Регулятор громкости: схема и применение. Дискретный регулятор громкости Применение активных моделей

для усилителя (потенциометр DACT) практически не изменяет частотную характеристику при регулировании громкости, что положительно сказывается на линейности всего усилительного тракта, на всех уровнях громкости.

Механическая конструкция регулятора громкости DACT имеет тонкую регулировку прижима материнских плат, на которых расположены прецизионные, толстоплёночные, бескорпусные чип резисторы. Такое конструктивное решение даёт возможность, регулировать зазор и силу прижима механических деталей, в которых накапливается естественная механическая усталость контактных групп. Отчего срок работы регулятора громкости (на отказ) зависит только от расторопности пользователя.

Отметим, что за много лет экспериментальной работы не приходилось дополнительно регулировать потенциометр DACT. Однако, в новых регуляторах громкости DACT контактные платы (иногда) не имеют плотного механического контакта и звуковой сигнал может не проходить.

Экспериментально выяснилось, что звуковые качества и надёжность дискретных чудо резисторов DACT находятся на высоком уровне, и по качеству звука сравнимы с лучшими образцами металлоплёночных резисторов типа: VISHAY, HOLCO.

Высокая стоимость потенциометра DACT компенсирована высоким качеством звуковоспроизведения, благодаря этому такой регулятор громкости применяется только в эксклюзивных High End Audio усилителях. Цена от 200$.

Качество звукопередачи регуляторов громкости (разных типов) Alps соответствует своей стоимости. Цена 10 - 25$. Оба потенциометра Alps воспроизводят звук приблизительно одинаково и (по нашему мнению) совсем не пригодны для использования в добротных High End Audio усилителях.

После дискретного регулятора громкости DACT потенциометр Alps включать и слушать не хочется - звук очень мутный и глухой. Все выводы, что разница в качестве звучания разных регуляторов громкости не принципиальны, основаны на "липовой теории". "Липовая теория" - предлагает автор который не имел возможности экспериментировать с аудио компонентами такого класса, или не имеет достойный усилительный звуковой тракт.

Одним из важных параметров регуляторов громкости является рассогласование секции правого и левого канала, так как этим явлением обусловлены пространственные характеристики всего усилителя.

• Рассогласование секций: "DACT" +/- 0.05Дб.
• Рассогласование секций: "Alps" +/- 1,5Дб.

При подаче постоянного напряжения (24в) на регулятор громкости Alps, он начинает потрескивать (при вращении) и после трёх оборотов необратимо выгорает, это обусловлено маленьким током пропускания скользящих контактов и их негативным сопротивлением . Регулятор громкости DACT легко и долго держит постоянку 60в (выше не проверяли), поэтому к общей конструкции потенциометра DACT претензий нет.
Данный эксперимент провели исключительно для проверки надёжности регуляторов.
Иногда в ламповых каскадах (в некоторых CD проигрывателях) устанавливают малонадёжные проходные конденсаторы, и существует реальная ситуация пробоя диэлектрика такого конденсатора, что вызовет попадание негативного постоянного напряжения на вход усилителя. Потому, общая живучесть усилителя также зависит от надёжности потенциометра.

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.

Для изменения настройки звука существуют специальные регуляторы. По частотности их делят на активные, а также пассивные. Дополнительно разделение осуществляется по типу настройки. Самыми распространенными принято считать цифровые регуляторы. Создаются они под разные виды усилителей и имеют свою канальность. Чтобы понять принцип работы данных приборов, следует подробно разобраться в их устройстве.

Как устроен регулятор?

Важным элементом регулятора принято считать микросхемы. По своим параметрам они довольно сильно могут отличаться. Если рассматривать профессиональные модели, то там имеется до 100 различных контактов. Дополнительно в регуляторе наличествует контроллер, который занимается изменением предельной частоты прибора. С помехами в устройстве справляются конденсаторы. В простой модели их имеется до четырех. Обычно можно встретить в регуляторе Их частотность, как правило, указывается в маркировке.

В профессиональных моделях конденсаторы устанавливаются электролитические. Проводимость у них гораздо лучше, но стоят они дорого. Резисторов в стандартной схеме можно встретить до десяти единиц. Отличаются они между собой по предельному сопротивлению. Самые простые модели способны похвастаться параметром в 2 Ома. Резисторы с такими показателями встречаются довольно часто. Наконец, последним элементом регулятора следует назвать замыкающий механизм. Чаще всего он представлен в виде кнопки, однако есть модели со сложной системой индикации.

Применение электронной модели

Электронный регулятор громкости устанавливается практически на всех звуковых девайсах. Изменять колебания при этом можно различными способами. Чаще всего можно встретить плавные контроллеры, которые позволяют очень тонко настаивать звук, однако есть и скачковые системы. В таком случае изменение параметров осуществляется пошагово и резко. В студиях звукозаписей имеются многоканальные устройства для микшеров. Они позволяют регулировать множество эффектов. Если рассматривать комбинированный электронный регулятор громкости, то многое в данном случае зависит от акустической системы.

Самостоятельная сборка регулятора

Для того чтобы собрать регулятор громкости своими руками для усилителя средней мощности, понадобится микросхема как минимум на 8 бит. Транзисторы для нее лучше всего использовать биполярные. Обычно они в магазине представлены с маркировкой "2НН". Показатель сопротивления у них в среднем колеблется в районе 3 Ом. Контроллеры в основном побираются линейные. Они позволяют довольно плавно изменять предельную частоту. При этом амплитуда помех будет зависеть исключительно от конденсаторов.

Для обычного регулятора будет достаточно установить их три штуки. Светодиоды могут использоваться только на пару с выпрямителями. В некоторых случаях, для того чтобы сделать регулятор громкости своими руками, дополнительно в начале цепи советуют использовать стабилитрон. Данный элемент значительно повышает работоспособность резисторов и регулятора в целом.

Как устроены регуляторы для наушников?

Регулятор громкости для наушников имеет только два конденсатора. Отличительной особенностью таких устройств можно назвать слабую пропускную способность. Сигнал во многих моделях идет долго. Связано это с тем, что транзисторы не рассчитаны на большую мощность. В некоторых моделях регуляторов устанавливаются резонаторы. Существуют они разных типов и имеют свои параметры. Наиболее часто можно встретить Параметр сопротивления у них доходит до 4 Ом. В свою очередь ферритовые аналоги могут выдерживать только 2 Ом. Соединяется регулятор громкости для наушников с динамиком при помощи дросселя.

Схема регулятора тембра

Регуляторы тембра и громкости контроллер имеют операционный. Подходит он для усилителей разной мощности. Диоды в данном случае устанавливаются довольно редко. Выпрямители есть только в моделях, где транзисторов менее трех штук. Резисторы в приборах включаются с маркировкой "ВС". у них довольно хорошая, но они чувствительны к высоким температурам. Конденсаторы во многих моделях стоят биполярные. Предельное сопротивление регуляторы тембра и громкости способны выдерживать на уровне 3 Ом. В стандартной модели гнездо имеется "РРА" для обычного кольца. Дроссель с резистором соединяются только через преобразователь.

Как настроить регулятор в "Виндовс"?

Осуществить настройку регулятора довольно просто. Находится значок данного элемента на панели "Пуск". Нажав на него один раз левой клавишей, можно изменять предельную частоту. В некоторых случаях пользователь не видит указанный значок. Происходит это из-за того, что регулятор громкости Windows не добавлен в область уведомлений. Обычно он переносится в автоматическом режиме операционной системой. Однако данное действие можно выполнить и вручную через панель управления. Также причина может заключаться в отсутствии файла Sndvol.exe. В таком случае его копию нужно сохранить на компьютере.

Параметры стереорегуляторов

Коэффициент шума у них находится в районе 70 дБ. Параметр нелинейного искажения обычно составляет 0.001 %. Диапазон рабочих частот колеблется от 0 до 10000 Гц. Входное напряжение устройства составляет 0.5 В. Во многих моделях контроллеры устанавливаются реверсивные. Выходное напряжение при этом должно равняться не более 0.5 В. Стабилизатор стерео регулятор громкости обычно имеет импульсный. Питание прибора осуществляется через блок с напряжением до 15 В.

Модели микрофонов с регуляторами

Микрофон с регулятором громкости является на сегодняшний день распространенным девайсом, а микросхема в нем обычно имеется серии "МК22". Пропускная способность у моделей довольно высокая, сигнал проходит хорошо. В стандартной схеме диодов имеется два. Один из них, как правило, располагается возле запирающего механизма. Конденсаторы устанавливаются с различными параметрами. Это необходимо для того, чтобы контролировать частоты различной величины.

Сопротивление у них в среднем выдерживается до 4 Ом. Конденсаторы в регуляторе должны быть только электролитические. В данном случае это даст большой прирост к чувствительности прибора. Резисторов в стандартной схеме имеется до восьми единиц. Ими сопротивление в среднем выдерживается на уровне 3 Ом. Непосредственно запирающий механизм регулятор громкости имеет в виде контроллера.

Схема кнопочного регулятора

Кнопочный регулятор громкости (схема показана ниже) отличается от других устройств тем, что диоды у него располагаются попарно. В результате микросхема довольно быстро передает сигнал на резистор. Выпрямители во многих моделях отсутствуют, и это следует учитывать. Конденсаторов в стандартной схеме предусмотрено до трех единиц. Сопротивление у них максимум выдерживается на уровне 2 Ом. Коэффициент шума у таких моделей в среднем колеблется в районе 50 дБ.

Показатель нелинейного искажения, в свою очередь, равен 0.002 %. Из недостатков следует отметить определенные проблемы с неравномерностью. Связано это с малым диапазоном рабочих частот. В некоторых случаях имеет смысл устанавливать усилитель с напряжением более 15 В. В таком случае параметры звука повысятся.

Пассивные регуляторы

Пассивный регулятор громкости отличается от прочих устройств тем, что он производится многоканальным. Сопротивление им в среднем выдерживается на уровне 3 Ом. Запирающие механизмы устанавливаются стандартные. В свою очередь контроллеры в них имеются исключительно цифровые. Благодаря этому синхронизировать стереозвук в приборе получается более точно. Таким образом, проблема с неравномерностью отпадает сама собой.

Резисторы во многих моделях имеются подстроечного типа. Отличительной особенностью профессиональных моделей считается наличие резонатора. Выходное напряжение данного элемента способно доходить до 8 В. Чаще всего в регуляторах они устанавливаются кварцевого типа. Конденсаторов в стандартной схеме имеется два. Микросхема в системе рассчитана на 8 бит.

Применение активных моделей

Активный регулятор громкости, как правило, применяется для приемников, мощность которых не превышает 5 В. Резисторы в нем имеются с сопротивлением около 4 Ом. Резонаторы устанавливаются кварцевые. Отличительной особенностью данных регуляторов можно назвать сигнальные реле. Дроссели, как правило, в приборах не используются. Усилители уславливаются только операционного типа. В связи с этим необходимость в выпрямителях отсутствует. Системы индикации в приборах можно встретить самые разнообразные. Для мобильных устройств такой регулятор громкости не подходит.

Схема комбинированного регулятора

Комбинированный регулятор громкости (схема показана ниже) конденсаторов имеет не более пяти штук. Транзисторы при этом могут использоваться только биполярного типа. Пропускная способность у них довольно высокая. Сопротивление в среднем выдерживается на уровне 3 Ом. Транзисторы линейные в системе предусмотрены. Стабилизаторы уславливаются только в профессиональных моделях. Предельная частота у них не превышает 4000 Гц.

Как устроен тонкомпенсированный регулятор?

Регуляторы данного типа в основном используются в магнитолах. Система их устройства довольно простая. Микросхема в приборе устанавливается серии "КР2". Непосредственно контроллер имеется линейного типа. Транзистор используется только один. Располагается он рядом с микросхемой.

Конденсаторов всего имеется два. Чаще всего можно встретить именно электролитический тип. они способны выдерживать на уровне 16 В. Однако выходной сигнал устройством воспринимается довольно плохо. Резисторов в регуляторе имеется не более пяти. Все они устанавливаются с предельной частотой около 3000 Гц.

Профессиональные модели

Профессиональные регуляторы микросхемы имеют многоканальные. Учитывая это, для нормальной работы им требуется Находится он, как правило, рядом с конденсатором. Рассчитана система на нагрузку 8 бит. Замыкающий механизм в устройстве установлен обычный. Коэффициент шума прибора максимум достигает 55 дБ. Показатель нелинейного искажения в некоторых случаях способен превышать 0.001 %.

Рабочая частота в среднем колеблется в районе 2000 Гц. С равномерностью такие схемы проблемы испытывают редко. Выходное напряжение прибора равняется 0.5 В. Резисторная развязка сопротивление максимум выдерживает 3 Ом. Преобразователи в системе предусмотрены, а крепятся они к плате только через дроссель. Конденсаторов в стандартной модели имеется около трех единиц. Их вполне достаточно, чтобы справляться с различными сигналами. Возле гнезда устройства обязательно располагается

Электронные регуляторы тембра

Все электронные регуляторы отличаются компактными размерами, и предельное напряжение выдерживают большое. В данном случае они не способны работать без усилителя. Стабилизаторы, как правило, применяются только линейные. Цепи диодов располагаются сразу за платой.

Искажения устройством подавляются за счет резисторов. С предельной частотой регулятору помогают справиться стабилизаторы. Выпрямители устанавливаются крайне редко. Энергопотребление таких устройств высокое, а в преобразователях они не нуждаются. Увидеть указанные приборы на микшерах можно довольно часто.

“Чем регулировать громкость?” - этот вопрос, в который раз стал ребром при изготовлении нового усилителя. Из множества вариантов я выбрал дискретный регулятор L-типа. Его достоинства общеизвестны – всего один контакт реле и пара резисторов в сигнальной цепи.

Схема регулятора приведена на рис.1. Диапазон регулировки ослабления от 0дБ до -62дБ разбит на 18 уровней. До -39дБ выбран шаг 3дБ, при больших ослаблениях шаг увеличивается. Практика показала, что 3дБ - достаточно плавное изменение громкости.

Рис. 1 принципиальная схема регулятора

Управление выполнено на микроконтроллере ATmega162. Современные микроконтроллеры семейства AVR допускают ток до 40мА на вывод, что позволило заметно упростить схему, подключив поляризованные реле непосредственно к выводам микросхемы. Большую часть времени контроллер находится в режиме глубокого сна (Power-down Mode). В этом режиме тактовый генератор остановлен, все узлы работают асинхронно, не создавая возможных наводок на сигнальные цепи. В активный режим контроллер переходит на время выполнения команды, по запросу прерывания от кнопок или фотоприемника.

Изменение громкости осуществляется либо кнопками SB1, SB5 на передней панели усилителя, либо с пульта ДУ. Кроме регулировки громкости, введен режим “Mute”, переключение входов, ступенчатое включение питания усилителя, гашение индикатора.

В режиме “Mute” громкость уменьшается на 7 уровней, индикатор начинает мигать.

Кнопка “Input” переключает входы по кругу. При однократном нажатии на кнопку на индикаторе в течении 3 секунд высвечивается номер текущего входа. Например “- - 1”. При повторном нажатии на кнопку в течении этих трех секунд, происходит переключение входа. В данной версии прошивки реализована коммутация двух входов с помощью одного реле (обычного типа, не поляризованного, на схеме не показано) с двумя группами переключающих контактов, подключенного к цепи Inp1 через транзисторный ключ, либо непосредственно при сопротивлении обмотки реле не ниже 150ом.

При нажатии на кнопку “Power”, срабатывает реле К1 (см. Фрагмент схемы БП усилителя), через 4 секунды включается реле К2 и ещЈ через 2 секунды громкость переключается с минимального уровня на уровень, отображаемый в данный момент индикатором. При выключении питания кнопкой “Power”, текущий уровень громкости и номер входа сохраняются в энергонезависимой памяти, включается реле минимального уровня громкости, выключаются реле питания усилителя К1, К2, на индикаторе, в разряде единиц, остается гореть десятичная точка – схема переходит в дежурный режим.

Гашение индикатора возможно только с пульта ДУ.

Прошивка контроллера понимает пульты ДУ работающие в так называемом NEC transmission format. Подробно об этом формате можно узнать из даташита на микросхему передатчика uPD6121. Формат NEC выбран, во-первых, по тому, что в нем работает пульт моего CD проигрывателя и я просто задействовал для управления усилителем неиспользуемые кнопки этого пульта. Во-вторых, команда формата NEC (в отличии, например от RC5) начинается с достаточно длинной стартовой посылки, длительностью 9ms. Этого времени достаточно для запуска тактового генератора и вывода контроллера из спящего режима.

Программа контроллера сделана “обучаемой”. Привязка пульта ДУ осуществляется следующим образом:

1.Подаем питание на контроллер, удерживая нажатой одну из кнопок SB1-SB5. При этом на индикатор выводится “- - P”.

2.“Стреляем” пультом в фотоприемник, удерживая нажатой соответствующую кнопку. Например, для привязки кнопки “Mute” пульта, удерживаем нажатой кнопку SB4. Если пульт работает в NEC формате, индикатор мигнет – кнопка успешно привязана. Аналогично привязываем остальные кнопки. Для привязки кнопки “гашение индикатора” необходимо удерживать нажатыми кнопки SB1 и SB5 (Tishe и Gromche)

3.Выключаем питание контроллера. Формат NEC достаточно распространен. Кроме пульта от CD проигрывателя, из оказавшихся под рукой, успешно привязались пульты от видеомагнитофона Toshiba и DVD плеера BBK. Конечно, вместо использования готового пульта, можно собрать свой, на базе упомянутой микросхемы uPD6121.

Конструктивно устройство выполнено на двух четырехслойных печатных платах - плате реле и плате управления, размерами 40х70мм и 30х70мм соответственно. Внутренние слои использованы в качестве земли. Плата реле размещается возле входа, а плата управления на передней панели

усилителя мощности. Для исключения образования земляной петли, земли каналов разделены и соединяются с корпусом усилителя через резисторы R19, R20 сопротивлением 10-100 ом. Земля цифровой части соединена с сигнальными землями и корпусом усилителя через резистор R39. Без этого соединения заметно возрастает уровень фона, наводимый на сигнальные цепи синфазной помехой от блока питания регулятора через емкость “обмотка-контакты” реле. Сопротивления резисторов R2 и R22 указаны с учетом входного сопротивления усилителя. “Проходные” резисторы R1, R21 я выбрал CADDOCK MK132, остальные SMD1206. Фотоприемник, любой, на частоту несущей 38кГц. Семисегментные индикаторы должны быть с общим анодом.

По звуку этот регулятор оказался заметно лучше проволочного резистора СП5-21 , который использовался у меня как временный вариант. С более серьезными “переменниками” непосредственного сравнения не проводил.

Традиционно для регулировки уровня звука используют переменный резистор - потенциометр , где изменение сопротивления реализуется с помощью электрического контакта, что скользит по резистивному слою. Примером хорошо известных регуляторов аудио-класса являются японские ALPS . Однако мало кто знает, что ими выпускаются и дискретные ступенчатые регуляторы, которые ставят в том числе в high-end аппаратуру. Это устройство состоит из серии постоянных резисторов, которые переключаются по очереди.

Несмотря на более сложное устройство и конструкцию, они имеют определённые преимущества по сравнению с плавно крутящимся потенциометром, это улучшение качества электрического контакта, в сравнении с ползунком. Улучшенная согласованность между отдельными аудиоканалами и они менее чувствительны к пыли и потертостям. В таком РГ практически исключается треск и шорох. Дискретный регулятор уровня звука практически не изменяет частотную характеристику при регулировании громкости, что положительно сказывается на линейности всего усилительного тракта, на всех уровнях громкости. Цена на них, естественно, гораздо выше, чем на обычные, но мы и не собираемся их покупать, а попробуем сделать сами.

Схема дискретного регулятора громкости

Три варианта схем ДРГ

Выше показаны три практические схемы такого регулятора, которую можно собрать самому. Сколько выбрать ступеней переключения - решайте сами. На практике достаточно 5-10. Резисторы желательно брать качественные, на мощность 0,125-0,25 ватт.

Естественно нужен сдвоенный переключатель, чтоб одновременно регулировалась громкость на обеих каналах стереоусилителя. Сам дискретный переключатель рекомендуется экранировать, чтоб свести уровень электромагнитных помех к нулю. Если вы взяли переключатель со слишком тугим ходом (чем грешат многие советские), разберите его и ослабьте пружину. Заодно почистите контакты мягкой ученической резинкой.