В большинстве регуляторов громкости низкочастотного сигнала используют аналоговые плавные регуляторы на базе операционных усилителей или транзисторных схем. В ряде регуляторов применяют принцип дискретного управления величиной выходного сигнала, причем дискретность установки уровня выбирается, как правило, равной 3 дБ. Это обусловливается тем, что такой дискрет уровня удобен для прослушивания музыкальных программ. Однако для качественной перезаписи фонограмм требуется изменение уровня сигнала в меньшем диапазоне. Один из возможных путей преодоления этих трудностей — применение преобразователей код-напряжение, коммутируемых электронными переключателями. Но в этом случае неоправданно возрастают габаритные и стоимостные показатели такого узла. Немаловажное значение имеют и показатели надежности и трудоемкости наладочных работ изготовляемого узла. Более простой путь решения этого вопроса — использование микроэлектронных цифроаналоговых преобразователей, например, серии 572. Эта серия обладает низкой потребляемой мощностью, совместимостью со стандартными ТТЛ и К.МОП уровнями, возможностью работы от одного источника питания.
В предлагаемом регуляторе громкости изменение уровня сигнала осуществляется посредством схемы управления, построенной с использованием устройства управления реверсивным цифровым счетчиком. Изменяемый цифровой код подается на входы цифроаналогового преобразователя со схемой коррекции. Для контроля за изменением цифрового кода, а следовательно, и уровнем выходного сигнала служит схема индикации, построенная на реверсивном счетчике и дешифраторе двоичного кода в семисегментный код светодиодных матриц.
Рис. 1. Принципиальная схема регулятора
Принципиальная схема регулятора изображена на рис. 1. Регулятор позволяет изменять уровень выходного сигнала ивых в интервале частот от 20 Гц до 150 кГц с коэффициентом гармоник не более 0,01 % при входном сигнале 1 В. Шаг изменения уровня сигнала соответствует значению 50 мВ. Выходное напряжение изменяется от 0 до 5 В. Неравномерность АЧХ устройства в полосе частот от 20 Гц до 150 кГц не более ±0,5 дБ. Величина выходного напряжения индицируется цифровым кодом на табло двух семисегментных индикаторов типа АЛС 333 Б. Изменение уровня сигнала осуществляется с помощью двух кнопок «Pf» и «F|». Собственно преобразователь уровня сигнала собран на 10-разрядном умножающем ЦАП К572ПА1А, который является универсальным структурным звеном ЦАП и управляется цифровым кодом. Все элементы ЦАП выполнены в одном кристалле, размещенном в 16-выводном металлокерамическом корпусе. В состав кристалла входят: прецизионная резистивная матрица R-2R, токовые ключи на МОП транзисторах и входные инверторы, обеспечивающие управление ключами от стандартных уровней цифрового сигнала. Микросхема работает с прямым параллельным двойным кодом. Для ее функционирования необходимы: внешний источник опорного напряжения, роль которого выполняет входной сигнал звуковой частоты (вывод 15 — вход) и выходной операционный усилитель DA1, который подключается инвертирующим входом к выводу 1 DD10 и тем самым обеспечивается отрицательная обратная связь, и двоичный закон распределения токов в ветвях резистивной матрицы при равенстве потенциалов выводов 1 и 2 DD10. Неинвертирующий вход ОУ соединен с выводом 2 и 3 на «землю» (аналоговую). Отличительная особенность схемы данного ОУ заключается в возможности поддержания с высокой точностью большого значения коэффициента усиления при замкнутой цепи отрицательной обратной связи. Малые температурные дрейфы обеспечиваются внутренним включением входных транзисторов дифференциального каскада ОУ. Балансировка симметричности работы усилителя осуществляется за счет резистора R26, который позволяет получить симметричную характеристику усиления и снизить коэффициент нелинейных искажений.
Отличительной особенностью ЦАП К572ПА1А является возможность его работы в режиме независимости сопротивления открытых МОП транзисторов от амплитуды и направления протекающего тока, что позволяет изменять входное напряжение по амплитуде в широких пределах без нарушения линейности преобразования. Максимальное значение амплитуды переменного напряжения 5 В.
Управление токовыми ключами осуществляется реверсивными счетчиками DD8 и DD9, которые получают импульсы изменения состояния от устройства управления счетчиком DD1 — DD3 При кратковременном нажатии на кнопку «Ff» («F|») переключается триггер на элементах DD1.1,DD1.2 (DD2.1, DD2.2). Короткий отрицательный импульс, сформированный дифференцирующей цепью C1R21 (C2R22), через элементы DD1.3, DD1.4 (DD2.3, DD2.4) воздействует на вход +1 ( — 1) микросхем DD8, DD6 и переводит реверсивные счетчики в состояние, соответствующее большему (меньшему) на единицу числу. Выходные сигналы счетчика переключают входы DD10, увеличивая или уменьшая выходной сигнал. Состояния счетчиков DD6, DD7 дешифруются микросхемами DD4, DD5 и отражаются на индикаторах. Так как выход микросхемы DD7 (> 9< ) соединен со входом С этой микросхемы и одноименными входами DD8, DD9, а выход < 0> — через инвертор DD3.4 с их входами Ro, то при достижении состояний, соответствующих числам 99 (при нажатой «Ff») и 00 (при нажатой «FJ»), счетчик останавливается. При длительно нажатой кнопке «Ff» или «FJ» на выходе элемента DD3.1 устанавливается уровень логической 1 и конденсатор С4 начинает заряжаться через резистор R24. В момент, когда напряжение на конденсаторе достигает уровня логической 1 (примерно через 1,3 с), включается генератор на элементах DD3.2, DD3.3, и его импульсы с частотой около 8… 12 Гц следуют через элементы DD1.3, DD1.4 (DD2.3, DD2.4) и также поступают на выход -f- 1 { — 1) микросхемDD6, DD8, непрерывно изменяя состояние счетчиков DD6 — DD9, в сторону увеличения (уменьшения) соответствующего ему числа до предельного значения. Импульсы управления счетчиком одновременно поступают на узел индикации, который выполнен на счетчиках DD6,DD7, дешифраторах DD4, DD5 и светодиодных матрицах.
В электронном регуляторе использованы постоянные резисторы МЛТ-0,125; подстроечный резистор R26 СПЗ-19а; конденсаторы С1, С2 — КМ5, СЗ — С5 — К52-16.
Вместо указанных на схеме деталей можно использовать: АЛС324Б (HG1, HG2); КД102А — В, КД520А, КД521, КД522 (VD1); К50-16 (СЗ, С5); 140УД20, 140УД6, 140УД7, 140УД8, 153УД1, 574 УД 1, 574УД2 (DA1). Вместо всех микросхем 155 серии можно использовать 133 серию, но тогда придется внести небольшую корректировку, которая заключается в применении совместно с микросхемами 133 серии переходных колодок. Колодки содержат печатные дорожки под 133 серию, а дорожки контачат с колами, выведенными с противоположной стороны колодки и имеющими расположение размеров выводов 155 серии. Колодки с распаянными микросхемами и колами вставляются в отверстия, предназначенные для микросхем 155 серии в плате и пропаиваются.
Все детали размещены на плате из фольгированно-го стеклотекстолита СФ1-1,5. Монтаж перемычек на плате выполнен проводом МГТФ или ШБПВЛ. Чертеж печатной платы показан на рис. 2, а расположение элементов на ней — на рис. 3.
Налаживание регулятора начинают с проверки монтажа, затем проверяется работа счетчиков: при каждом нажатии на кнопку «Ff» или кнопку «FJ» показание индикаторов должно соответственно увеличиваться или уменьшаться на единицу. При длительном нажатии на эти же кнопки показания индикаторов должны нарастать или убывать до тех пор, пока они не окажутся равными 99 или 00. Работоспособность счетчиков указывает на работоспособность всей схемы управления.
Потенциальные возможности ЦАП 572ПА1А в данной схеме используются не полностью, так как он способен обеспечить 256 ступеней регулировки уровня громкости, но они ограничены до 100 ступеней двухразрядным десятичным индикатором. Недостаток, связанный с линейным законом регулирования уровня громкости, компенсируется большим количеством ступеней регулировки и возможностью быстрой регулировки при длительном нажатии кнопки.
Начальное состояние регулятора при включении питания соответствует нулевому уровню благодаря подключению выводов Д1, Д2, Д4 и Д8 микросхем DD6 — DD9 к «земле».
Питание электронного регулятора громкости осуществляется от двух источников. Операционный усилитель DA1 питается от двуполярного источника напряжения ± 5 В с током потребления 15 мА. Остальные элементы регулятора питаются от источника с напряжением 5 В с током потребления 350 мА. Допустимая пульсация напряжений источников питания не должна превышать 5 мВ.
Рис. 2. Чертеж печатной платы
Рис. 3. Расположение элементов на плате
Литература
- В помощь радиолюбителю: Сборник. Вып. 104/ Б. Колобов
Загрузка...