Например TDA7294

РадиоКот > Схемы > Аудио > Разное

Аудиокоммутатор для двух УНЧ

Автор: Pushok62, vo_pushkov@mtu-net.ru
Опубликовано 04.05.2016.
Создано при помощи КотоРед.

Описываемый аудиокоммутатор предназначен для проведения сравнительной экспертизы звучания двух усилителей низкой частоты (УНЧ) и обеспечивает их оперативное ручное (с помощью кнопки на передней панели) или дистанционное (с ИК-пульта ДУ) переключение между источниками звукового сигнала и одной парой акустических систем (АС). Выбор одного из трёх источников сигнала осуществляется автоматически при наличии сигнала на одном из входов. В состав аудиокоммутатора включён узел регулировки громкости и блок индикации на базе символьного жидкокристаллического индикатора (ЖКИ), позволяющий отображать состояние аудиокоммутатора, уровень выходной мощности или спектр входного сигнала.
Время переключения УНЧ составляет 60 мс. Типы УНЧ значения не имеют, однако аудиокоммутатор рассчитан на подключение лампового однотактного УНЧ (SE) с максимальной выходной мощностью 5..10 Вт и транзисторного УНЧ с мощностью 10..100 Вт [1],[2], причём для последнего дополнительно коммутируются сигналы «Clean», используемые в системе компенсации проводов АС. Сигнал «Clean» передаётся от АС посредством третьего провода, подключённого непосредственно к «земляной» клемме АС (он может оставаться неиспользованным).
Устройство размещается в стандартном пластмассовом корпусе G17081u. Кратко рассмотрим элементы передней и задней панели аудиокоммутатора.
При включении устройства с помощью выключателя питания, расположенного на передней панели, размыкаются нормально замкнутые контакты внутреннего реле, которые выведены на отдельный разъём «Remote ON», расположенный на задней панели, для возможности автоматического перевода транзисторного УНЧ из дежурного режима «Standby» в рабочий (для этого указанный разъём должен быть подключён к соответствующему разъёму транзисторного УНЧ).
На передней панели расположен трёхцветный светодиод, сигнализирующий о типе подключённого УНЧ, режиме блокировки звука «Mute» и о приёме сигнала с пульта ДУ. Там же находится ручка моторизованного регулятора громкости, действующая для обоих УНЧ, которая управляется как вручную, так и с пульта ДУ. Уровень сигнала на входе транзисторного УНЧ дополнительно ограничивается с помощью подстроечного резистора со шлицом, выведенного на переднюю панель, до получения одинаковой мощности обоих УНЧ.

ЖКИ на передней панели может работать в одном из трёх режимов («Mode»), сменяемых циклически вручную или с пульта ДУ:
• индикатор режимов работы (состояния) аудиокоммутатора:
- наименование одного из трёх источников звукового сигнала, назначенного селектором («Компакт Диск», «Грампластинка», «Доп. источник»);
- признак блокировки звука «Mute» (в виде «крестика» рядом с изображением динамика), который может быть назначен или снят только с помощью пульта ДУ;
- тип подключённого в данный момент УНЧ («Транзисторный» или «Ламповый УНЧ»);
• индикатор выходной мощности, имеющий верхний предел измерения 10 Вт на нагрузке 8 Ом либо 4 Ом (внутри устройства его можно переключить на предел 100 Вт) и 10 уровней мощности, расположенных на шкале с шагом -3 дБ, а также с отображением пиковой мощности (Вт) в числовом виде;
• анализатор спектра входного сигнала, имеющий возможность переключения 5 видов (эффектов) отображения (меняется с пульта ДУ или технологически – внутри устройства).
Справа от ЖКИ на передней панели расположены две кнопки: верхняя – для ручной смены режима отображения «Mode», нижняя – для ручной смены типа УНЧ.
На задней панели расположены:
• входные гнёзда для подключения источников сигнала («Sources»);
• гнёзда для подключения входов УНЧ («Amp Inputs»);
• разъём «Remote On» для автоматического включения транзисторного УНЧ (см. описание этой функции выше);
• гнёзда для подключения выходов УНЧ («Outs»); для транзисторного УНЧ – также для сигналов «Clean»;
• гнёзда для подключения АС («Speakers», по три провода, включая провод «Clean», который может не использоваться);
• сетевой шнур ~220 В и держатель с предохранителем 0,5А.

Аудиокоммутатор состоит из следующих блоков, изготовленных на отдельных печатных платах (рисунки печатных плат в формате Sprint Layout 5 находятся в прикреплённом архиве) и соединённых внутри устройства с помощью разъёмов:
• Автоматический селектор входов;
• Блок управления;
• Индикатор выходной мощности и режимов работы;
• Анализатор спектра входного звукового сигнала (с дополнительным блоком автоматической регулировки усиления);
• Блок коммутации ЖКИ;
• Блок коммутации входов УНЧ;
• Блок коммутации выходов УНЧ;
• Блок питания.
Для повышения надёжности устройства разъёмы можно не устанавливать, соединив блоки проводами напрямую.
Далее следует описание блоков в соответствии с принципиальными схемами в прикреплённом архиве.

Автоматический селектор входов

Функционально автоматический селектор входов, за основу которого взята схема [3], состоит из усилителей-формирователей управляющих импульсов, системы логической обработки сигнала и исполнительного устройства.
Усилители-формирователи усиливают входные сигналы приблизительно в 90 раз от одного из трёх источников звукового сигнала: проигрывателя компакт-дисков (CD), проигрывателя грампластинок (Vinyl) или дополнительного источника (Aux), например, звуковой карты компьютера. Они собраны на трёх (по числу входов) сдвоенных (по одному ОУ на канал) ОУ DA1 - DA3. Каждый из ОУ охвачен двумя цепями ООС. Первая – через резисторы R2, R4, R6, R8, R10, R12 – задает необходимое усиление, вторая – через параллельно включённые им диоды VD1, VD3, VD5, VD7, VD9, VD11 – ограничивает усиление отрицательной полуволны входного сигнала на уровне -0,5 В, что необходимо для нормального режима работы последующих узлов селектора. Сформированные выходные импульсы положительной полярности на выходах ОУ для левого и правого каналов каждого источника звукового сигнала объединяются попарно по схеме логического «ИЛИ» с помощью диодов VD2, VD4, VD6, VD8, VD10, VD12.
Сигналы, усиленные и объединённые на выходах ОУ DA1 и DA3, поступают соответственно через резистор R13 и цепь VD18R22 на накопительные конденсаторы С7 и С8, которые обеспечивают задержку выбора входа приблизительно на 1 сек и, таким образом, помогают избежать эффекта «рыскания». После накопительных конденсаторов входные сигналы поступают на триггеры DD2.2 и DD2.1. Сюда же через диоды VD16, VD17 и триггеры Шмитта на элементах DD1.1, DD1.2 и DD1.3,DD1.4 подаются сигналы с объединённых выходов ОУ DA2, DA3. Система логической обработки сигнала вы-полнена на триггерах DD2.1, DD2.2. В её функции входит оценка набора входных сигна-лов и выдача управляющих сигналов на исполнительное устройство, реализованное на реле К1, К2.
Рассмотрим теперь работу селектора при наличии сигнала на том или ином его входе. При появлении сигнала с выхода проигрывателя CD на входе 10 микросхемы DD2.2 возникает сигнал логической единицы, который переводит её в состояние логического нуля. В результате подключенный к выходу 12 DD2.2 транзистор VT3 отключает питание реле К1, К2. Их контакты оказываются в верхнем (по схеме) положении и сигнал с проигрывателя CD поступает на вход усилителя НЧ. Поступление сигналов на другие входы селектора не может изменить состояние коммутирующих реле.
Если же сигнал с выхода проигрывателя CD отсутствует, но появляется на входе «Aux», то селектор работает несколько иначе. Усиленный сигнал с объединённых выходов ОУ DA3 через диод VD17 поступает на формирователь импульсов, роль которого выполняет триггер Шмитта на элементах DD1.3, DD1.4. Сформированные им пря-моугольные импульсы с вывода 11 элемента DD1.4 поступают на вывод 11 (вход С) триггера DD2.2. В результате на выходе 12 этой микросхемы появляется сигнал логического нуля, который открывает транзистор VT3, и он подает питающее напряжение +12 В на реле К1, К2. Но при наличии сигнала на входе «Aux» сигнал с выхода ОУ DА3 поступает ещё и на диод VD18, вызывая появление на резисторе R23 сигнала логической единицы. Поступив на вход 4 триггера DD2.1, этот сигнал переводит его в состояние логического нуля, при котором на выходе 2 присутствует сигнал логической единицы. Попав на базу транзистора VT2, этот сигнал переводит его в режим насыщения. В результате замыкается цепь питания реле К2, которое срабатывает и своими контактами К2.1 и К2.2 подключает вход «Aux» к входу усилителя НЧ. О включении этого реле сигнализирует контрольный светодиод HL2.
При одновременном появлении сигналов на входах «Vinyl» и «Aux» состояние реле К1 и К2 не изменится, поскольку триггер DD2.1, управляющий их работой, находится под воздействием сигнала его сброса по входу R.
При наличии сигнала на входе «Vinyl» и отсутствии его на входе «Aux» сигнал с объединённых выходов ОУ DA2 через триггеры Шмитта на элементах DD1.1, DD1.2 и DD1.3,DD1.4 поступает соответственно на вывод 3 элемента DD2.1 и вывод 11 элемента DD2.2. Триггер DD2.1 переключается в этом случае в состояние логической 1, при котором на выводе 1 появляется сигнал логической 1, а на выводе 2 – логического нуля. При таком его состоянии через транзистор VT1 замыкается цепь питания реле К1, которое срабатывает и своими контактами К1.1 и К1.2 подключает вход «Vinyl» к входу усилителя НЧ. О включении этого реле сигнализирует загоревшийся контрольный светодиод HL1.
Схема начального сброса триггера DD2.2 в состояние логического нуля при включении питания выполнена на элементах C9, VD15 и обеспечивает выбор по умолчанию входа «CD» путём обесточивания реле K1, K2. Диод VD15 обеспечивает быструю разрядку конденсатора C9 после выключения питания. Диоды VD13, VD14 реализуют функцию логического «ИЛИ» сигнала на конденсаторе C7 и сигнала начального сброса и служат для их развязки.
Сигналы управления реле К1 и К2 на выходах триггеров DD2.1 и DD2.2 имеют максимальный уровень +12V. Для использования этих сигналов в блоке управления и возможности отображения включённого аудио входа они приводятся к уровню +5V с помощью элементов R27, R28 и VD19-VD22. Соответствие сигналов состояния реле и формируемых выходных сигналов приведено в таблице:

Работа селектора может быть проверена с помощью мультиметра в режиме прозвонки. Для этого нужно, последовательно прикасаясь щупом мультиметра к входным контактам 2, 4, 6 разъёма XP1, добиться изменения состояния светодиодов, и затем, прикоснувшись вторым щупом к выходному контакту 9, проверить наличие соединения. Ту же операцию нужно провести, последовательно прозванивая соединение между входными контактами 3, 5, 7 и выходным контактом 10. При необходимости нужно проверить отсутствие самовозбуждения на выходах усилителей на ОУ DA1-DA3 и, при его обнаружении, параллельно резисторам обратной связи включить керамические конденсаторы емкостью 3...10 пФ.

Блок управления

Блок управления выполняет функцию приёма и дешифрации сигналов от ИК-приёмника, от кнопок управления, сигналов состояния автоматического селектора входов, а также формирования управляющих сигналов для выбора типа УНЧ, включения режима блокировки звука «Mute», сигналов коммутации ЖКИ, сигналов управления светодиодами на передней панели и сигналов управления двигателем моторизованного регулятора громкости.
Обработка осуществляется микроконтроллером ATtiny2313 (или ATtiny4313). Протокол работы ИК-пульта - RC5. Использовался пульт от CD-плеера Cambridge Audio Azur 650C (с кодом адреса системы 16 = Preamp). При использовании другого пульта (с другими кнопками), возможно, потребуется изменение прошивки МК блока управления.
К ЖКИ может быть подключён либо индикатор выходной мощности УНЧ и режимов работы, либо анализатор спектра. Эти устройства выполнены на разных МК и по различным схемам, поэтому возникает задача разделения между этими устройствами одного ЖКИ без учёта особенностей программ, прошитых в каждом МК. Эта задача реализуется блоком коммутации ЖКИ, сигналы управления для которого также формируются в рассматриваемом блоке.
Выбор подключаемого устройства определяется состоянием управляющего сигнала «IndSel». При высоком уровне этого сигнала включается индикатор мощности и режимов работы, а на МК анализатора спектра подаётся сигнал /Reset. При низком уровне сигнала «IndSel» включается анализатор спектра, а сигнал /Reset подаётся, в свою очередь, на МК индикатора мощности и режимов работы. При подаче сигнала /Reset на соответствующий вход одного из выбранных МК все его выводы переходят в высокоимпедансное состояние и не влияют на работу второго блока.
Если включён индикатор мощности и режимов работы, то состояние сигнала «Info» определяет вид отображаемой информации: шкала индикатора мощности (при низком уровне сигнала «Info») или информация о режимах работы (при высоком уровне сигнала «Info»), которая включает: данные об аудиовходе, назначенном автоматическим селектором входов, тип включённого УНЧ (ламповый или транзисторный) и признак блокировки звука «Mute».
Таким образом, состояние сигналов «IndSel» и «Info» определяет в целом режим отображения информации на ЖКИ:

При смене подключённого к ЖКИ устройства перед снятием соответствующего сигнала /Reset необходимо выполнять сброс ЖКИ отключением и повторным включением его питания, иначе инициализации ЖКИ при старте устройства не произойдёт. Сброс выполняется с помощью установки сигнала «LCD On» сначала в состояние логического нуля, а затем логической единицы. В этот момент перед сменой сигнала «IndSel» состояние сигнала «Info» должно быть уже установлено.
Блок управления обрабатывает нажатие следующих кнопок: «Type» (выбор типа УНЧ), «Mode» (выбор режима отображения), «Effect» (выбор вида анализатора спектра), а также анализирует сигналы состояния автоматического селектора входов.
По команде от ИК-пульта или при нажатии кнопки «Type» происходит переключение типа УНЧ (сигнал «AmpType», высокий уровень которого соответствует выбору транзисторного УНЧ). Установленное состояние сохраняется после отключения питания с помощью поляризованного реле К1. Контакты этого же реле используются для коммутации светодиодов на передней панели.
По команде от ИК-пульта или при нажатии кнопки «Mode» происходит циклическая смена режима отображения «Mode» в соответствии с приведённой выше таблицей. Для определённости значение X в данной таблице будем полагать равным 1.
Сигнал блокировки звука «Mute» может быть включён или выключен только с пульта.
При нажатии технологической кнопки S1 на плате («Effect») происходит выбор и сохранение вида анализатора спектра, при этом последний должен находиться во включённом состоянии. Эту же операцию можно выполнить и с пульта.
Зелёный цвет светодиода на передней панели сигнализирует о включении транзисторного УНЧ, красный – лампового УНЧ, синий – о действии сигнала «Mute», мигающий синий – о приёме сигнала от ИК пульта. Во время действия сигнала «Mute» транзисторный ключ VT1 отключает подсветку других светодиодов.
Блок джамперов J1, J2 позволяет при необходимости скомбинировать другие цвета светодиодов (вместо джамперов, возможно, придётся использовать проволочные перемычки). В частности, в нижнем по схеме положении джампера J2 о включении лампового УНЧ сигнализирует жёлтый цвет. Джампер J3 служит для заземления корпуса моторизованного регулятора громкости.
Двухканальная микросхема IC2 типа LB1838M управляет полярностью питания обмотки поляризованного реле К1 (при подаче импульса длительностью 3 мс) и полярностью питания двигателя регулятора громкости (при подаче импульса длительностью 170 мс).
Длительность импульса управления двигателем выбрана равной такой же, как и в наборе «Мастер Кит» MP1236 [10]. К сожалению, моторизованный переменный резистор из этого набора имеет линейную функциональную зависимость и не очень хорошо подходит для регулировки громкости. Сопротивление обмотки двигателя регулятора составляет 28 Ом. Для защиты микросхемы от перегрузки (максимально допустимый ток для неё – 400 мА) в блоке питания предусмотрено ограничение тока для канала микросхемы, управляющего двигателем, на уровне примерно 200 мА.

Индикатор мощности и режимов работы

Данный блок функционирует под управлением микроконтроллера IC1 типа ATtiny4313. Его можно использовать отдельно в составе других систем, используя только функцию индикатора мощности (без отображения информации о режимах работы); в этом случае в качестве МК может быть применён МК ATtiny2313 без каких либо доработок схемы. Отображаемая информация выводится на ЖКИ 16x2 символов, совместимом с контроллером HD44780.

Шкала индикатора мощности с 10 уровнями, соответствующими шагу -3 дБ, отображается отдельно для левого и правого каналов в виде линейки прямоугольников, текущее количество которых зависит от уровня сигнала. Верхний предел измеряемой мощности 10 или 100 Вт выбирается управляющим сигналом «10/100W»: при низком уровне указанного сигнала включается первый предел (по умолчанию), при высоком – второй. Для отображения шкалы индикатора мощности уровень управляющего сигнала «Info» должен быть низким. При высоком уровне этого сигнала отображаются режимы работы аудиокоммутатора, определяемые набором сигналов: «AmpType» (тип УНЧ: 0 – ламповый, 1 – транзисторный), «Mute» (1 – блокировка звука), «InpSel1», «InpSel0» (состояние селектора входов).
Так как используемый МК не содержит встроенного АЦП, в основу измерителя мощности положен принцип построения простого АЦП, описанный в [4]. В функционировании АЦП участвуют элементы R6, C14, VD1 (добавлен для ускорения разряда конденсатора C14), VD2 (добавлен для защиты входа МК от возможного перенапряжения). Принцип работы этого АЦП заключается в измерении времени заряда конденсатора C14 через резистор R6 до значения напряжения измеряемого сигнала с помощью встроенного в МК компаратора, причём на выбранном интервале входных напряжений 0..2V экспоненциальная кривая хорошо аппроксимируется прямой.
Номиналы R6 и C14 выбраны по приведённой в [4] таблице для частоты тактового генератора МК, равной 8 МГц. Диапазон входных напряжений АЦП составляет 0..2V, при этом АЦП формирует код 0..63 с максимальным временем преобразования 64 мкс. Проверка показала, что относительная нелинейность АЦП не превышает 7% (см. график в Приложении). Эта погрешность дополнительно компенсируется программно при табличном преобразовании уровня входного сигнала в уровень мощности.
Для попеременной коммутации сигналов для левого и правого каналов УНЧ на единственный вход АЦП в схему введён управляемый от МК аналоговый коммутатор IC2, в качестве которого применено твердотельное реле КР293КП3А. Можно также использовать (при незначительном изменении схемы и переделке печатной платы) микросхему аналогового коммутатора ADG409BR. Максимальное время переключения твердотельного реле составляет порядка 2 мс, что учтено в программе обработки.
Сигналы для левого и правого каналов поступают на вход коммутатора IC2 с выходов быстродействующих полуволновых пиковых детекторов, построенных на двухканальном ОУ IC3 по схеме, заимствованной в [5]. Постоянная времени удержания пикового уровня сигнала определяется номиналами элементов R14, C15 и R18, C17. Коэффициенты усиления пиковых детекторов, работающих в режиме неинвертирующих усилителей, определяются соотношениями R14/R16+1 и R18/R20+1. Резисторы R13, R17 определяют время разряда конденсаторов C15, C17. Балансировка ОУ осуществляется путём установки минимально возможных положительных значений напряжений (в пределах +5..10 мВ) на выводах 1, 7 IC3.
Максимальные уровни сигналов для каждого канала, зафиксированные аппаратно с помощью пиковых детекторов и подаваемые через коммутатор IC2 на вход АЦП, дополнительно программно фиксируются для отображения на индикаторе в виде «поплавков» с заданным временем задержки (1 сек). «Поплавок» представляет собой прямоугольник в конце шкалы, «зависающий» на указанное время. При увеличении уровня сигнала «поплавок» сразу же перемещается вправо вместе с последним прямоугольником шкалы. При уменьшении уровня сигнала поплавок смещается влево только по истечении заданного времени. В конце шкалы в течение указанного времени отображаются также числовые значения мощности, соответствующие уровню «поплавков». Такой принцип работы индикатора облегчает считывание показаний уровней мощности.
Звуковые сигналы с выходов УНЧ поступают на пиковые детекторы через делители, образованные резисторами R21, R25 (определяют уровень левого канала на пределе 10 Вт), R22, R26 (определяют уровень левого канала на пределе 100 Вт), R23, R27 (определяют уровень правого канала на пределе 10 Вт) и R24, R28 (определяют уровень правого канала на пределе 100 Вт). Сопротивления резисторов делителя подобраны таким образом, чтобы обеспечить возможность калибровки индикатора мощности как для нагрузки 4 Ом, так и для нагрузки 8 Ом.
В зависимости от уровня управляющего сигнала «10/100W», двухканальный аналоговый коммутатор на микросхеме IC4 ADG409BR подключает к входам пиковых детекторов либо делители для предела 10 Вт, либо для предела 100 Вт. Если не предполагается работа индикатора мощности на двух диапазонах измерения, микросхему IC4 и ненужные входные делители можно исключить, выполнив требуемые соединения напрямую.
Для калибровки индикатора на пределе 10 Вт (при низком уровне сигнала «10/100W») нужно подать на оба входа устройства переменное напряжение 6,3 В для нагрузки 4 Ом или 8,9 В – для нагрузки 8 Ом и подстроечными резисторами R21, R23 установить постоянное напряжение +2 В на выводах 6 и 8 микросхемы IC2 для максимального значения на шкале, соответствующего уровню 10 Вт (0 дБ).
Для калибровки индикатора на пределе 100 Вт (при высоком уровне сигнала «10/100W») нужно подать на оба входа устройства переменное напряжение 20 В для нагрузки 4 Ом или 28,3 В – для нагрузки 8 Ом и подстроечными резисторами R22, R24 установить постоянное напряжение +2 В на выводах 6 и 8 микросхемы IC2 для максимального значения на шкале, соответствующего уровню 100 Вт (0 дБ).
Перед калибровкой устройства необходимо выполнить балансировку ОУ, как было описано выше.
Интегральный стабилизатор IC5 используется для получения питающего напряжения +5В. В качестве этой микросхемы желательно использовать стабилизатор с минимально возможным падением напряжения, например, L4805, из-за относительно низкого входного напряжения питания 6,5В, поступающего от блока питания. В противном случае будет заметно «моргание» подсветки ЖКИ, например, при регулировке громкости.
Микросхема IC6 формирует инверсное питающее напряжение -5В, которое служит для питания ОУ IC3 и аналогового коммутатора IC4.

Анализатор спектра

В качестве анализатора спектра использовано готовое решение из проекта [6],[7] с доработкой прошивки для функционирования совместно с ЖКИ производства МЭЛТ (16x2 символов).

Для ускорения работы с ЖКИ в программе используется опрос сигнала готовности ЖКИ, работающего в 4-битном режиме. Для ЖКИ производства «МЭЛТ», используемого в 4-х битном режиме, недопустимо изменение состояний сигналов R/W и RS (A0) в течение всего цикла передачи байта, в том числе и при неактивном сигнале E между двумя передачами полубайтов [8]. Кроме того, все циклы обращения к индикатору должны быть парными (обязательно передавать и старший и младший полубайты).
В программе анализатора спектра был обнаружен указанный «некорректный» для ЖКИ режим работы, поэтому потребовалось внести в неё изменения. Дополнительно были русифицированы сообщения, появляющиеся при нажатии кнопок регулировки яркости и чувствительности.
Регулировка яркости анализатора спектра в аудиокоммутаторе не используется, так как светодиодная подсветка ЖКИ постоянно запитывается от блока индикации мощности через блок коммутации ЖКИ. Регулировка чувствительности может быть произведена в технологическом режиме подключением двух кнопок к контактам 3,4 разъёма JP1 и его общему контакту 6. К контакту 5 разъёма JP1 подключается сигнал от блока управления, управляющий эффектом отображения гистограммы анализатора (сменой вида отображаемых символов): либо с ИК-пульта, либо с помощью кнопки, размещённой на плате блока управления.
Также сделаны незначительные аппаратные доработки:
• отдельно выведен сигнал /Reset для возможности отключения анализатора через блок коммутации ЖКИ;
• на 6 контакт разъёма JP1 выведен земляной провод для упрощения подключения блока клавиатуры;
• резистор R14 зашунтирован электролитическим конденсатором ёмкостью 33 мкФ (шина «Agnd»);
• добавлен резистор 100 кОм между выводом 5 микросхемы IC2 и шиной «Agnd»;
• на вход анализатора спектра между контактом 2 включён разделительный конденсатор 0,1 мкФ;
• контакт 1 входного разъёма (Agnd) не используется;
• впаивается перемычка TP1-TP2 для уменьшения скорости АЦП (если отображается только левая часть ЖКИ).

Калибровка анализатора осуществляется в следующем порядке. Подать на вход устройства синусоидальный сигнал частотой 400 Гц с номинальным уровнем сигнала ~0,25В. Резисторами R13 (левый на плате) и R12 (правый на плате) установить соответственно на выходах 7 и 1 микросхемы IC2 с помощью осциллографа максимально возможные уровни сигнала без ограничений. Движки указанных резисторов будут находиться примерно в среднем положении. Проверить наличие неискажённых сигналов на выводах 23 и 24 МК IC1. Проверить работу фильтра НЧ, повышая частоту входного сигнала: при частоте выше 800 Гц..1 кГц сигнал на выводе 24 МК должен резко снижаться.
Результаты проверки соответствия частоты входного сигнала (Гц) засвечиваемым на ЖКИ столбцам символов приведены в таблице:

Блок АРУ НЧ для анализатора спектра

Так как для нормальной работы анализатора спектра сигнал на его входе должен иметь нормированный уровень (принятый при настройке равным ~0,25В), для работы с различными источниками сигнала желательно дополнить устройство блоком автоматической регулировки усиления (АРУ) низкой частоты (НЧ), который включается между блоком коммутации входов усилителей (разъём XP5) и анализатором спектра (разъём JP3).
За основу описываемого блока взята схема [9] с незначительной доработкой. Номиналы радиоэлементов подобраны таким образом, что при изменении входного сигнала примерно от ~0,1 до 2В выходное напряжение почти не меняется и составляет ~0,25В. Уровень выходного сигнала можно изменить подстроечным резистором R12. Регулировка уровня входного сигнала выполняется в блоке коммутации входов усилителей подстроечным резистором R10.

Блок коммутации ЖКИ

Применение данного блока продиктовано необходимостью подключения одного ЖКИ к двум устройствам, построенным на различных МК: к индикатору мощности и режимов работы и к анализатору спектра. Идея используемого метода коммутации состоит в подаче на МК неиспользуемого устройства низкого уровня сигнала /Reset, переводящего все выводы МК в «Z»-состояние. Указанный способ совмещения одного ЖКИ с двумя МК может быть использован и в других устройствах.
Выбор устройства выполняется сигналом «IndSel» от блока управления. При высоком уровне сигнала работает индикатор мощности и режимов работы, при этом через открытый транзисторный ключ VT1 сигнал /Reset переводит анализатор спектра в неактивное состояние. При низком уровне указанного сигнала активируется анализатор спектра, а индикатор мощности и режимов работы отключается. Транзистор VT1 также управляет сигналом R/W ЖКИ: в индикаторе мощности этот сигнал не используется и заземляется при открытии транзистора, а при работе с анализатором спектра он подключён к соответствующему выводу МК, и закрытый транзистор не оказывает на него влияния. Диод VD1 исключает влияние вывода индикатора на сигнал сброса анализатора спектра при отключении питания индикатора.
Так как программная инициализация ЖКИ, выполняемая индивидуально при запуске каждого устройства, невозможна без предварительного аппаратного сброса ЖКИ, предусмотрен сигнал «LCD On», управляющий питанием индикатора с помощью транзисторных ключей VT2, VT3, VT4. Ключ на полевом транзисторе VT3 необходим для устранения остаточного питающего напряжения, проникающего через выводы ЖКИ при закрытом состоянии транзистора VT2.
Для сброса индикатора сначала необходимо подать низкий уровень этого сигнала, а затем высокий. После этого можно запускать соответствующее устройство.
Светодиодная подсветка индикатора, сам индикатор и транзисторные ключи запитываются от платы индикатора мощности и индикации режимов работы. Контрастность индикатора регулируется отдельным подстроечным резистором R10 независимо от наличия соответствующей регулировки в каждом из устройств.

Блок коммутации входов усилителей

Блок коммутации входов усилителей направляет звуковые сигналы левого и правого каналов, поступающие с выхода автоматического селектора входов, на входы транзисторного или лампового УНЧ в зависимости от сигнала управления «AmpType», обеспечивает блокировку звука по сигналу «Mute», регулировку громкости, понижение уровня мощности транзисторного УНЧ до уровня мощности лампового, а также формирование сигнала для анализатора спектра.
Переключение входов осуществляется с помощью контактов реле К2, управляемого транзисторным ключом VT3. Для контроля функционирования этого ключа служит зелёный светодиод HL2, установленный на плате.
Отключение звука (режим «Mute») обеспечивается контактами реле К1, управляемого транзисторными ключами VT1, VT2. Так как для блокировки звука используются нормально замкнутые контакты реле, в момент включения питания звук отключён. Сигнал «Mute» может быть использован для отключения звука в момент переключения типа УНЧ для исключения возможных щелчков. Для контроля состояния режима «Mute» используется красный светодиод HL1, установленный на плате. Выходной сигнал «Mute Ind» поступает на блок индикатора мощности и режимов работы для отображения его состояния на ЖКИ.
Для транзисторного УНЧ введено дополнительное реле блокировки звука К3. Оно позволяет избежать громкого щелчка при включении аудиокоммутатора, возникающего из-за переходных процессов в цепи питания ОУ DA2. Это может быть заметным, если для включения транзисторного УНЧ не используется сигнал автоматического включения «Remote On». Реле К3 монтируется на небольшой платке рядом с гнёздами для подключения входов транзисторного УНЧ. Провода, поступающие на обмотку реле, подпаиваются снизу платы к точкам «+5В» и «Mute Ind» (параллельно диоду VD1).
Регулировка громкости выполняется как вручную, так и дистанционно с помощью моторизованного сдвоенного переменного резистора R2 ALPS RK168 с показательной функциональной зависимостью. Если применяется резистор с линейной функциональной зависимостью [10], то можно попробовать параллельно верхнему и среднему выводам резистора каждого канала припаять постоянные резисторы в 3-10 раз меньшего номинала [11], однако в этом случае снизится диапазон регулировки громкости из-за повышения предела минимальной громкости.
Сдвоенным переменным резистором R5, шлиц которого выведен на переднюю панель устройства, выравниваются уровни выходной мощности обоих УНЧ путём снижения уровня сигнала на входе транзисторного УНЧ. Сдвоенные операционные усилители DA1, DA2, включённые в режиме повторителей, обеспечивают нормальное функционирование регуляторов R2, R5 независимо от входных сопротивлений подключаемых УНЧ. Конденсаторы C1, C2 можно исключить, впаяв вместо них перемычки, если известно, что на выходах подключаемых источников сигнала постоянная составляющая отсутствует. В авторском варианте так и сделано, при этом входные разъёмы источника сигнала «Aux» подсоединяются к селектору входов через разделительные плёночные конденсаторы ёмкостью 0,47 мкФ (предполагается, что на входах «CD» и «Vinyl» постоянной составляющей заведомо нет).
Монофонический сигнал, поступающий затем на анализатор спектра, формируется путём суммирования сигналов левого и правого каналов, снимаемых с выходов буферных повторителей на сдвоенном операционном усилителе DA3, с помощью резисторов R7, R9, R10 с возможностью регулировки выходного уровня.
Аналоговая и цифровая земля соединяются через относительно высокоомный резистор R1.

Блок коммутации выходов усилителей

Блок коммутации выходов усилителей подключает АС к выходу транзисторного или лампового УНЧ в зависимости от сигнала управления «AmpType», с коммутацией провода «Clean» для транзисторного УНЧ.
Переключение выходов осуществляется с помощью контактов реле К1-К4, а сигнала «Clean» - реле К5. Реле управляются транзисторными ключами соответственно VT1 и VT2. Цепь R1C1 обеспечивает задержку отключения нагрузки от транзисторного УНЧ порядка 35 мс после отключения от него сигнала «Clean». Цепь R2C2 обеспечивает задержку подключения сигнала «Clean» к транзисторному УНЧ порядка 35 мс после подключения к нему нагрузки.
Контрольный светодиод HL1 отображает состояние реле коммутации сигнала «Clean».

Блок питания

Блок питания формирует следующие напряжения для питания устройства:
• +15В 25 мА, -15В 25 мА – для питания аналоговой части регулятора громкости с отдельной аналоговой землёй;
• +5В 100 мА – для питания селектора входов, коммутатора входов, коммутатора выходов и блока управления;
• -5В 25 мА – для питания селектора входов и реле К1 для дистанционного включения транзисторного УНЧ (сигнал «Remote On»);
• +12В 200 мА – для питания селектора входов, коммутатора выходов и блока АРУ НЧ для анализатора спектра;
• +6,5В 120 мА – для питания индикатора мощности, анализатора спектра и ЖКИ;
• +4,5В 200 мА (с ограничением тока) – для питания двигателя регулятора громкости.
В блоке питания используется 4 малогабаритных трансформатора ТТП-3, что позволяет обеспечить требуемую суммарную мощность блока питания при возможности его размещения в корпусе высотой 1U.

Заключение

С помощью описанного коммутатора удобно проводить сравнительный анализ звучания двух УНЧ. Если звучание одного УНЧ принять за эталонное, облегчается задача оценки степени влияния доработок второго УНЧ на качество его звучания. В качестве экспертов можно пригласить друзей. Индикация уровня выходной мощности и спектра входного сигнала позволит оживить процесс прослушивания.

Ссылки

1. Н.Сухов. УМЗЧ высокой верности. «Радио», №6, 1989 г., с.55, №7, 1989 г., с.57.
http://radiohobby.qrz.ru/DL/art2_1.html
http://radiohobby.qrz.ru/DL/art3_1.html
2. Ридико Леонид Иванович. УМЗЧ ВВ с упрощённой системой управления.
http://radionet.com.ru/shem/shem813.html
3. С. Зелепукин. Автоматический селектор входов. «Радио», №4, 1993 г., с.14.
http://www.radioway.ru/1993/04/avtomaticheskii_selektor_vhodov.html
4. Atmel Corporation, 2002. AVR400: Low Cost A/D Converter.
http://www.atmel.com/images/doc0942.pdf
5. Texas Instruments, 2015. LM3915 Dot/Bar Display Driver, с.13 (рис.18).
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm3915.pdf
6. Acoustic spectrum analyzer – V2.
http://mdiy.pl/analizator-widma-akustycznego-v2/?lang=en
7. Анализатор спектра звуковой частоты.
http://radioparty.ru/device-avr/74-lcdanalizator-atmega8
8. Рекомендации по применению ЖК-индикаторов производства компании МЭЛТ.
http://www.melt.com.ru/index.php?option=com_virtuemart&page=shop.browse&category_id=14175&Itemid=6&vmcchk=1&Itemid=6&virtuemart=933406edca6144c44b19e2a840e31dca#2
9. А. Федюков. Генераторы синусоидального сигнала низкой частоты для измерительной аппаратуры и устройства АРУ. Система автоматической регулировки усиления НЧ. Публикация в Интернете, Пенза, 2007.
http://fedjukov6.narod.ru/LOW_FREQ_OSC.htm
10. Мастер Кит. MP1236. Моторизированный сдвоенный переменный резистор.
http://masterkit.ru/shop/multimedia/1321253
11. Н.Семенюта. Переменные резисторы с логарифмической и показательной зависимостями сопротивлений. «Радиолюбитель», №4, 1995 г., с.21.
http://forum.vegalab.ru/attachment.php?s=64c7d5ebb3aefa71f3333041f26b8b4e&attachmentid=65834&d=1256445823

Приложения

 

Назначение кнопок ИК-пульта Cambridge Audio Azur 650C

(код адреса системы: 16)

 

Размещение печатных плат в процессе сборки – вид спереди

 

Размещение печатных плат в процессе сборки – вид сзади

 


Файлы:
Рисунки печатных плат в формате Sprint Layout
Прошивки
Принципиальные схемы


Все вопросы в Форум.


ID: 2281

Как вам эта статья?

 Нравится
 Так себе
 Не нравится

Заработало ли это устройство у вас?

 Заработало сразу
 Заработало после плясок с бубном
 Не заработало совсем

15 14 5