Ступенчатый регулятор громкости своими руками

Добавил пользователь Morpheus
Обновлено: 04.10.2024

К сожалению, регулятор громкости особенно потенциометрического типа может отбросить "назад" даже идеальный , самый короткий и очень музыкальный тракт звуковоспроизведения.
Рассмотрим подробно технические решения регуляторов громкости.

Интересно как вы регулируете громкость в своей аппаратуре. Что-то самодельное ? У меня пока простейший потенциометр, но я в электронике полный ноль. Будет интересно узнать, что просить своего знакомого туда впаять.

У меня в тракте нет регулятора громкости вообще и это очень радует меня. Когда меня спрашивают как регулирую громкость? отвечаю: "никак" слушаю всегда на одном уровне.
Для тех же кому они необходимы предлагаю использовать вариант хорошего военного галетного переключателя с напаяными угольными резистивными делителями. Просто и удобно. Можно использовать и L-аттенюатор, но изменяющееся вх. сопротивление РГ мне не понравилось по звучанию. Каждый может сам для себя определить предпочтительный вариант.

Меня как-то посещала идея разработать регулятор громкости на трансформаторе с несколькими обмотками, число витков которых подчиняется принципу весового двоичного кода (1-2-4-8), с коммутацией обмоток малым количеством качественных реле. Я даже прикидочный расчет было сделал, но потом подумал - а надо ли? Ответа до сих пор не знаю, и критическая масса аргументов за то, чтобы это сделать - пока не накопилась.

Слышал, что фирма Alps выпускала очень хорошие потенциометры.
А если использовать регуляторы по принципу от "Брига" ?

Такой регулятор разработал больше 10 лет назад В.Медведев (SpbSound) В моем RXL -корректоре такой регулятор тоже давно испольеован в переходном трансформаторе (нагрузке EL12).
Одна особенность ,вторичка в моем трансформатора намотана одним проводом с восьмью выходными петлями без разрыва.

Если есть место, то лучше сделать несколько входных трансформаторов и их уже переключать, А так же, если есть достаточное кол-во резисторов, которые устраивают по звучанию, то можно из них на галетнике сделать регулятор, чтобы каждый раз на пути сигнала было по два резистора.

Конечно, если сам галетник устроит по звучанию :)
Может сделать реулировку громкости регулированием зазора?
"Идея эта ненова, но не абхаена никем.."
Яр.

Ламповый усилитель для наушников было решено использовать с регуляторами громкости по 100 кОм, для каждого канала свой. Регулятор лестничного типа в 48 шагов.

Резисторы использованы компании Daven. Заказаны на заводе в США, штат Айова. Во время сборки регуляторы зажимались в тисках.

В литературе много схем аналоговых тонкомпенсированных регуляторов громкости (ТКРГ). Однако все они имеют свои недостатки – о чем так же отражено в литературе, часть которой в списке в конце. В этой статье сделана попытка создать улучшенный ТКРГ, призванный максимально устранить недостатки существующих схем и поднять качество звучания при регулировке громкости. Причем регулировать громкость будет простой переменный резистор без отводов. Вот схема предлагаемого ТКРГ (рис.1):

Рис.1. Схема тонкомпенсированного регулятор громкости.

На ОУ А1.2 построен усилитель-смеситель с коэффициентом усиления необходимым для согласования с последующим устройством. Изменяя номинал резистора R11 можно в широких пределах регулировать усиление ТКРГ. Номинал резисторов R9+R10 взят как приемлемая нагрузка для ОУ А1.1 и резистора R4, ведь на инвертирующем входе 6 ОУ А1.2 всегда почти нулевой потенциал. Если будет использоваться старая микросхема ОУ, то резисторы R9 + R10 необходимо увеличить до 5 кОм (суммарно), не менее. Иначе ОУ возможно будет перегружаться и искажать сигнал.

Основным достоинством предлагаемого ТКРГ является возможность подстройки его АЧХ под АЧХ регулятора тембра. Эта подстройка нужна по трем причинам.

Во-первых, АЧХ усилителя всегда должна быть плавной без каких-либо волн. Только в этом случае звук получается качественным. Мне, например, никогда не приходилось слышать достойный звук, прошедший эквалайзер. А если темброблок дает одну характеристику, а ТКРГ – другую, то на суммарной АЧХ появятся волны – как шторм на море – ничего хорошего. Звук будет подпорчен.
Во-вторых, (из практики) на большой громкости необходимо уменьшать уровень НЧ, чтобы не перегружались колонки (НЧ динамики). То есть положение регулятора тембра НЧ заранее должно быть несколько снижено, а на средних громкостях именно ТКРГ должен обеспечивать добавку НЧ, сниженную темброблоком. На максимальной громкости действие ТКРГ прекратится. Останется несколько заниженный тембр НЧ. Вот и получается, что добавка НЧ от ТКРГ должна быть идентична самому тембру, чтобы не было волн.
В-третьих, входной сигнал может быть разным по амплитуде или сопротивление колонок может быть разным. Соответственно регулятор громкости будет установлен в различных положениях на той же фактической громкости – АЧХ ТКРГ будет с меньшей или большей добавкой НЧ и ВЧ. Здесь обязательно потребуется подстройка тембра, ну и, чтобы не было волн АЧХ. И тут так же требуется соответствие АЧХ ТКРГ и РТ.

Это триединое требование соответствия АЧХ ТКРГ регулятору тембра затрудняет возможность применения обычных ТКРГ, использующих вырезание частот одной или несколькими ветками (конденсатор + резистор) в качественной аппаратуре – как на Рис. 2.

Рис.2 ТКРГ на резисторах с отводами (из интернета).

Про их недостатки написано в [3]. АЧХ у них волнистая, сильно меняется от положения бегунка (сопротивления) переменного резистора. Да и не соответствует ни регулятору тембра, ни кривым равной громкости. Я, например, всегда слышу момент прохождения бегунка мимо отвода на тонкомпенсацию при регулировке громкости на УНЧ, где резистор с отводом (даже ALPS).Так же волны будут давать ТКРГ, представленные в [1], [3], [5], [7], [10].

Конечно, кроме соответствия АЧХ ТКРГ регулятору тембра, необходимо, чтобы АЧХ тонкомпенсации соответствовала одновременно и кривым равной громкости (рис.3). Благо, что между графиками кривых равной громкости и РТ нет принципиальных, антагонистических противоречий и две ветки – НЧ и ВЧ могут обеспечить АЧХ усредненную между кривыми равной громкости и РТ.

Рис.3 График кривых равной громкости, приведенный к уровню 90 фон (из [1]).

Рис. 4 Схема ТКРГ на резисторе без отводов (взята из интернета).

В предлагаемой схеме рис.1 с уменьшением громкости уменьшается и амплитуда сигнала, идущего с выхода ОУ на цепи НЧ и ВЧ, а через них и на бегунок переменного резистора. Этот сигнал, а точнее ток, резистор на малой громкости запросто терпит. На большой громкости ток по бегунку так же небольшой, так как ограничивается резистором R9, R10.

Это – второе достоинство предлагаемого ТКРГ – снижение тресков и, соответственно возможность применения не самых дорогих переменных резисторов. Хотя отечественные переменные резисторы вряд ли вообще можно применять. Они трещат всегда.

Третьим достоинством предлагаемого ТКРГ является больший динамический диапазон регулировки громкости, чем у подавляющего большинства ТКРГ. Здесь над этим диапазоном трудятся сразу два ОУ (рис.1): А1.1 – в основном снижает уровень сигнала, а А1.2 – увеличивает. Очень хороший тандем получается. Еще хорошо то, что при уменьшении громкости до нуля практически отсутствует ступенька, возникающая на токосъемнике некачественного резистора (то есть резкое изменение громкости к нулю). Раньше приходилось ставить резистор (здесь – R3 рис.1) для снижения заметности ступеньки. Сейчас же ступенька находится на такой маленькой громкости, что ее просто не слышно. Ну и есть абсолютная нулевая громкость. R3 можно перемкнуть. Громкость от нуля идет очень плавно. Максимальную громкость можно установить любую требуемую - изменением сопротивления R11. Динамический диапазон данного ТКРГ 80 дБ, дальше сложно измерить. Даже с китайскими резисторами (с неизвестной характеристикой) изменение громкости в очень высокой степени пропорционально углу поворота.

Четвертым достоинством предлагаемого ТКРГ является равномерная и пропорциональная добавка тонкомпенсирующих частот НЧ и ВЧ по мере поворота (угла) переменного резистора. Это лучше, чем на резисторах с отводами или переключателях. То есть сохраняется необходимая частотная характеристика независимо от угла поворота переменного резистора. А ведь почти все указанные в ниже перечисленной литературе ТКРГ очень сильно искажают (изменяют) необходимую частотную характеристику при изменении громкости, так как меняется настройка частоты фильтров добавки НЧ или ВЧ от изменения сопротивления самого переменного резистора (участка до бегунка).

Пятым достоинством предлагаемого ТКРГ является то, что частотоформирующие цепи не находятся в обратной связи ОУ. В качественной аудиотехнике в обратной связи ОУ, на мой взгляд, не должно быть конденсаторов. Все фильтры и частотные корректоры должны быть только пассивными (как в предлагаемом ТКРГ). Ну или требуется применять очень дорогие конденсаторы.

Теперь о кажущемся недостатке – это меньшая глубина тонкомпенсации НЧ, чем требуют кривые равной громкости рис.3. Однако мое мнение, что где-то в теории звука вкралась ошибка. Ведь кривые равной громкости составлены на основании восприятия человеческим ухом чистых тонов (одиночных частот). А музыкальный звук содержит спектр частот и именно как идет восприятие (громкость) нескольких рядом стоящих частот или участков НЧ не вполне понятно.

Мне не удалось найти информацию об этом, но представляется, что в реальной музыке нет смысла на малой громкости делать такой высокий подъем НЧ, как на рис.3. Это слишком много – слушается неестественно, да и создаются большие проблемы по схемотехнике (раньше пробовал – плохо получалось). Именно прослушивание показывает, что близкие частоты НЧ, их гармоники, как бы помогают друг другу быть услышанными. Да и многие усилители вообще не имеют тонкомпенсацию и люди же их слушают – и довольные. А кривые равной громкости требуют подъема низких частот на малой громкости в сотню раз! В сотню! – удивительно. Зачем?

На рис.5 представлен график АЧХ предлагаемого ТКРГ, снятый практически.

Рис. 5 График АЧХ ТКРГ.

О назначении элементов схемы. Резистор R8 регулирует глубину тонкомпенсации. Может быть в пределах 10…18 кОм. При 10 кОм глубина тонкомпенсации слишком большая. При 18 кОм несколько маловата. Но, конечно, регулировка этого резистора повлияет и на ВЧ цепь. Придется корректировать и С3, R6. Конденсатор С4 сдвигает частоту НЧ. Если звуковые колонки большие, то ставить 0,15 мкФ, если маленькие, то 0,1 мкФ или меньше. Конденсатор С3 – уровень добавки ВЧ. Его регулировка в последнюю очередь. Резистором R11 устанавливается усиление ТКРГ под дальнейшие узлы. Может меняться в очень широких пределах.

Вместо просто ОУ А1.2 может применяться цельный усилитель например на наушники или небольшие динамики. У меня на месте А1.2 был усилитель на наушники. Работала такая связка неплохо.

Конденсаторы и резисторы лучше использовать качеством повыше – об этом много и лучше написано в интернете. Очень рекомендую в качестве ОУ использовать LM4562 – его звук просто ласкает слух – значительно лучше, чем у всех стареньких аудио ОУ.

Рис. 6 Некоторые опробованные переменные резисторы.

Специально для точного подгона номиналов резисторов и конденсаторов, для возможности согласования с другими узлами и для оценки работы данного ТКРГ в составе полного усилителя пришлось собрать полный усилитель по схеме рис.7.

Рис. 7 Схема полного усилителя с предлагаемым ТКРГ (в центре).

На рис. 8 представлено как реализован ТКРГ практически в усилителе по схеме рис.7.

Рис. 8 Фото платы ТКРГ + РТ при регулировке.

Эскиз печатной платы представить не могу, так как она экспериментальная и не вполне соответствует окончательному варианту схемы.

На рис. 9 показан момент прослушивания данного ТКРГ (в составе самодельного усилителя – серого цвета на фото) в сравнении с ТКРГ фирменного Грюндига R1. Там переменный резистор ALPS с одним отводом.

Прослушивание показало, что предлагаемый ТКРГ:

имеет тонкомпенсацию более равномерную при повороте регулятора громкости – ее просто не чувствуешь – как будто и нет ее. У Грюндига ясно слышно, на каком угле поворота регулятора громкости она действует;
имеет более правильную, понятную и слышимую частотную характеристику. Нет никаких бубнений, лишних призвуков. У Грюндика добавленные тонкомпенсацией низкие и высокие частоты слышатся какими – то комками. Непонятно, что добавляется – то ли просто гул на НЧ, а на ВЧ жесткость.
имеет больше очень низких и очень высоких частот;
имеет более линейную характеристику от угла поворота регулятора громкости на простом китайском резисторе. Это, даже, удивительно – резистор ALPS оказывается в середине очень слабо изменяет громкость, а резко на краях. Только сейчас это заметил.
у Грюндига общая глубина тонкомпенсации меньше и не дотягивает до оптимальной, установленной в предлагаемом ТКРГ.
динамический диапазон регулировки громкости примерно одинаков. Но надо учитывать, что если на громкость предлагаемого ТКРГ поставить то же резистор ALPS, то, наверное, диапазон регулировки будет поболее. Хотя и существующие диапазоны регулировки, думаю, удовлетворят любого меломана при любых прослушиваниях.
на предлагаемом ТКРГ иногда проскакивают слабо слышимые потрескивания на краях регулировки громкости. Лучше ставить переменные резисторы качеством повыше. Шуршаний ни тут ни там нет;
общее качество звука данного ТКРГ с усилителем значительно выше, чем у Грюндига, но здесь кроме ТКРГ еще и УНЧ с темброблоком, так что не совсем корректно сравнивать, да и громкость предлагаемого УНЧ ниже.

Литература по тонкомпенсированному регулятор громкости

Форум по обсуждению материала ТОНКОМПЕНСИРОВАННЫЙ РЕГУЛЯТОР ГРОМКОСТИ

В каком направлении течет ток - от плюса к минусу или наоборот? Занимательная теория сути электричества.

Переделываем игрушку обычный трактор в радиоуправляемый - фотографии процесса и получившийся результат.

Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры - краткий обзор и сравнение технологий.

Приводятся основные сведения о планарных предохранителях, включая их технические характеристики и применение.

В литературе и Интернете подобные схемы часто называют лестничными регуляторами громкости. Также устройство можно отнести к электронным регуляторам, так как управление осуществляется цифровой схемой (от кнопок или валкодера) без обычных потенциометров.

Схема регулятора

Оригинальная схема регулятора громкости Никитина представлена на рисунке:

увеличение по клику

Регулятор состоит из 7 звеньев с ослаблением сигнала на 1дБ, 2дБ, 4дБ, 8дБ, 16дБ, 32дБ, 64дБ. В результате мы получаем регулировку с шагом 1дБ и глубиной 128 дБ, что более чем достаточно для регулятора громкости. Так как звенья согласованы друг с другом, то включение-выключение какого-либо звена не оказывает влияния на соседние звенья.

К сожалению, в статье не приводилась принципиальная схема блока управления реле, а лишь упоминалось, что изначально схема была построена на простой логике, а в дальнейшем использовался микроконтроллер.

Читайте также: