупных городах, прежде всего, это касается цифровых потенциометров и энкодеров. Поэтому авторами был разработан второй, более простой и недорогой вариант блока. Он не содержит малодоступных элементов, более прост в реализации и, наконец, существенно дешевле в изготовлении, что тоже немаловажно. Абсолютное большинство функций при этом сохранено, исключена только возможность дистанционного управления.
Схема упрощенного варианта устройства представлена на рис. 6.
Узлы блока, отвечающие за коммутацию входов и отображение информации на дисплее, остались практически без изменений. Подверглась модификации только часть, обеспечивающая регулировку параметров громкости и тембра.
В качестве регулирующих элементов применены четыре сдвоенных переменных резистора (по числу параметров регулирования). Нижний из резисторов (назовем его "измерительным") отвечает за отображение информации на дисплее, а верхний — собственно за изменение соответствующего параметра (назовем его соответственно "регулировочным"). Происходит это следующим образом. Крайние выводы нижнего, "измерительного", резистора подключены к общему выводу и выводу питания, а средний — к одному из входов АЦП микроконтроллера (порты РС2—РС5). При вращении движка синхронно изменяется сопротивление каждого переменного резистора, и поэтому его значение у "измерительного" резистора соответствует значению "регулировочного", выводы которого подключены к соответствующим выводам темброблока. Причем совершенно не важно, линейную или экспоненциальную характеристику имеет переменный резистор. При необходимости в отображение информации на дисплее можно внести необходимые изменения, модифицировав управляющую программу микроконтроллера.
Выбор входов коммутатора в этом блоке осуществляется точно также, как и в предыдущем варианте.
Режимы работы темброблока отображаются на двустрочном символьном жидкокристаллическом индикаторе, как и в предыдущем варианте. Для управления работой ЖКИ используются линии портов РВ2—РВ7.
Кнопкой SB1 выбирают режим "MUTE". Сигнальный вывод кнопки SB1 подключен к линии порта PD3.
Выбор одного из четырех двухканальных входов коммутатора осуществляется кнопкой SB2 по кругу, т. е. каждое нажатие вызывает переключение входа. Сигнальный вывод кнопки SB2 подключен к линии порта PD2.
Коммутация входов осуществляется с помощью аналогового коммутатора TDA1029, включенного по типовой схеме. Для выбора источника сигнала используются адресные входы А0—А2 коммутатора, подключенные к портам PD5—PD7 микроконтроллера. Выходы коммутатора подключены к переключающим контактам реле К1, на основе которого реализован режим "MUTE", позволяющий при необходимости отключать темброблок и оконечный усилитель (например, при коммутации входов или для быстрого отключения громкости). Включение и выключение реле осуществляются подачей сигнала с линии порта РВ1 микроконтроллера через электронный ключ на транзисторе VT1. Защита от дребезга контактов кнопок SB1 и SB2 осуществляется программно.
Рисунок печатной платы устройства приведен на рис. 7, а расположение элементов на плате — на рис. 8.
Фото собранного темброблока представлено на рис. 9.
Авторы особо подчеркивают, что применение обоих вариантов управления не привносит искажений в звучание аналоговых темброблоков, поскольку переменные резисторы (и электронные, и обычные роторные) не включены в сигнальные цепи, формирующие АЧХ темброблоков. Посредством переменных резисторов изменяется постоянное напряжение на управляющих входах микросхем темброблоков и, таким образом, осуществляется электронное регулирование.
Оба варианта устройства проверены в работе с аналоговыми темброблоками на базе популярных микросхем LM1036, LM1040 и КА2107 и показали прекрасные результаты. Помимо великолепного "аналогового" звучания, к этим микросхемам добавились новые сервисные возможности и современное управление. Одна из схем на базе LM1040 была описана на страницах журнала [3].
Оба устройства собраны на двусторонних печатных платах толщиной 1 мм с металлизированными отверстиями.
На плате упрощенного варианта регулировочные резисторы R1, R4, R7 и R10 по окончании распайки деталей соединяют проводами или плоским кабелем с соответствующими разъемами Х6—Х9, установленными на плате, либо с кабелем со штыревым разъемом, подключаемым к разъему платы с электронно-управляемыми регуляторами на микросхемах. Во втором случае устанавливать разъемы Х6—Х9 на плате нет необходимости.
В конструкциях блоков применены обычные резисторы С2-23 или МЛТ-0,125. Оксидные конденсаторы — К50-29, К50-35, остальные — К10-17В или аналогичные. Фотоприемник подойдет любой, рассчитанный на частоту модуляции 36 кГц. Переменные резисторы — СПЗ-33-32 или аналогичные. Электромагнитное реле — с двумя группами контактов на переключение JRC-19F-5VDC-0.2W производства фирмы DBL. Можно применить и любое другое, данный тип реле — типовой, выпускается многими производителями. Если такого же или аналогичного реле найти не удалось, то можно применить любое другое с двумя группами контактов на переключение с рабочим напряжением на обмотке 5 В. В этом случае придется изменить печатную плату под конкретный тип реле.
Разъемы питания — DJK-02B или аналогичные; сигнальные разъемы — штыревые, типа PLD-6. Для соединения блоков применены кабели с разъемами IDC-6.
Вместо микросхемы коммутатора TDA1029 возможно применить полный отечественный аналог К174КП1 без изменения рисунка печатной платы.
Жидкокристаллический индикатор HY-1602E допустимо заменить любым аналогичным с двумя строками по 16 символов, с контроллером HD44780 или его аналогом. При распайке выводов индикатора следует обратить внимание на их нумерацию. Она может значительно различаться (как правило, номера сдвинуты вправо или влево в зависимости от обозначения) для индикаторов разных фирм-производителей. Для уточнения следует обратиться к фирменной документации производителя [4].
Радио №9. 2010
ЛИТЕРАТУРА
1 Баширов А., Баширов С. Простой четырехканальный усилитель с микроконтроллерным управлением — Радио, 2008, № 9, с. 9-12.
2. .
3. Токарев Н. Универсальный блок регуляторов на микросхеме LM1040. — Радио, 2007, № 3, с. 16.
4. Каталог: символьные ЖК индикаторы. — .
Теперь самое главное — тесты.
Тестировал на этой карте
Creative Sound Blaster X-Fi Titanium PRO с небольшой доработкой — полностью за экранирована обратная сторона печатной платы, заменён выходной ОУ на OPA2134, все конденсаторы по питанию шунтированы керамикой.
АЧХ (розовым цветом — со входа на выход миную темброблок, синим цветом
— через темброблок — все регуляторы тембра в среднем положении)
Виден небольшой подъём на на низких частотах (ниже 200Гц) и завал на
высоких (выше 6кГц)
Регуляторы НЧ в крайних положениях
Регуляторы СЧ в крайних положениях
Регуляторы ВЧ в крайних положениях
Довольно средний по качеству блок, для домашних поделок пойдёт если устраивает КНИ.
Ставить в планируемый усилить вряд ли буду из за высоких
гармонических искажений. Буду разводить плату сам, и собирать темброблок.
Надеюсь инфа была полезна.
Представленное ниже устройство обладает хорошим качеством звучания и низким уровнем шумов, а также имеет функцию обхода темброблока (прямая АЧХ), в тоже время простота схемы не отпугнет начинающих радиолюбителей. В основу пассивной части схемы входит разработка, описанная E.J.James'ом еще в 1948 году, а все устройство вместе смахивает на работу Baxandall'a образца 1952 года :) Смахивает использованием усилительного каскада, в данном случае ОУ, которым можно поднять амплитуду, "съеденную" (у этого регулятора амплитуда падает в пять раз или -13дБ!) темброблоком. Анализируя широко известные любому радиолюбителю источники (в коих наблюдается некоторая историческая неточность), было принято решение поэкспериментировать с этой вещичкой:
Схема простейшего блока тембров
К сожалению, реальные графики АЧХ так и не успел снять, однако приведем результат моделирования в программе Tone Stack Calculator. Данная схема примечательна использованием R5-R6, которые обеспечивают более узкий подъем частот, не затрагивая середину. Этих резисторов нет в разработке E.J.James'a, поэтому симуляция произойдет без них :). Однако на общее впечатление от графика это не скажется, просто полоса подъема высоких частот будет более широкой.
Но мне хотелось бы большего: ещё больший подъем на НЧ и в особенности ВЧ, так сказать с запасом, хотя в вашем случае все может быть совершенно иначе. Вернее не в вашем случае, а в случае вашей акустики :). К примеру из опыта эксплуатации продукции бердского радиозавода ВЕГА 50АС-106 регулировка низких частот темброблока в RRR УП-001 совсем не подходила, поскольку поднимала лишь область верхнего баса (200-250 Гц, басом это трудно назвать, скорее гул). Однако на акустических системах производства рижского радиозавода Radiotehnika RRR S50b, можно было добиться приемлимого качества звучания. Хотя все это считается баловством, поскольку корректирует лишь впечатление от прослушивания, корректировку АЧХ колонок и, если усилитель ущербен, проводят другими схемотехническими изысканиями, к примеру параметрическими эквалайзерами с регулировками не только по усилению, но и с возможностью перемещения подымаемой частоты и добротности. Но мы же здесь не собрались исправлять огрехи дорогой акустики?
Итого +6 дБ на основной низкой частоте, и +5 дБ на высокой. Спад -3 дБ в области средних частот решено поднять усилением на ОУ. Признаюсь, стало немного многовато. В схеме поворотом регуляторов трудно добиться ровной АЧХ (вернее совсем не добиться), поэтому решено добавить устройство, отключающее темброблок. Это может оказаться полезным при эксплутации с вашим усилителем более "продвинутого" эквалайзера. Простым замыканием входа и выхода пассивной части или же всего темброблока (в первом случае замыкается конденсатор С3 и как следствие заваливаются верха, во втором - регулировка ВЧ и НЧ сохраняется, правда в небольших пределах) здесь не обойтись. Поэтому можно осуществить элементарную коммутацию на реле с перекидными контактами (типа РЭС-9, РГК-14 и т.д.).
Стоит отдельно затронуть изъезженную тему конденсаторов в блоке тембров. По своему субъективному опыту эксплуатации известного предусилителя Шмелева [2], в конструкции которого применял незадумываясь керамику импортного производства, широкораспространенную в магазинах, выходной сигнал был насыщен гармониками, что ощущалось на слух. Быть может в слепом тесте этого темброблока с другими конденсаторами я бы этого и не заметил, но тем не менее у меня это глубоко отложилось в памяти. В данной конструкции решил использовать исключительно конденсаторы на бумажной основе. Конечно, здесь я не буду описывать опыт использования импортных конденсаторов за сотни долларов, но как говорится, чем богат :). Из накопленных запасов были вытащены конденсаторы серий БМТ-2, БМ-2 и МБМ.
Итак, при использовании данных конденсаторов, первое что необходимо сделать, это измерить их емкость и осмотреть на внешние повреждения (в особенности для БМТ-2). Среди десятка образцов конденсаторов серии МБМ, 90% имели превышение номинальной емкости на 40-50%, что в двое больше их допуска. Измерение емкости позволяет подобрать конденсаторы в пары для 2-х каналов для обеспечения симметричной регулировки. Первое включение и вердикт - однозначно предпочтительнее использования китайской керамики. К своему стыду, мне не удалось отыскать бумажный конденсатор в цепи ВЧ, поэтому применил конденсатор серии КТК, широко использовался в ламповых телевизовах и прочей аппаратуре. Кроме всего прочего данный конденсатор обладает хорошей термостабильностью. Обкладки из серебра на звуке никак не сказались :) (хотя после пополнения багажа знаний о данном конденсаторе, звук постепенно стал становиться краше и. :) ). Графики, которые получилось снять:
Регуляторы повернуты на максимум:
Регуляторы повернуты на минимум:
Схема получившегося устройства:
Характеристики данного темброблока:
Показатели по КГ, сигнал/шум зависят от примененного ОУ. Выбор пал на TL072, (это сдвоенный ОУ фирмы ST) в силу его дешевизны и распространенности. Отлично сюда впишутся и такие операционники, как NE5532, NJM4558, LM358. Поэкспериментировать можно и с одиночными ОУ (с дальшейшей переделкой ПП) TL071, NE5534, КР544УД1,2, К157УД2 (с цепями коррекции) и так далее. С бумажными конденсаторами и ОУ в золотом корпусе, чем не раритет? Для оперативной замены микросхемы (если отдали предпочтение другому ОУ), рекомендуется предварительно установить на соответствующее место панельку DIP-8.
Для питания активной части устройства используется параметрический стабилизатор напряжения на два плеча + и - без использования каких-либо усилительных элементов, поскольку в данной схеме общий ток потребления меньше номинального тока стабилитронов. Для сглаживания остатков пульсаций, вызванных пульсациями блока питания УМЗЧ, в схеме присутствуют два электролита. Их емкость невелика для обеспечения низкой инерционности. Такой небольшой набор дает низкий уровень фона при эксплуатации устройства.
Разумеется, для обеспечения минимального уровня фона этого бывает недостаточно. Снизить фон может помочь заземление корпусов переменных резисторов. У некоторых групп регуляторов для этого есть отдельный вывод (например СП3-33-23). В моем распоряжении оказались широко распространенные резисторы В-группы (для регулировки баланса они не подходят), корпус которых после обработки наждачкой я и заземлил. Земли свел к одной выбранной точке (корпус регулятора низких частот), откуда направил их земле блока питания УМЗЧ. Фотография устройства и печатная плата:
Размер печатной платы 140х60 мм, здесь можно скачать файлик в формате .lay. Желаю успехов в повторении! Автор: sheriff.
Форум по обсуждению материала ТЕМБРОБЛОК
Приводятся основные сведения о планарных предохранителях, включая их технические характеристики и применение.
Переделываем игрушку обычный трактор в радиоуправляемый - фотографии процесса и получившийся результат.
Микрофоны MEMS - новое качество в записи звука. Подробное описание технологии.
Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры - краткий обзор и сравнение технологий.
Читайте также: