Усилитель на TDA7053A - бяда с регулировкой громкости

[ciroja]

Добрый день, уважаемые радиокоты. Есть одна волнующая меня проблема. Картинка с изображением проблемы прилагается.

mixer-amp.GIF

(19.85 КБ) 1570 скачиваний

В схеме присутствуют КПК FS Loox 720 и радиомодуль на базе TEA5767. Издаваемый ими звук смешивается и подается на вход TDA7053A. Также присутствует микроконтроллер в форме Arduino который в числе прочих задач занимается регулировкой громкости у TDA.
Согласно даташиту, громкость TDA регулируется путем задания на 2ом и 8ом пинах постоянного напряжения от 0 до 1.6В. Если напряжение падает меньше 0.4В, то усилитель переходит в режим mute. Там же в даташите приводится вариант с делителем напряжения (питание 6В, сверху 56кОм, снизу переменный 22кОм), который, получается, обспечит на этих пинах примерно от 0 до 1.7В.

Я экспериментально установил, что при питании 5В на 2 и 8 пинах мне подходят напряжения примерно до 0.7 В (дальше уже слишком громко). Генерирую ардуиной ШИМ-сигнал нужной скважности, сглаживаю RC-цепочкой. Все работает.

Но беда в том, что после включения или ресета ардуины до момента, когда на ее пине посредством analogWrite() установится нужный ШИМ-сигнал проходит некоторое время (по ощущениям - секунда-полторы примерно). Даже не смотря на то, что это самая первая команда в setup(). Похоже что в этот период на этом пине напряжение какое попало, потому как TDA7053A, от которого питание никто не отключал, начинает усиливать на полную мощность, аж уши вянут

Что-то с этим надо делать. Какое здесь правильное решение, на ваш взгляд?
На ум приходило только управление питанием TDA силами той же ардуины ("я включилась, я задала нужную громкость - теперь разрешу подать питание на TDA"). Если такое решение ок, то как его правильно реализовать?

Заранее благодарю.

[qwerky]

добавьте транзисторный ключик, который при подаче питания будет коротить громкость к земле

[ciroja]

Тут описанная ситуация возникает не только при подаче питания, но и при ресете управляющей громкостью ардуины.
В это время питание с TDA никуда не пропадает.

[qwerky]

ну тогда глушите громкость ресетом

[ciroja]

Просто ресетом тоже наверное не подойдет.
Несколько секунд после того, как ресет уже отпущен, работает bootloader ардуины. Именно в это время похоже и творится весь этот ад, о котором я говорил выше

Может делать RC-цепочку, которая обеспечит нужную задержку в несколько секунд? А вслед за ней уже транзисторный ключ, о котором вы говорите (полярный или биполярный?)

[qwerky]

конечно, РЦ цепочка + PNP повторитель

[sstvov]

Инвертировать сигнал ШИМ с выхода контроллера, но тогда громкость в обратную сторону регулироваться будет

[ciroja]

Вот про повторитель ничего не понимаю, увы. и почему PNP, а не NPN тоже не понимаю.

Можете посмотреть на картинку? похоже ли на правду?

mixer-amp10.GIF

(24.13 КБ) 993 скачивания

Логика какая.
При включении питания на TDA оно подается сразу, через пин 5.
На пине VolCtrl арудины в это время царит безобразие, который попадает на базу PNP-транзистора.
Но дальше это безобразие никуда не идет, т.к. для того, чтобы оно пошло дальше (к эмиттеру), надо чтобы на коллектор было подано положительное(?) напряжение.
А на коллекторе оно появится тогда, когда зарядится конденсатор C4. Подбором достаточно больших R8 и C4 обеспечим, чтобы это произошло не раньше, чем через несколько секунд.
Когда С4 зарядится, транзистор откроется, в цепи база-эмиттер пойдет ток. На R9 образуется падение напряжения, которое я с него снимаю и подаю на вход 2 и 8 пинов TDA, отвечающих за регулировку громкости.

Вот только если при включенном питании TDA арудина вдруг решит перезагрузиться - будет

А еще: при выключении питания C4 не начнет ли разряжаться через R8, продолжая питать TDA? В то время как на 2 и 8 пинах там опять будет что попало...

[qwerky]

немного не так. Эмиттер - на VC1/VC2, коллектор - на землю, база - на Ресет через РЦ-цепочку.
Резистор параллельно с диодом (катодом на ресет) - на ресет, далее конденсатор на землю, еще один резистор - и на базу.

[ciroja]

Посмотрите на картинку пожалуйста - правильно ли я изложил вашу мысль?
D1 и R10 - "Резистор параллельно с диодом (катодом на ресет) - на ресет"
C4 - "далее конденсатор на землю" (полярность не перепутал?)
R8 - "еще один резистор - и на базу"

R5+C3 - моя старая RC-цепочка для сглаживания ШИМ, исходящего из VolCtrl

mixer-amp3.GIF

(24.81 КБ) 983 скачивания

Если так, то что-то не пойму как это работает Наверное все-таки что-то нарисовал не так?


P.S. эксперименту ради поставил в исходной схеме в качестве C3 470мФ вместе 10мФ. Прекрасно работает никаких всплесков и ужасов, все ровно и гладко. Только громкость регулируется с задержкой секунд в 10 где-то...

[sstvov]

В порядке эксперимента попробуйте вот так сделать

Вот только громкость будет наоборот регулироваться но это можно наверно перестановкой кнопок управления решить или программу переписать но я в этом уже ничего не понимаю.

[qwerky]

Посмотрите на картинку пожалуйста - правильно ли я изложил вашу мысль?

почти, только точку соединения Р5С3 переключите на эмиттер, тогда будет правильно

[ciroja]

sstvov, спасибо. Регулировать громкость "задом наперед" действительно не проблема, т.к. есть программная прослойка, в которой это можно учесть.
Если я правильно понял, то ваша идея такая:
1) Тот конец, который слева (возле R1) - к генератору ШИМ-сигнала
2) Тот, который справа (между R3 и C1) - к микросхеме.
3) Когда у моего ШИМ-сигнала высокий уровень, транзистор открыт и +5В с питания уходят через цепь коллектор-эмиттер на землю (туда идти легче, чем через R3). Когда у моего ШИМ-сигнала низкий уровень , транзистор закрыт и +5В с питания уходят к R3 и С1. Итого перед R3-C1 получается ШИМ-сигнал обратный тому, что я сгенерировал. R3 и С1 это интегрируют и отдают микросхеме. .

На входе микросхемы мне нужно организовать от 0 до 0.7 В. Раньше для этого я делал ШИМ-сигнал с заполнением от 0 до 14% (амплитуда 5В). Какой же сигнал на выходе ШИМ мне нужно делать сейчас? Логично предположить, что от примерно 100% (тихо) до 86% (громко).

Так, а как это схема отрабатывает мою исключительную ситуацию, когда вместо ШИМ-сигнала у меня на входе в течение нескольких секунд будет около 1В постоянного напряжения. Логично предположить, что надо сделать так, чтобы от 1В (или даже меньше, т.к. на R1 будет же какое-то падение напряжения?) транзистор уже полностью открылся и все +5В с питания ушли через транзистор на землю. Иначе - если этого не случится - у меня на входе микросхемы в течение нескольких секунд будет +5В, что еще хуже, чем когда там в эти секунды было 1В.

Есть ли ошибка в рассуждениях?

[ciroja]

qwerky, посмотрите пожалуйста - теперь все верно?

mixer-amp4.GIF

(24.73 КБ) 779 скачиваний

Я правда не очень понимаю, как это все работает.

Вот включил я или ресетнул ардуину. На VoltCtrl у меня образовалось 1В, которые висят там несколько секунд. Конденсатор C3 (10мФ) зарядится крайне быстро...и что же дальше помешает этому 1В попасть на вход микросхемы?
Наверное, этот ток вместо TDA почему-то (?) предпочтет пойти через эмиттер-коллектор PNP-транзистора на землю. Т.к. это PNP-транзистор, то он открыт, если на базе напряжение меньше чем на эмиттере.
На эмиттере у меня будет 1В, а что на базе? А это, по всей видимости, зависит от состояния конденсатора C4. Изначально он разряжен (также разряжен он будет после того, как я сделаю ресет, т.к. это замыкание RST на землю). У меня будет идти ток в направлении "эмиттер - база", конденсатор будет заряжаться, напряжение на базе будет расти, транзистор будет понемногу закрываться (но видимо надо подобрать R8 и C4 такими, чтобы C4 зарядился аккурат за эти несколько секунд, либо немного дольше).

Дальше bootloader работать закончил, на пине VolCtrl появляется ШИМ-сигнал. Между R5 и C3 он проинтегрировался в постоянное напряжение от 0 до 0.7 вольт. К этому моменту напряжение на базе у нас должно быть уже около 1В или больше, чтобы транзистор был закрыт (т.к. потенциал базы больше чем эмиттера). Поэтому на 2 и 8 пинах микросхемы появляется нужное мне напряжение от 0 до 0.7В.

Угадал? Только вот не очень понимаю роль диода D1 и резисторов R10 и R9 в этом процессе?
Если убрать R9 и объединить в одной точке выходы от R5, C3 и эмиттера T1 - чем это неправильно?
D1 наверное дает возможность разрядиться на землю конденсатору C4 когда я нажму reset, но не даст возможность ему подзяряжаться от того напряжения, которое будет на пине RST в ненажатом состоянии. Но зачем тут R10, если его можно обойти через диод?

[qwerky]

да, теперь верно. Для задержки прибл. 3сек С4 = 10мкФ, Р10 = 300К, Р8 = 10К
На время отработки задержки транзистор будет коротить вход управления на землю.
По даташиту при уровне меньше 0.4В усилитель будет находиться в режиме Mute, пока не зарядится конденсатор С4. У вас на управлении 1В, видимо этого недостаточно чтобы заглушить усилитель.

[ciroja]

qwerky, спасибо вам!

Правильно ли я понял про время зарядки C4? он будет заряжаться током, идущим из базы транзистора
R=R8=10^4 Ом, C=10^(-5) Ф => T=RC=10^(-1)=1 сек, 3Т=3 сек

И еще все-таки хотел бы уточнить про роль D1, R10 и R9 в этом процессе.

Не совсем понял фразу "У вас на управлении 1В, видимо этого недостаточно чтобы заглушить усилитель."
Собственно да, в этом-то и беда. Для регулировки громкости мне нужно подать на TDA от 0.4 до 0.7 вольт. Ситуация, когда туда подается 1В совершенно не устраивает - она не глушит усилитель, она заставляет его усиливать со всей дури.

А, ну и вопрос - какие требования к транзистору? Первый попавшийся PNP, например такой?

[sstvov]

Если я правильно понял, то ваша идея такая:
1) Тот конец, который слева (возле R1) - к генератору ШИМ-сигнала
2) Тот, который справа (между R3 и C1) - к микросхеме....

Именно так. R1 можно уменьшить, 1-го вольта достаточно чтобы транзистор полностью открывался. Я же специально ко всем сопротивления звёздочку приписал

[ciroja]

sstvov, собрал на макетке вашу схему
транзистор - КТ3102А
R1=100кОм. R2=R3=9.8 кОм. Чем больше R3, тем громче. При таком R3 удается включить mute, при больших - не удается.
напряжение питания 4.73В (от USB компьютера - питает одновременно ардуину, радиомодуль, TDA и символьный дисплей 16х2 с подсветкой для мониторинга процесса)

В штатном режиме (когда не включение, не ресет) - все работает. Меняя заполнение ШИМ-сигнала от 100% (256/256) до 75% (192/256) получаю в точке между R3 и C1 от 0.34 до 0.82 вольт. Что по сути дает нужный мне диапазон регулировки громкости.
Если подключен только к одному из пинов TDA (второй на землю, чтоб молчал), то получаю соответственно от 0.21 до 0.76 вольт.
Если оба пина откючить - то от 0 до 0.67 В.
Два последних варианта практического смысла не имеют - так, исследования ради.

А какое же напряжение в этой точке при вклочении или ресете? - спросите вы.
Если пины TDA отключены - 4.71В, т.е. почти напряжение питания
Если подключен один из пинов - 3.5 вольт
Если подключены оба - 2.9 вольт.
А это самый что ни на есть во всех случаях.

Ок, пытаюсь разобраться. Меряю напряжение на пине ардуине (при всем подключенном).
при регулировке ШИМ от 100% до 75% - напряжение от 4.67 до 3.49 вольт соответственно.
При включении/ресете - падает до 0.35 вольт.
Кстати, если мерять при включении напряжение на неподключенном никуда ардуиньем пине - оно там скачет вообще как угодно: сначала 0.03В, потом 4.7, потом опять 0.03, и уж потом - то что я ему приказал.

Меряю напряжение на базе при всем подключенном.
при регулировке ШИМ - от 0.61 до 0.46 В (и на R1 падает соответственно от 4 до 3 вольт - ок, в сумме как получается 4+0.61=4.61~4.67, 3+0.46=3.46~3.49, с точностью до округления)
при включении/ресете - 0.03В (ок - все остальное 0.35-0.03 выпало на R1).


Меряю напряжение на коллекторе при всем подключенном.
при регулировке ШИМ - от 0.03 до 0.68 В (тут логично: прибавляю громкость -> меньшее заполнение ШИМ -> меньше напряжение на базе -> больше сопротивление участка коллектор-эмиттер (оно же нижнее плечо делителя напряжения) -> больше напряжение в средней точке -> громче звук )
при включении/ресете - 3.56В (логично: на базе почти 0, транзистор почти закрыт, на землю не замкнут)


Итого чего получается:
в вашей схеме при ресете у меня в точке "между R3 и C1" образуется 2.9 вольт
в моей исходной (получается из вашей выкидыванием всего, кроме R3 и C3) - около 1вольта
И то, и другое -

А если мерять на самом управляющем пине ардуины, то получается 0.35 В в вашей схеме и около 1В в моей. Вот это как-то не понятно...
Может ли такое статься, что в моем случае 1В дает не пин ардуины, а разряжающийся C1?

[sstvov]

Может ли такое статься, что в моем случае 1В дает не пин ардуины, а разряжающийся C1?

Наверно так и есть.
А тогда попробуйте в своей изначальной схеме выход ардуино через сопротивление на несколько килоом подключить к массе.

[ciroja]

Поочередно подключил в исходной схеме пин ардуины на землю через 10кОм, 1кОм и 330Ом. В итоге скачок напряжения при включении/ресете вместо 1В превратился соответственно в 0.55В, 0.41 В и 0.35В что в целом соответствует средему уровню громкости, близкому к минимуму или mute.
Полагаю, что вариант с 330Ом вполне решает проблему.

sstvov, qwerky - спасибо вам большое!