AVT5237 - Cyfrowy potenciometr audio z impulsatorem.pdf

(712 KB) Pobierz

Elektronika Praktyczna

Projekty

Cyfrowy potencjometr

Dodatkowe materiały

na CD i FTP

Potencjometry służące do

regulacji siły głosu we

wzmacniaczu audio często

mają rozrzut parametrów

(nierównomierność rezystancji

obu ścieżek) powodujący

różnicę poziomów sygnału

audio. Doświadczeni audioile,

chcąc uniknąć tych problemów,

stosują w miejscu potencjometru

wielopozycyjny przełącznik

obrotowy ze starannie dobranymi

rezystancjami. Inną metodą

rozwiązania tego problemu

jest nasz projekt zbudowany

z użyciem doskonałego układu

MAX5440.

Rekomendacje: prezentowane

urządzenie poprawi własności

każdego wzmacniacza audio.

AVT

5237

stosują dzielniki zbudowane z rezystorów

przełączanych obrotowym przełącznikiem

lub przekaźnikami sterowanymi przez mi-

krokontroler. Oba te rozwiązania są bardzo

skuteczne i trwałe, ale drogie. Alternatyw-

nym rozwiązaniem może być używanie co-

raz lepszych i coraz bardziej popularnych

potencjometrów elektronicznych.

Część z nich wymaga stosowania ste-

rowników mikroprocesorowych, ale są takie,

które mają wbudowane układy sterowania.

Najczęściej są to styki klawiszy Głośniej i Ci-

szej . Takie sterowanie nie jest zbyt wygodne

i zdecydowanie lepiej reguluje się je, kręcąc

gałką, tak jak w klasycznych potencjome-

trach obrotowych. W cyfrowych systemach

sterowania można użyć obrotowego impul-

satora i taki element jest wykorzystywany do

regulacji poziomu sygnału w scalonym po-

tencjometrze cyfrowym MAX 5440 produko-

wanym przez irmę Maxim. Schemat ideowy

potencjometru z zastosowaniem tego układu

pokazano na rys. 1 .

AVt-5237 w ofercie AVt:

AVT-5237A – płytka drukowana

AVT-5237B – płytka drukowana + elementy

Nie tak dawno traił do mnie wzmacniacz

stereofoniczny, w którym był ewidentny pro-

blem z równomiernością wzmocnienia obu

kanałów. Ta usterka powodowała problemy

z lokalizacją sceny stereofonicznej. W czasie

słuchania wszystko było przesunięte w pra-

wą stronę. Dodatkowo efekt ten był bardziej

lub mniej słyszalny w zależności od ustawio-

nego poziomu głośności. Do diagnozowania

użyłem sinusoidalnego generatora częstotli-

wości akustycznych i dwukanałowego oscy-

loskopu. Zgodnie z wcześniejszymi podej-

rzeniami winny okazał się potencjometr siły

głosu. Różnice w rezystancji ścieżek opo-

rowych dla tego samego położenia suwaka

były na tyle duże, że powodowały opisany

wcześniej efekt. Scena stereofoniczna prze-

mieszczała się wraz ze zmianą kąta obrotu

ośki potencjometru. Oczywiście bez proble-

mu dało się to skorygować potencjometrem

balansu, ale korekcja musiała być różna dla

różnych poziomów głośności. To typowa bo-

lączka tańszych potencjometrów i jedynym

wyjściem jest wymiana na droższy, zwykle

lepiej wykonany. Jednak nawet uważane za

bardzo dobre niebieskie potencjometry irmy

Alps mają pewien rozrzut, co powoduje róż-

nicę poziomów sygnałów rzędu 3 dB.

Doświadczeni audioile, kiedy chcą mieć

pewność, że taka sytuacja się nie zdarzy,

Podstawowe informacje:

• Regulacja tłumienia w 32 krokach co 2 dB

• Zakres regulacji 0...–62 dB

• Wyciszanie MUTE >= –90 dB

• Stały poziom –12 dB po włączeniu zasilania

• Pojedyncze napięcie zasilające +5 V

Dodatkowe materiały na CD i FtP:

ftp://ep.com.pl , user: 17933 , pass: 5047v06p

• wzory płytek PCB

• karty katalogowe i noty aplikacyjne

elementów oznaczonych na Wykazie

elementów kolorem czerwonym

Projekty pokrewne na CD i FtP:

(wymienione artykuły są w całości dostępne na CD)

AVT-5206 Cyfrowy potencjometr audio

(EP 10/2009)

AVT-5185 Volumer – Elektroniczny

potencjometr audio (EP 5/2009)

AVT-945 Audioilski potencjometr i regulator

balansu (EP 8/2006)

AVT-5027 Audioilski potencjometr

elektroniczny (EP 9/2001)

AVT-369 Audioilski potencjometr

stereofoniczny (EP 2/1998)

AVT-2338 Potencjometr cyfrowy (EdW 1/1999)

2 Vpp, to jej ujemna połówka osiąga war-

tość –1 V względem masy. Taki sygnał jest

podawany na układy wejściowe potencjo-

metru i aby potencjometr mógł poprawnie

pracować, musi być zasilany symetrycznie

względem masy. Jest ono niezbędne, aby

układ mógł prawidłowo przenosić ujemne

względem masy połówki sygnału wejścio-

wego.

Układ MAX5440 ma dwie końcówki VSS

do podłączenia zasilania napięciem ujem-

Zasilanie

Przed użyciem jakiegokolwiek poten-

cjometru cyfrowego warto się zastanowić

nad układem zasilania. Sygnał wejściowy

podawany na wejście potencjometru jest

symetryczny względem masy układu i jego

napięcie mierzone względem masy może

mieć wartości dodatnie i ujemne. Jeżeli po-

damy na wejście sygnał sinus o amplitudzie

28

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2010

audio z impulsatorem

741701492.109.png

Cyfrowy potencjometr audio z impulsatorem

nym i VDD dla napięcia dodatniego wzglę-

dem masy GND. Ponieważ typowe napięcie

zasilania wynosi 5,5 V, to układ powinien

być zasilany napięciem ±2,7 V Sprawę kom-

plikuje konieczność dodatkowego zasilania

układów logicznych. Napięcie V logic może

mieć maksymalną wartość równą napięciu

na wyprowadzeniu VDD.

Stosowanie symetrycznego napięcia

zasilania ±2,7 V jest kłopotliwe w realiza-

cji. Musimy mieć źródło napięcia ujemne-

go i stabilizatory na nietypowe napięcia.

Szczególnie trudno będzie znaleźć scalony

stabilizator dla napięcia ujemnego. W więk-

szości układów, gdzie znajdzie zastosowanie

MAX5440, do dyspozycji jest pojedyncze

napięcie zasilania. Dlatego produ-

cent przewidział możliwość zasilania

napięciem pojedynczym. W takim

przypadku łączy się wyprowadzenie

VSS z masą układu GND. Unikamy

w ten sposób zasilania napięciem sy-

metrycznym, ale pojawia się na nowo

problem przenoszenia ujemnych połówek

sygnału wejściowego. Można go rozwiązać,

dodając do sygnału wejściowego składową

stałą równą połowie wartości napięcia zasi-

lania. Jeżeli potencjometr zasilimy zapięciem

+5 V, to do sygnału trzeba dodać składową

+2,5 V. Wtedy dla sygnałów o maksymalnej

amplitudzie zbliżonej do napięcia zasilania

ujemne połówki sygnału nie będą miały po-

tencjału niższego niż potencjał masy.

dancji wejściowej 47 kV zbudowany w opar-

ciu o podwójny wzmacniacz operacyjny

NE5532 (U3 na rys. 1). Sygnał wejściowy po

oddzieleniu ewentualnej własnej składowej

stałej (kondensatory C11 i C12) jest poda-

wany na wejścia odwracające

wzmacniacza operacyjnego.

Wymagana składowa stała

jest dodawana do sygnału

wyjściowego przez podanie

napięcia równego połowie na-

pięcia zasilania pobieranego

z wyjścia MIDBIAS układu

U4 na wejścia nieodwracające

wzmacniaczy operacyjnych.

Sygnał z układu wejściowego

jest podawany na wejście H0

i H1 potencjometru.

Układ wejściowy

Dodanie składo-

wej stałej można zre-

alizować z użyciem

wzmacniacza ope-

racyjnego. W urzą-

dzeniu zastosowano

układ wzmacnia-

cza odwracającego

o wzmocnieniu wy-

noszącym 1 i impe-

Potencjometr MAX5440

MAX5440 jest zasilany po-

jedynczym napięciem +5 V.

Żeby ograniczyć przenikanie

zakłóceń z części cyfrowej,

zasiliłem część cyfrową (na-

pięcie V logic ) i część analogową

(napięcie VDD) napięciami uzyskiwanymi

z dwóch oddzielnych stabilizatorów 7805.

Również masy (cyfrowa i analogowa)

zostały na płytce rozdzielone i elek-

trycznie połączone zworką J5 (musi

być zwarta).

Typowa rezystancja samego poten-

cjometru wynosi ok. 40 kV. Dla nas

bardzo ważna jest tolerancja regulacji

w obu torach. W porównaniu z me-

chanicznymi odpowiednikami jest

bardzo dobrze. Producent zapewnia,

że różnice nie są większe niż ±0,25 dB.

Zniekształcenia harmoniczne wynoszą

rys. 1. Schemat ideowy potencjometru

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2010

29

741701492.120.png

741701492.131.png

741701492.142.png

741701492.001.png

741701492.012.png

741701492.023.png

741701492.034.png

741701492.045.png

741701492.055.png

741701492.065.png

741701492.066.png

741701492.067.png

741701492.068.png

741701492.069.png

741701492.070.png

741701492.071.png

741701492.072.png

741701492.073.png

741701492.074.png

741701492.075.png

741701492.076.png

741701492.077.png

741701492.078.png

741701492.079.png

741701492.080.png

741701492.081.png

741701492.082.png

741701492.083.png

741701492.084.png

741701492.085.png

741701492.086.png

741701492.087.png

741701492.088.png

741701492.089.png

741701492.090.png

741701492.091.png

741701492.092.png

741701492.093.png

741701492.094.png

741701492.095.png

741701492.096.png

741701492.097.png

741701492.098.png

741701492.099.png

741701492.100.png

741701492.101.png

741701492.102.png

741701492.103.png

741701492.104.png

741701492.105.png

741701492.106.png

741701492.107.png

741701492.108.png

741701492.110.png

741701492.111.png

741701492.112.png

741701492.113.png

741701492.114.png

741701492.115.png

741701492.116.png

741701492.117.png

741701492.118.png

741701492.119.png

741701492.121.png

741701492.122.png

741701492.123.png

741701492.124.png

741701492.125.png

741701492.126.png

741701492.127.png

741701492.128.png

741701492.129.png

741701492.130.png

741701492.132.png

741701492.133.png

741701492.134.png

741701492.135.png

741701492.136.png

741701492.137.png

741701492.138.png

741701492.139.png

741701492.140.png

741701492.141.png

741701492.143.png

741701492.144.png

741701492.145.png

741701492.146.png

741701492.147.png

741701492.148.png

741701492.149.png

741701492.150.png

741701492.151.png

741701492.152.png

741701492.002.png

741701492.003.png

741701492.004.png

741701492.005.png

741701492.006.png

741701492.007.png

741701492.008.png

741701492.009.png

741701492.010.png

Projekty

Tab. 1. Pozycja suwaka i tłumienie

Pozycja

Tłumienie dB

Tab. 2. Sposób sygnalizacji tłumienia przez diody LED

Zakres

tłumienia [dB]

Sygnalizacja LED (1=dioda świeci się)

LED0 LED1 LED2 LED3 LED4

0

0

1

–2

0 do –8

1

1

1

1

1

2

–4

–10 do –18 1

1

1

1

0

…

…

–20 do –28 1

1

1

0

0

6(POR)

-12

–30 do –38 1

1

0

0

0

…

…

–40 do –52 1

0

0

0

0

30

–60

–54 do MUTE 0

0

0

0

0

31

–62

Mute

>=90

Wykaz elementów

rezystory: (SMD, 1206)

R1...R6: 330 V

R8...R11: 47 k V

kondensatory:

C3...C8, C14, C16, CB: 100 nF (ceram., SMD,

1206)

C13: 1 M F/35 V (tantalowy)

C1, C2, C11, C12: 1 M F/63 V (MKT)

C9, C10, C15, CA: 10 M F/16 V (elektrolit.)

C6: 2200 M F/16 V

Półprzewodniki:

D1: dioda LED 3 mm czerwona

D2...D5: dioda LED 3 mm zielona

D7...D10: 1N4007

U1, U2: UA7805

U3: NE5532

U4: MAX5440

Inne:

Impulsator ECW1J-B24 Bourns

Płytka drukowana

Listwa goldpinów

rys. 2. Podłączenie impulsatora

nia, ograniczając pobór prądu do 0,5 MA. Po

ponownym przejściu wejścia !SHND w stan

wysoki suwaki powracają na pozycje usta-

wione przed wymuszeniem uśpienia układu.

Potencjometr jest wyposażony w układ

wyciszania trzasków pojawiających się

w czasie regulacji tłumienia. Ten układ dzia-

ła poprawnie, gdy potencjały wyprowadzeń

H0 i H1 są równe potencjałom L0 i L1. Po-

nieważ „wejścia” H0 i H1 potencjometrów

mają potencjał wyprowadzenia MIDBIAS,

wyprowadzenia L0 i L1 muszą mieć też ten

potencjał i dlatego zostały połączone w tym

wyprowadzeniem. Jeśli warunek równego

potencjału nie jest spełniony, to potencjo-

metr generuje bardzo wyraźne zakłócenia

w trakcie regulacji.

Zmiana położenia suwaków potencjome-

trów jest wykonywana w dwóch trybach wy-

bieranych stanem wejścia !MODE. Wejście

!MODE jest wewnętrzne, połączone z zasila-

niem V logic . Po włączeniu zasilania potencjo-

metr ustawia się w trybie regulacji poziomu

sygnału. Każde opadające zbocze na wejściu

!MODE powoduje sekwencyjne przełączanie

pomiędzy regulacją poziomu a regulacją ba-

lansu.

Impulsator (enkoder obrotowy) jest

podłączany do wyprowadzeń !RENCODEA

i !RENCODEB ( rys. 2 ). Obracanie ośką im-

pulsatora w prawo w trybie regulacji pozio-

mu sygnału zmniejsza tłumienie (poziom

sygnału się zwiększa). Po osiągnięciu pozycji

zerowej (tab. 1) dalsze obracanie w tym kie-

runku nie powoduje żadnego efektu. Obraca-

nie ośką w lewo zwiększa tłumienie. Po osią-

gnięciu pozycji 32 dalsze obracanie w tym

kierunku nie przynosi efektu.

Oba wejścia przeznaczone do połączenia

z impulsatorem są wewnętrznie podciągnię-

te do V logic przez rezystory 45 kV. W czasie

obrotu stany na wejściach muszą być stabil-

ne przez co najmniej 20 ms, a odstęp pomię-

dzy kolejnymi zmianami stanów powinien

mieć co najmniej 40 ms. Ten warunek jest

spełniony, gdy na ośkę jest założona typowa

gałka. Szybkie kręcenie samą ośką może po-

wodować nieprawidłowe działanie układu

detekcji kierunku obrotu.

W trybie balansu można wyrównać

różnym ustawieniem suwaków nierów-

nomierność wzmocnienia całego toru ste-

reofonicznego. Do sygnalizacji trybu volu-

me/balance jest używane wyjście MODE

(LED_MODE – rys. 1). Czerwona dioda D6

sygnalizuje świeceniem tryb regulacji ba-

lansu. W trakcie normalnej pracy powinna

być zgaszona.

Do natychmiastowego wyciszenia (zwar-

cia suwaków z masą) przeznaczone jest

wejście !MUTE. Podobnie jak przy przełą-

czaniu trybów, sekwencyjne pojawianie się

opadającego zbocza powoduje sekwencyjne

włączanie i wyłączanie wyciszania. Ponow-

ne zwarcie !MUTE do masy ustawia suwaki

potencjometrów do poprzedniej pozycji.

W stan wyciszania można wprowadzić,

kręcąc ośką w lewo. Po osiągnięciu kroku 31

około 0,006% dla sygnału sinusoidalnego

o f=1 kHz i U=1 Vrms przy maksymalnym

poziomie głośności (suwaki H0 i H1 zwarte

z wyjściami W0 i W1). Kolejnym istotnym

parametrem jest separacja kanałów, która

według danych producenta wynosi 100 dB.

Jak widać na podstawie podanych parame-

trów, z użyciem układu MAX5440 można

zbudować potencjometr cyfrowy o bardzo

dobrej jakości.

Potencjometr ma charakterystykę loga-

rytmiczną i może być regulowany w 31 kro-

kach z rozdzielczością 2 dB ( tab. 1 ).

Po włączeniu zasilania (POR) suwak

ustawia się zawsze na pozycji 6 i tłumienie

wynosi –12 dB. Brak pamięci nastaw jest

podstawową wadą większości potencjome-

trów bez sterownika mikroprocesorowego.

Aby potencjometr pamiętał nastawy, musi

być cały czas zasilany. Ograniczenie po-

bieranej mocy jest możliwe dzięki wejściu

!SHDN. W trakcie normalnej pracy na tym

wejściu powinien być stan wysoki (równy

V logic ). Po wymuszeniu na !SHDN stanu ni-

skiego suwaki ustawiają się w pozycję zwar-

cia z masą i układ przechodzi w stan uśpie-

rys. 3. regulacja balansu

30

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2010

741701492.011.png

741701492.013.png

741701492.014.png

741701492.015.png

741701492.016.png

741701492.017.png

741701492.018.png

741701492.019.png

741701492.020.png

741701492.021.png

741701492.022.png

741701492.024.png

741701492.025.png

741701492.026.png

741701492.027.png

741701492.028.png

741701492.029.png

741701492.030.png

741701492.031.png

741701492.032.png

741701492.033.png

741701492.035.png

741701492.036.png

741701492.037.png

741701492.038.png

741701492.039.png

741701492.040.png

741701492.041.png

741701492.042.png

741701492.043.png

741701492.044.png

741701492.046.png

741701492.047.png

741701492.048.png

741701492.049.png

741701492.050.png

Cyfrowy potencjometr audio z impulsatorem

rys. 4. Schemat montażowy

(tłumienie –62 dB) następny impuls w tym samym kierunku całkowicie

wycisza sygnał.

Poziom ustawionego sygnału może być sygnalizowany za pomocą

5 diod LED sterowanych podłączonych do wyjść LED0...LED4. Ponie-

waż jest tylko 5 diod, a pozycji potencjometru 33 (łącznie z MUTE),

do każdej zich jest przypisany określony zakres tłumienia ( tab.2 ).

Te same diody są używane do sygnalizacji w trakcie regulacji ba-

lansu. Po przełączeniu w tryb regulacji, gdy oba kanały są ustawione

równo, świeci dioda D2. Przy kręceniu w prawo balans przesuwa się

w kierunku kanału prawego, a przy kręceniu w lewo w kierunku ka-

nału lewego.

Na wyjściach potencjometru włączono kondensatory sprzęgające

usuwające zsygnału składową stałą. Przy podłączeniu potencjometru

trzeba przeanalizować zasadność stosowania kondensatorów sprzęga-

jących na wejściu iwyjściu. Jeżeli sygnał zwyjścia potencjometru jest

podawany na wejście wzmacniacza mocy, który ma swoje konden-

satory sprzęgające, to kondensatory na wyjściu potencjometru trzeba

pominąć i zamiast nich wlutować zworki. Podobnie jak w przypadku

kondensatorów wejściowych. Należy unikać szeregowego łączenia

kondensatorów obecnych w układzie wzmacniacza ina płytce poten-

cjometru, ponieważ ma to negatywny wpływ na przenoszone pasmo

częstotliwości.

Montaż iuruchomienie

Schemat montażowy zamieszczono na rys.4 . Większość elemen-

tów jest lutowana na umownej stronie elementów. Po przeciwnej stro-

nie są montowane diody LED i impulsator. Po zmontowaniu trzeba

na wejściu !SHDN wymusić stan wysoki przez zwarcie z napięciem

+5 VD dostępnym na pinie złącza J4. Jest to niezbędne, bo wejście

!SHDN nie ma rezystora podciągającego. Należy również zewrzeć

zworkę J5 łączącą masę analogową icyfrową.

Potencjometr zasilamy napięciem przemiennym o minimalnej

wartości 7 V, doprowadzonym do zacisków złącza ZS1. Kręcąc ośką

impulsatora, sprawdzamy poprawność – najpierw regulacji tłumienia

sygnału, apotem regulacji balansu. Prawidłowo zmontowany ipodłą-

czony potencjometr powinien działać od razu.

Zmontowane urządzenie było testowane ze wzmacniaczem zbu-

dowanym zwykorzystaniem wzmacniacza LM1786 zrodziny Overtu-

re igłośnikami Tannoy Mercury M2 . Przy sterowaniu sygnałem zprze-

twornika DAC AVT5188 jakość dźwięku była bez zastrzeżeń. Szcze-

gólną uwagę zwracałem na brak szumów i słyszalnych zniekształceń

oraz na współbieżność wzmocnienia kanałów.

tomasz jabłoński, eP

tomasz.jablonski@ep.com.pl

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2010

31

741701492.051.png

741701492.052.png

741701492.053.png

741701492.054.png

741701492.056.png

741701492.057.png

741701492.058.png

741701492.059.png

741701492.060.png

741701492.061.png

741701492.062.png

741701492.063.png

741701492.064.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

AVT1026 - Elektroniczna klepsydra.pdf (458 KB)
AVT1022 - Migająca lampa dużej mocy.pdf (238 KB)
AVT1016 - Tester tranzystorów bipolarnych.pdf (207 KB)
AVT1025 - Prosty podwajacz napięcia.pdf (199 KB)
AVT1015 - Przystawka do miernika uniwersalnego.pdf (214 KB)

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin