Автоматическая регулировка уровня громкости схема

Содержание

Основы электроакустики

Автоматическая регулировка громкости (АРГ) — довольно экзотическая функция, иногда вводимая в супергетеродинные приемники. Однако чаще АРГ осуществляется только в усилителях низкой частоты (УНЧ). Для этого в них вводится управляемый напряжением аттенюатор, на который подается выпрямленный сигнал с выхода усилителя. Если этот сигнал возрастает, то коэффициент передачи аттенюатора уменьшается — это снижает колебания уровня выходного сигнала. Такой способ нередко используется в магнитофонах и магнитолах для нормализации сигналов, поступающих с микрофона и других источников. Там такая система обычно называется АРУЗ — автоматическая регулировка уровня записи.

Схема автоматической регулировки громкости (АРГ) широко используется в радио- и других связных приемниках для обеспечения относительно постоянного уровня громкости на выходе независимо от уровня принимаемого сигнала. Выходной уровень громкости, поддерживаемый системой АРГ, устанавливается регулятором громкости. Когда приемник перестраивают со станции с высоким уровнем сигнала на удаленную станцию с низким уровнем сигнала, разность амплитуд поступающих сигналов будет автоматически выравниваться, так же, впрочем, как и в случае, если имеет место явление замирания сигнала. Системы АРГ работают в широком диапазоне изменений уровней принимаемых сигналов, хотя при приеме очень мощных сигналов местной станции и очень слабых сигналов удаленной станции диапазон корректирования этой системы может оказаться недостаточным.

Системы автоматической регулировки громкости обеспечивают уровень смещения для транзисторов в каскадах радиочастоты и ПЧ в зависимости от уровня поступающего сигнала. Поэтому при приеме мощного сигнала смещение автоматически изменяется и соответственно уменьшаются коэффициенты усиления каскадов усиления, корректируя тем самым уровень выходного сигнала. Аналогично этому при приеме слабых сигналов смещение изменяется таким образом, что коэффициент усиления каскадов повышается, выравнивая тем самым низкий уровень сигнала..

Амплитудно-модулированный сигнал поступает в детектор через два индуктивно связанных контура — входной (LiCi) и выходной (L2C2). Детектор АМ-сигналов работает так, как было описано выше. Диод выпрямляет радиочастотный сигнал, причем электроны протекают в направлении, показанном стрелкой; ток течет в обратном направлении. Конденсатор С3 отфильтровывает высокочастотные составляющие однополярных импульсов тока, протекающих через диод, вследствие чего через резистор R2 протекает ток звуковой частоты. Звуковой сигнал через конденсатор С5 поступает на базу первого транзисторного усилителя звуковой сигнал.

Выделяемое на резисторе R2 отрицательное напряжение через резистор R, ответвляется дчя использования схемой АРГ в качестве напряжения смещения Такое напряжение смещения не должно иметь составляющих сигнала звуковых частот, поэтому резистор fli и конденсатор С4 образуют сглаживающий фильтр, подавляющий колебания звуковой частоты. Емкость конденсатора С4 должна быть достаточно велика для шунтирования составляющих звуковых частот.

Если для функционирования АРГ требуется напряжение смещения положительной полярности, то диод детектора, включается в обратном направлении, что изменяет в свою очередь направление движения электронов и полярность напряжения на резисторе R2. При настройке на мощную станцию образующееся при этом напряжение смещения должно уменьшить коэффициент усиления каскадов. При этом следует учитывать, что если в каскаде усиления на радиочастоте и ПЧ используются я — р — n-транзисторы, то нормальное напряжение смещения, подаваемое в цепь базы, должно быть положительным по отношению к эмиттеру; в случае же использования р-n-р-транзисторов на базу подается отрицательное напряжение относительно эмиттера. Поскольку уменьшение прямого напряжения смещения биполярного транзистора приводит к уменьшению его проводимости, для снижения коэффициента усиления в случае n — р-n-транзисторов регулирующее напряжение смещения, снимаемое с выхода АРГ, должно уменьшать прямое смещение базы транзистора, т. е. делать его менее положительным

Источник

Автоматическая регулировка громкости

Рис. 7.10. Схема автоматической регулировки громкости.

На рис. 7.10 показана типичная схема АРГ. Амплитудно-мо-дулированный сигнал поступает в детектор через два индуктивно связанных контура — входной (LiCi) и выходной (L₂C₂). Детектор АМ-сигналов работает так, как было описано выше. Диод выпрямляет радиочастотный сигнал, причем электроны протекают в направлении, показанном стрелкой; ток течет в обратном направлении. Конденсатор С₃ отфильтровывает высокочастотные составляющие однополярных импульсов тока, протекающих через диод, вследствие чего через резистор R₂ протекает ток звуковой частоты. Звуковой сигнал через конденсатор С₅ поступает на базу первого транзисторного усилителя звуковой сигнал.

Выделяемое на резисторе R₂ отрицательное напряжение (его полярность указана на рис. 7.10) через резистор R, ответвляется дчя использования схемой АРГ в качестве напряжения смещения Такое напряжение смещения не должно иметь составляющих сигнала звуковых частот, поэтому резистор fli и конденсатор С₄ образуют сглаживающий фильтр, подавляющий колебания звуковой частоты. Емкость конденсатора С₄ должна быть достаточно велика для шунтирования составляющих звуковых частот.

Если для функционирования АРГ требуется напряжение смещения положительной полярности, то диод детектора, показанного на рис. 7.10, включается в обратном направлении, что изменяет в свою очередь направление движения электронов и полярность напряжения на резисторе R₂. При настройке на мощную станцию образующееся при этом напряжение смещения должно уменьшить коэффициент усиления каскадов. При этом следует учитывать, что если в каскаде усиления на радиочастоте и ПЧ используются я — р — n-транзисторы, то нормальное напряжение смещения, подаваемое в цепь базы, должно быть положительным по отношению к эмиттеру; в случае же использования р-n-р-транзисторов на базу подается отрицательное напряжение относительно эмиттера. Поскольку уменьшение прямого напряжения смещения биполярного транзистора приводит к уменьшению его проводимости, для снижения коэффициента усиления в случае n — р-n-транзисторов регулирующее напряжение смещения, снимаемое с выхода АРГ, должно уменьшать прямое смещение базы транзистора, т. е. делать его менее положительным (см. также гл. 3 и рис. 3.3 и 3.4).

Функционально схема АРГ аналогична схемам АРУ (автоматической регулировки усиления), используемым в телевизионных приемниках (см. разд. 7.9). В схемах АРУ регулируется амплитуда видеосигнала, поэтому термин «автоматическая регулировка громкости» здесь не применим. В некоторых радиоэлектронных устройствах, используемых в промышленности, применяются подобные схемы, однако их называют схемами автоматической регулировки уровня или автоматической регулировки амплитуды сигнала. Функционально они схожи со схемами АРГ и АРУ, которые рассматриваются в данной главе.

Источник

Схема электронных регуляторов громкости

С развитием стереотехники резко обострилась одна из проблем аналоговой аппаратуры — низкое качество и небольшой ресурс работы переменных резисторов, служащих регуляторами громкости. И если для моноаппаратуры еще можно подобрать переменный резистор на замену вышедшему из строя, то для стерео, особенно импортной, это практически нереально.

Электронные регулятор громкости

Найти “примерно такой же” резистор очень сложно даже в крупных городах. Причем чаще всего “ломаются” резисторы регуляторов громкости. Регуляторы тембра и баланса используются реже и служат гораздо дольше. К счастью, полный выход из строя сдвоенного (“стерео”) переменного резистора случается крайне редко. Обычно хотя бы один из резисторов полностью или частично исправен. И, “зацепившись” за эту часть регулятора. можно “вылечить” все устройство!

При этом даже не придется переводить систему в монофонический режим—достаточно просто добавить специальную микросхему электронного регулятора громкости. Такие микросхемы сравнительно дешевы, почти не искажают звук и практически не требуют подключения внешних элементов. С их помощью автор в свое время вернул жизнь не одному десятку различных магнитол, и ни один владелец не остался разочарованным.

Знать, как именно устроены подобные микросхемы — совершенно не обязательно (фактически, это операционный усилитель с электрически изменяемым коэффициентом усиления), нужно только помнить, что при уменьшении напряжения на регулирующем входе громкость обычно также уменьшается. И даже если переменный резистор “восстановлению не подлежит” — тоже не все потеряно. В таком случае можно использовать цифровой регулятор громкости, который управляется кнопками.

Такие регуляторы бывают двух типов: автономные и требующие использования дополнительного процессора. Первые (например, КА2250, ТС9153) регулируют только громкость. “Качество регулировки” — довольно скверное, но их стоимость сравнительно невелика. “Процессорные” регуляторы раза в два дороже автономных, но гораздо “круче”: и регулировка более линейная, и, помимо регулировки громкости, можно регулировать тембр, баланс, звуковые эффекты (псевдостерео — стерео из моносигнала, как у TDA8425 или псевдоквадра-стерео в микросхемах серии ТЕАбЗхх).

Есть также селектор каналов на входе и некоторые другие “примочки”. Но распространение таких регуляторов, даже несмотря на весьма выгодное соотношение цена- качество, ограничивает необходимость использования внешнего, заранее запрограммированного процессора. Специализированные запрограммированные процессоры для работы с подобными микросхемами автор в продаже не встречал.

Большинство микросхем с электронной регулировкой громкости предназначены для работы в кассетном магнитофоне. Они имеют пару чувствительных и малошумящих предварительных усилителей, пару усилителей мощности с электронной регулировкой громкости, и рассчитаны на низковольтное питание (1,8…6,0 В при потребляемом токе около 10 мА).

Схема регулятора громкости на микросхеме TA8119P

Таковы микросхемы ТА8119Р ф.TOSHIBA (рис.1) и ВАЗ520 ф.POHM(рис.2). Как видно из рисунков, отличаются они только количеством выводов, а электрические характеристики у них практически совпадают. Кстати, ИМС ТА8119 выпускается только в DIP-корпусе для монтажа в отверстия. а ВА3520 — в DIP- и SOIC-корпусах (соответственно, ВА3520 и BA3520F, последняя—для поверхностного монтажа). Расстояние между рядами выводов у ТА8119 и SOIC-версии BA3520F — 7,5 мм. у ВА3520 в DIP-корпусе —10 мм.

Цифровой регулятор громкости на BA3520

Операционные усилители (ОУ) внутри — обычные, с той лишь разницей, что некоторые резисторы обратной связи уже установлены в микросхеме. Выходной ток предварительных усилителей — несколько миллиампер, выходных — около сотни миллиампер. На рисунках указаны рекомендуемые схемы включения, но, в принципе, ОУ можно включать по любой стандартной схеме, за исключением, разве что, дифференциальной.

Если слишком большое усиление не требуется, предваритепьные уси- лители можно не использовать, подав входной сигнал непосредственно на выходные усилители (их коэффициент усиления при максимальной громкости — около 7). При этом входы предварительных усилителей желательно соединить с выходом REF микросхемы. Если использовать эти микросхемы для замены переменного резистора, сигнал на входы лучше подавать через резисторы сопротивлением около 100 кОм (для компенсации усиления выходных усилителей), как показано на рис.За.

И вообще, во всех схемах с использованием ВА3520 сигнал на входы оконечных усилителей лучше подавать через резисторы сопротивлением не менее 10 кОм. Это значительно уменьшает шумы на выходе (микросхема “не любит” слишком низкоомные источники сигнала), но выход предварительного усилителя микросхемы можно соединять со входом оконечного непосредственно. К ТА8119 это тоже относится, хотя выражено гораздо слабее.

Для более плавной регулировки громкости в микросхеме ТА8119Р и ВА3520, а также для устранения “шороха” при вращении движка переменного резистора, между движком и общим проводом рекомендуется включить конденсатор емкостью 1…10 мкФ (“+” к движку). При “частичной неисправности” переменного резистора (перегорела или истерлась дорожка возле одного из крайних выводов) можно “выкрутиться”, несколько усложнив схему.

Переменный регулятор громкости на резисторе, транзисторе, микросхеме

Если перегорел контакт, к которому подводится движок резистора для установки минимальной громкости, используется схема на рис.36 или рис.Зв. Здесь резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения. Но следует отметить, что напряжение в средней точке такого делителя никогда не уменьшится до нуля: при указанных номиналах резисторов оно превышает 0,3 В. т.е. “нулевая” громкость недостижима.

Для устранения этого недостатка в схему добавлен повторитель на транзисторе VT1. При таком напряжении он все еще закрыт (порог открывания — около 0.6 В). В схеме на рис.3б достичь максимальной громкости также невозможно из-за упомянутого выше падения напряжения на транзисторе (около 0,6 В). Поэтому лучше использовать схему, изображенную на рис.3в.

Источник питания (+5 В) должен быть стабилизированным — иначе громкость будет “плавать”. При настройке этой схемы, возможно, понадобится подобрать сопротивления R3 и R4 для получения максимальной громкости. Если же перегорел “верхний” вывод переменного резистора, схема для его “лечения” становится еще проще (рис.Зг). Источник питания тоже должен быть стабилизированным.

Но если переменный резистор “восстановлению не подлежит”, единственный выход — использование цифровых регуляторов. В принципе, такие регуляторы можно построить и на обычной цифровой логике, пропуская звуковой сигнал через микросхему цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). Подобные схемы неоднократно публиковались в отечественной литературе начала 90-х годов, но дешевле и удобней воспользоваться специализированной микросхемой, например, КА2250 (Samsung) или ТС9153 (Toshiba).

Регуляторы громкости на ЦАПе КА2250, ТС9153

Эти микросхемы — полные аналоги по электрическим характеристикам и цоколевке (рис.4), отличия только в названии. Они являются 5-битным стереоЦАПом (шаг регулировки — 2 дБ) с довольно скзерными характеристиками регулирования и не очень сложной схемой управления. Что радует — крайне низкие искажения. По этому параметру микросхемы практически не отличаются от переменного резистора, естественно, если амплитуда входного сигнала не превышает 1,5…2,0 В и правильно разведены “земли”.

Также предусмотрено “запоминание” уровня громкости при отключении питания, но в ячейке ОЗУ, т.е. для подпитки самой микросхемы нужна батарейка или конденсатор с малой утечкой.
Для нормальной работы этих микросхем требуется внешний источник образцового напряжения (UREF)- Если у источника сигнала (предварительного усилителя) есть свое UREF. тогда просто подводим его к выводам 4,13 микросхемы (рис.4а). Если же его нет, “сооружаем” внешний делитель напряжения (R1-R2- С1 на рис.4).

В обоих случаях напряжение на выводах 4 и 13 должно быть на 1…2 В меньше напряжения питания, но выше 1…2 В относительно общего провода. Напряжение UREF d каждом канале может быть разным. Собственно регулятор громкости состоит из пары резисторных матриц, коммутируемых через высококачественные полевые транзисторы.

На рисунке эти матрицы обозначены как постоянные резисторы. Для нормального функционирования микросхемы обе матрицы должны быть соединены последовательно и, желательно, через разделительный конденсатор (С4). Так как матрицы содержат только резисторы, то, в принципе, “вход” и “выход” можно поменять местами (что иногда можно обнаружить даже в “фирменных” изделиях), но лучше этого не делать.

Цифровая часть микросхем состоит из генератора с внешними частотозадающими элементами КЗ-С7, двух кнопок SB1, SB2 и коммутатора на диодах VD1, VD2. Громкость изменяется при нажатии и удерживании соответствующей кнопки. У микросхем имеется цифровой выход. Ток через этот выход изменяется от 0 до 1,3 мА (с шагом 0,1 мА) при уменьшении/увеличении громкости. Вывод 7 микросхем служит для “выключения” — при “нуле” на этом входе генератор отключается, а потребляемый микросхемами ток уменьшается до минимума.

“Регулирующая” часть микросхем при этом работает как обычно, но изменять громкость невозможно. Для того, чтобы при отключении питания микросхема “запоминала” уровень громкости, ее желательно подключать так, как показано на рис.46. При отключении питания напряжение на входах “Uпит” уменьшается до нуля, одновременно снижается напряжение на выводе 7, и цифровая часть микросхемы “отключается”.

Сама микросхема при этом питается через батарейку, ее заряда хватает на десятки лет. В принципе, использовать батарейку не обязательно — достаточно одного конденсатора емкостью более 1000 мкф, но даже самый лучший конденсатор не “продержится” более недели. Конденсатор С2 служит для начального сброса микросхемы при включении питания, поэтому он обязателен и должен располагаться в непосредственной близости от выводов питания микросхемы.

Источник