Схема. Четырехканальный блок регуляторов с микроконтроллерным управлением

      В последние годы радиолюбительское творчество получило заметное развитие благодаря применению технологий цифровой и интегральной микроэлектроники. Доступность элементной базы, программного обеспечения и других атрибутов радиолюбительской деятельности вывело на качественно новый уровень само понятие конструирования. Применение микроконтроллеров позволило достаточно просто решать на практике весьма сложные, ранее трудно выполнимые или вообще невыполнимые задачи по управлению аппаратурой. У радиолюбителя появилась возможность перераспределить усилия в направлении улучшения параметров, расширения функций, программных средств управления. Как правило, технологические достижения в конечном итоге ведут к уменьшению себестоимости аппаратуры при увеличении ее надежности и создании новых потребительских свойств.

      Вниманию читателей предлагается предварительный усилитель для УМЗЧ, работающий с сигналами от четырехканальной звуковой карты в персональном компьютере либо проигрывателей компакт-дисков форматов DVD и CD с декодерами многоканального звука.

      Для обеспечения качества воспроизведения, адекватного качеству звуковой карты компьютера, целесообразно применить в каналах УМЗЧ микросхемы TDA7294 в штатном включении [1] либо по описанию [2]. При явной простоте «обвязки», согласно паспортным данным, она обладает весьма высокими параметрами: максимальная выходная мощность — до 100 Вт, номинальный коэффициент нелинейных искажений — 0.01 %, ток покоя — около 30 мА.

      Как известно, для обеспечения соответствующего качества звуковоспроизведения в целом необходимо, чтобы высокими качественными показателями обладали все узлы тракта 34, и в особенности предварительный усилитель, существенно влияющий на уровень шумов в тракте.
      Проанализировав сведения из современных справочников по современным компонентам, автор провел несколько экспериментов с наиболее интересными из тех, которые можно купить в радиомагазинах, и выяснил, что микросхемы с аналоговым управлением (например, TDA1524) вообще не подходят для решения поставленной задачи по причине недостаточного отношения сигнал/шум.
      В результате была выбрана микросхема усилителя с электронным цифровым регулированием TDA7313 фирмы Thomson. Она имеет очень хорошие характеристики для аналогового тракта.

Основные технические характеристики
Полоса пропускания, Гц…..20…20000
Неравномерность АЧХ. дБ, в полосе 20… 12500 Гц. не более……,……………0,1
Соотношение (сигнал + шум)/шум, дБ, в полосе 20…20000 Гц……106
Максимальная амплитуда входных сигналов, В…………..2
Диапазон регулирования усиления, дБ………….-86…+20
Диапазон регулирования громкости, дБ…………..-55…О
Диапазон регулировки баланса правого/левого каналов, дБ…………….-31 …+20
Диапазон регулирования уровня НЧ, дБ…………-15…+15
Диапазон регулирования уровня ВЧ, дБ…………-12…+12
Разделение каналов, дБ, не менее…………..,…….90

      Громкость и баланс в каналах звуковоспроизведения регулируется микросхемой с шагом 1 дБ, а тембр — с шагом 1,5 дБ.
      В разработанном блоке регулировок установлено две таких микросхемы, образующие четырехканальный блок регуляторов. Микросхемами TDA7313 управляет по шине I2С микроконтроллер PIC16F84 фирмы Microchip. Настройки каждого из каналов сохраняются в энергонезависимой памяти контроллера.
      Для индикации режима работы регулятора используется жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) АС082 фирмы Amprie, который представляет собой двухстрочный матричный индикатор на 16 знакомест со встроенным контроллером HD44780 (аналог KS0066) и подсветкой. Также можно применить индикатор других производителей. Кнопки выбора входов расположены отдельно на субплате и имеют отдельную светодиодную индикацию.

      Программа, управляющая работой микроконтроллера, написана на ассемблере в среде MPASM фирмы Microchip. Программа работает следующим образом.
При включении питания контроллер инициализирует аудиоконтроллеры и загружает в них сохраненные установки. В рабочем состоянии на индикаторе в верхней строке отображается параметр, доступный для регулирования в данный момент, а нижней — его номинал в относительных единицах. Кроме традиционных регулировок, имеется возможность изменять продольный баланс раздельной регулировкой громкости фронтальных и тыловых каналов совместным нажатием на кнопки «▲» или «▼» и «◄» или «►». Выбор регулируемых параметров производится нажатием кнопки «МЕНЮ».

      После регулировок нажатием кнопки «МЕНЮ» (или через 5 с) производится переход в режим регулировки громкости.
      Для предотвращения зависания программы задействован таймер Watchdog.

      Принципиальная схема четырехканального электронного регулятора показана на рис. 1.
      Тактовую частоту контроллера задает кварцевый резонатор ZQ1 (4 МГц). Светодиоды HL1—HL3 предназначены для индикации выбранного входа (источника сигналов), а резисторы R1—R3 ограничивают ток этих индикаторов. На ЖК индикатор информационные сигналы поступают по четырехпроводной шине. Для экономии выводов контроллера кнопки управления S4—S8 включены через токоограничивающие резисторы R11—R15 параллельно с входами ЖК индикатора.

      Подстроечным резистором R16 можно установить желаемую контрастность изображения индикатора. Возможно, будет необходимо подобрать резистор R17 по рекомендуемому для подсветки конкретного индикатора току (70 мА). В микроконтроллере реализовано две раздельные шины I2С. В исходном состоянии резисторы R7—R10 устанавливают высокий уровень шины I2C

    Для более полной «развязки» цифровой и аналоговой частей блока желательно использовать отдельные источники питания для контроллера и микросхем регуляторов. При разводке печатной платы необходимо также разделять «общие» провода цифровых и аналоговых цепей. Конденсаторы, подключаемые к микросхеме TDA7313, желательно выбрать высококачественные: оксидные — Jamicon, Jensen или (при их отсутствии) — К50-35, а пленочные (С18—С25, С35—С42) — серий К72. К73.

      Для предотвращения паразитных наводок блокировочный конденсатор по питанию контроллера (СЗ) следует располагать как можно ближе к его выводам питания, по возможности с короткими выводами. Еще лучше распаять его непосредственно на выводах питания и общего провода.
      Если предполагается работа регулятора только в режиме стерео (с одной микросхемой TDA7313), то вывод 13 микроконтроллера нужно соединить с общим проводом через резистор сопротивлением 1 кОм и исключить резисторы R9. R10.
      Так как потребляемый устройством ток незначителен (около 50 мА), в качестве стабилизатора напряжения применены маломощные интегральные стабилизаторы напряжения 78L05 и 78L09.

      Рисунок печатной платы для двухканального регулятора (с одной микросхемой TDA7313) представлен на рис.2. Для четырехканального регулятора необходимо две такие платы, схема соединений на плате одинакова, для них разница лишь в нумерации соответствующих компонентов и внешних соединениях в блоке регулировок.
      Блок регулировок устанавливают непосредственно в корпусе используемого усилителя, но при этом придется соответственно переделать лицевую панель для кнопок управления и индикаторов. Монтаж сигнальных цепей при длине более 5 см выполняют свитыми или экранированными проводами.

Прилагаемые файлы:    preamp.zip   

ЛИТЕРАТУРА
1. Левашов Н. Простой УМЗЧ на микросхеме TDA7294. — Радио. 2001. № 3. с. 14.
2. Сырицо А. УМЗЧ    на    микросхеме TDA7294 — Радио, 2000, № 5, с. 19—21

А. НАРЧУК, К. ПЕЛИПЕНКО, г. Усть-Каменогорск, Казахстан
«Радио» №11 2004г.

Похожие статьи:
Лабораторный блок питания на микроконтроллере
Лабораторный источник питания с микроконтроллерным управлением
Цифровой регулятор мощности с дистанционным управлением
Часы-будильник-термометр с дистанционным управлением
Блок питания трансформатора Тесла с микроконтроллерным управлением
Музыкальный звонок на микроконтроллере
Таймер-терморегулятор на микроконтроллере
Схема таймера на микроконтроллере с удобным управлением
Двухканальный фазовый регулятор мощности на микроконтроллере