Меню

Схема регулятора громкости никитина

Схема регулятора громкости никитина

РГ Никитина

В своей предыдущей статье о модернизации усилителя Kenwood я упоминал о замене регулятора громкости на более качественный. В роли такого был выбран уже хорошо зарекомендовавший себя лестничный аттенюатор им. А.Никитина. Так как устройство пользуется популятростью у любителей хорошего звука, выкладываю описание моего опыта его повторения.

aleyer (www.diyaudio.ru)

Автор: aleyer

Не буду вдаваться в многословные описания различных способов организации регулировки громкости в усилителе, скажу, что по совокупности характеристик, регулятор по схеме А. Никитина является одним из самых интересных вариантов. При использовании хороших комплектующих и правильно разведенной платы, он обеспечивает меньшее влияние на сигнал, чем популярные потенциометры, имеет постоянное входное сопротивление, больше ступеней регулировки, чем дискретные регуляторы типа DACT и большую надежность в аварийных ситуациях (как например подача с источника половины питающего напряжения, что однажды случилось у меня), чем электронные регуляторы. Есть и еще один плюс. Плату с регулятором громкости можно расположить непосредственно у платы УМ, а органы управления вывести на переднюю панель, не беспокоясь о возможных наводках на длинные провода и не усложняя конструкцию „удлинителем“ для вала потенциометра.

Авторское описание регулятора и принцип его работы находятся в СТАТЬЕ, опубликованной в журнале РадиоХобби 2/2002г. В статье очень доходчиво описано устройство РГ, однако не приведен способ управления релюхами. При желании можно собрать схему управления регулятором с применением логики, но мне больше по душе микроконтроллеры. Остановился я на представителях семейства ATtiny. Преимущество управления при помощи МК, заключается в том, что можно выбрать и реализовать в прошивке любой способ управления громкостью: кнопками, с пульта дистанционного управления, при помощи потенциометра, либо энкодера.

По моему мнению, самыми оптимальными являются 2 варианта: при помощи потенциометра и пульта ДУ. Кнопки на передней панели усилителя не позволяют быстро изменить уровень громкости на значительную величину, в отличие от потенциометра, который за секунду можно повернуть на любой угол. Управление при помощи энкодера, по сравнению с потенциометром, лишает пользователя одного удобства — с потенциометром всегда видно, какой у усилителя выбран уровень громкости, даже без дополнительной индикации и при выключенном усилителе. Ну а пультом ДУ можно пользоваться на расстоянии, этот плюс очевиден.

В моем случае, главным условием была максимальная компактность готового устройства. На плате должны были размещаться 6 реле, а также 2 микросхемки: микроконтроллер, через который будет совершаться управление реле, и 7-канальный драйвер реле ULN2003. Естественно, варианты установки микросхем в DIP корпусах были изначально отброшены из соображений экономии места на плате. Вторым условием было то, что для управления устройством предполагалось использовать родную ручку регулятора громкости, правда, уже с другим потенциометром, также максимально компактным. В качестве МК был выбран ATtiny44A в корпусе SO14, так как он идеально подходил для проекта, как по расположению пинов, так и по наличию АЦП, который нужен для реализации управления громкостью при помощи потенциометра. ATtiny24 также подходил, но разница в цене была минимальна, поэтому выбрал МК с большим объемом памяти. Старые версии чипов (без буквы А) также подходят.

В итоге получились такие схемки:

1 — лестничный аттенюатор с управлением на МК

Схема РГ Никитина

2 — стабилизированное питания для реле и микросхем

Схема стабилизированного питания для РГ Никитина

Cхемы можно также скачать в проекте EAGLE.

Первым, что было готово, стала прошивка для МК. Управление осуществляется при помощи подключаемых к плате одиночного потенциометра с линейной характеристикой (например на 10кОм). Для предотвращения щелчков в колонках при изменении уровня громкости применен алгоритм, который заключается в том, что при переключении реле сначала включаются те, которые устанавливают новый уровень громкости ослабляя сигнал, а через пару миллисекунд выключаются предущие. Это не помогло на 100% избавиться от щелчков, они есть, но настолько тихие, что при нормальном использовании незаметны. Более того, если плавно крутить ручку потенциометра, когда играет музыка, то громкость изменяется очень плавно. В прошивку также был добавлен код для управления громкостью при помощи пульта ДУ стандарта RC5 (кнопками vol+, vol- и mute). Сам приемник для пульта (TSOP4838) впоследствии успешно разместился под передней панелью без необходимости его доработки.

Читайте также:  Регулятор для батареи отопления сломался

Алгоритм работы, заложенный в прошивке, достаточно прост. При включении выставляется уровень громкости в соответствии с положением ручки потенциометра. Если пользователь покрутил ручку потенциометра – громкость меняется. Если воспользовался регулировкой громкости с пульта ДУ – громкость также соответственно изменяется. Пока ручку не трогают, используется уровень громкости, выставленный с пульта. После процедуры изменения уровня громкости (то есть переключения реле) я поставил задержку для того, чтобы при кручении ручки потенциометра реле беспорядочно не переключались. Величину задержки я выбрал на слух, так чтобы реле не переключались ни слишком часто, ни слишком редко.

Далее была разведена плата под рекомендованные многими, как одни из лучших для этого применения, реле Fujitsu-Takamisawa RY12W-K и SMD-резисторы. Разводка платы далеко не идеальна, и уж тем более не универсальна, но главным условием были минимальные размеры и ради этого чем-то пришлось пожертвовать. Впрочем, я постарался учесть все рекомендации по питанию МК. Крепление платы внутри усилителя сделано при помощи двух штырьков от разъема, одной стороной они запаиваются в плату РГ, второй — в плату усилителя. Соединение входа, выхода и сигнальной земли платы РГ с платой усилителя — при помощи МГТФ сечением 0,35мм², которые идут прямо между плат. Как вариант, можно совместить платы РГ и селектора входов и разместить их непосредственно у (или на) входных разъемах RCA. Платы я заказал на производстве, все-таки, это того стоит.

РГ Никитина

РГ Никитина

Что касается диапазона регулировки громкости, стандартные варианты, когда 6 реле обеспечивали ослабление с шагом в 1дБ в диапазоне от 0 до -63дБ, либо в 2дБ в диапазоне от 0 до -127дБ, показались мне неудачными. Максимальное ослабление в -127дБ чрезмерно, а в -64дБ, по крайней мере для меня, недостаточно, так как я люблю слушать музыку ночью, с уровнем где-то в -80..-70дБ. Проверить это мне помог плеер Foobar2000, в котором можно регулировать громкость, имея перед глазами текущий уровень громкости, выраженный в дБ (громкость на усилителе во время этого теста устанавливается на максимум). После недолгих размышлений было выбрано простое и гениальное решение проблемы: шаг увеличивался в 1,5 раза. Таким образом, ступени характеризуются ослаблением в -1,5 -3 -6 -12 -24 и -48дБ, а максимальное ослабление составило 94,5дБ. Необходимые номиналы резисторов для РГ рассчитывались в Excel, а на практике получались путем запараллеливания пар из 1%-х резисторов типоразмера 1206.

Для выполнения логарифмического закона регулирования, необходимо что бы входные сопротивления регулятора и усилителя мощности были равны. Этого можно добиться пересчетом резистивной матрицы под необходимое входное сопротиление регулятора, либо впаиванием параллельно выходу РГ резистора необходимого номинала (например, при сопротивлениях РГ 10кОм и усилителя 100кОм необходимо впаять резистор 11кОм). Увеличивать сопротивление РГ не стоит, так как через контакты реле в этом случае будет проходить слишком малый ток, что может привносить искажения в сигнал. Хочу отметить, что рекомендуется использовать более качественные резисторы, чем обычные толстопленочные, с более высокими показателями стабильности и большей точностью (тонкопленочные, MELF), но мне не удалось достать нужные номиналы. Резисторы по сопротивлению следует подбирать в пары. Я поленился это сделать и в результате получил при определенном уровне громкости (когда включено только одно реле) ощутимый перекос баланса.

Читайте также:  Регулятор печки для nissan note

Ниже представлена таблица с номиналами резисторов для РГ входным сопротивлением 10кОм. Для пересчета под другое сопротивление можно воспользоваться прилагаемым Excel-калькулятором.

Источник

Forum v-mire.net

Темы в форуме

  • 27-янв Re: Эквалайзер за и против.
  • 02-ноя Регулятор громкости с ДУ, дисплеем и переключением каналов
  • 11-июл А если подключать акустику обычным медным кабелем 220?
  • 04-авг Регулятор громкости им. А.Никитина
  • 10-апр Какая внешняя звуковая карта лучше подойдет для ноутбука?

Отблагодарить финансово наш проект v-mire.net

COMPOV — Ремонт компьютерной техники

Регулятор громкости им. А.Никитина

Аватара пользователя

Регулятор громкости им. А.Никитина

Сообщение Alex » 04 авг 2019, 15:53

В 2002 году Алексей Никитин опубликовал статью с использованием реле в регуляторах громкости. То есть переключение резисторов происходит с помощью реле и таким образом меняется громкость.

Недавно на diyaudio.ru нашел очень замечательную реализацию регулятора громкости Никитина. Управление платой автор реализовал на микроконтроллере и на мой взгляд получилось очень интересная штука.

«Алгоритм работы, заложенный в прошивке, достаточно прост. При включении выставляется уровень громкости в соответствии с положением ручки потенциометра. Если пользователь покрутил ручку потенциометра – громкость меняется. Если воспользовался регулировкой громкости с пульта ДУ – громкость также соответственно изменяется. Пока ручку не трогают, используется уровень громкости, выставленный с пульта. После процедуры изменения уровня громкости (то есть переключения реле) я поставил задержку для того, чтобы при кручении ручки потенциометра реле беспорядочно не переключались. Величину задержки выбрана так чтобы реле не переключались ни слишком часто, ни слишком редко.»

Вот схема, она достаточно простая с двумя питаниями: 5 вольт для микроконтроллера и 12 вольт для реле.

Я заказал изготовление плат здесь и попробую повторить этот регулятор громкости. И расскажу что получилось в результате.

Источник



Практическая аудиофилия — Регулятор Громкости (РГ)

При построении усилителя возник вопрос: Как реализовать Р егулятор Г ромкости (РГ)?

Аудиофилы не воспринимают никакой РГ кроме «регулятор громкости Никитина», который по своей сути является управляемым аттенюатором, где контакты реле замыкают/размыкают резисторы в делителях. Самые завёрнутые используют 7 и ли 8-разрядные, хотя на практике за глаза хватает и 6! Мне приходилось слышать усилитель с таким регулятором — при переключении громкости в дополнение к механическому треску переключающихся реле ещё и в колонках отчётливо слышны «щелчки» . да.. ослабление сигнала качественное, но уж очень некомфортное в работе! И это мне такой не нужен! Я пойду другим путём!

Происходит это потому, что при замыкании/размыкании контакта происходит «дребезг».. У плохих реле его много, у очень дорогих его мало, но он всё равно есть, ибо его не может не быть — Законы физики отменить нельзя.

Процесс дребезга при соударении контактов может быть представлен следующим образом . В момент t = 0 произошло соприкосновение контактов (точка А), в цепи появился ток, напряжение на контактах упало до нуля и началось смятие материала и торможение контакта. В точке В подвижный контакт остановился. Началось упругое восстановление материала контактов и обратное движение подвижного контакта. Если бы материал был абсолютно упругим, то контакт восстановился бы до первоначального, практически же будет наблюдаться некоторая остаточная деформация. В точке С упругое восстановление материала контактов прекратилось, но подвижный контакт по инерции продолжает отходить. Происходит разрыв контактов. Ток в цепи становится равным нулю, напряжение на контактах восстанавливается. Контакт отходит на расстояние xк и под действием контактной пружины снова замыкается (точка D). Происходит повторное смятие материала и его восстановление, и так — несколько раз с затухающей амплитудой. В цифровой технике это «лечится» подключением конденсаторов, но в звуковом тракте они будут работать как фильтр нижних частот, подавляя высокие частоты, а значит этот способ не допустим!
Вот так дребезг выглядит визуально на экране осциллографа
Смотреть позже Поделиться Посмотреть на //www.youtube.com/embed/fykq4xcgqiM?start=24&wmode=opaque

Читайте также:  Дискретные регуляторы с тау

Инженеры уже давно решили эту проблему, и создали интегральный РГ Никитина, работающий абсолютно по такомуже принципу — цифровые потенциометры

Т.к. чувствительность человеческого уха к уровню звукового давления, или силе звука, изменяется в соответствии не с линейным, а с логарифмическим законом, то и регулятор громкости должен изменять уровень входного сигнала по логарифмическому закону ! Для цифрового потенциометра это можно реализовать программно! Для этого всего лишь надо «прыгать» по шкале кодов через 1дБ! А чтобы рассчитать эти коды я воспользуюсь расчетами для РГ Никитина att_calc.xls

В случае переменного резистора делитель будет выглядеть следующим образом, а ослабление А (дБ) при условии Rinput = Rload будет рассчитыватсья по следующей формуле:

Т.к. сумма R1+R2 всегда должно давать Rload , в формулу забиваем R2=Rload-R1 и задачу будем решать с помощью функции EXEL » подбор параметра «. Задаем установить в требуемое ослабление в ячейку » дБ » изменяя ячейку R1, а зная номиналы резисторов, можно высчитать коэффициент положения потенциометра и, соответственно, цифровой код ЦАП
Остаётся главный вопрос. а сколько бит достаточно для реализации цифрового логарифмического РГ? Какой выбрать?
В итоге для ЦАП 8. 16 бит получаются следующие ряды значений ослабления входного сигнала от 0 до -100дБ
Жёлтым цветом я выделил ячейки в которых происходит изменение кода без повторения
(по клику откроется полная таблица):

Для удобного визуального восприятия посмотрим на их в виде графика (по клику откроется подробный график):

разницы не заметно. Кривые лежат друг на друге. Рассмотрим крупнее диапазон ослабления (100%-70%)

разницы практически не заметно. Кривые снова лежат друг на друге! Рассмотрим крупнее диапазон ослабления (100%-90%)

до 94% разницы никакой вообще — рассмотрим крупнее диапазон ослабления (100%-94%)

до 99% разница практически не существенная! Углубляемся и рассмотрим крупнее диапазон ослабления (100%-99%)

до 99,60% (-48дБ) ослабления входного сигнала разница практически не существенная и 8битный ЦАП с лёгкостью справится с этой задачей!

так что получается? все эти биты нужны для того чтобы плавно с дискретностью 52 шага регулировать ослабление в пределах 0,4% от 100 до 99,6% ?

ПОКАЖИТЕ МНЕ ЭТУ ТВАРЬ, СПОСОБНУЮ ЭТО УСЛЫШАТЬ.

Что касается ЦАП с разрядностью 12-16бит то они до 99,90% идут практически «ноздря в ноздрю»!

с дискретностью ЦАП разобрались. а что с самым главным инструментом? Что способно услышать наше ухо?
А вот что: Как доказал Александр Щербин между порогом слышимости и болевым порогом человек различает всего

300 элементарных скачков ощущения громкости. Причём на разных частотах это количество разное. т.е. глубина дискретизации нашего уха всего 8бит.

Вот теперь, аудиофилы, Вам с этим жить! 🙂

Таким образом считаю что 8-битного ЦАП будет более чем достаточно и останавливаю свой выбор на 8-битном AD8403 !

В диапазоне от 0дБ (N=000) до -30дБ (N=247) коды будут изменяться через 1дБ (как ни странно это полностью закрыло РГ Никитина на 6 релюшках), а оставшиеся 6 как получится. Вот этот ряд чисел, пользуйтесь! 🙂

-100дБ (N=255)
-54дБ (N=254)
-44дБ (N=253)
-40дБ (N=252)
-37дБ (N=251)
-35дБ (N=250)
-33дБ (N=249)
-32дБ (N=248)
-30дБ (N=247)
-29дБ (N=246)
-28дБ (N=244)
-27дБ (N=243)
-26дБ (N=242)
-25дБ (N=240)
-24дБ (N=238)
-23дБ (N=236)
-22дБ (N=233)
-21дБ (N=230)
-20дБ (N=227)
-19дБ (N=223)
-18дБ (N=219)
-17дБ (N=214)
-16дБ (N=209)
-15дБ (N=202)
-14дБ (N=195)
-13дБ (N=187)
-12дБ (N=177)
-11дБ (N=167)
-10дБ (N=155)
-09дБ (N=142)
-08дБ (N=128)
-07дБ (N=113)
-06дБ (N=097)
-05дБ (N=081)
-04дБ (N=064)
-03дБ (N=047)
-02дБ (N=031)
-01дБ (N=015)
-00дБ (N=000)

Источник