Как устроены регуляторы громкости и тембра в аудиотехнике. Какие бывают типы регуляторов. Как работают аналоговые и цифровые схемы управления звуком. Какие преимущества и недостатки у разных вариантов регуляторов.
Принцип работы регуляторов громкости и тембра
Регуляторы громкости и тембра являются важными элементами любой аудиосистемы, позволяющими настраивать звучание под конкретные условия и предпочтения слушателя. Их основные задачи:
- Регулятор громкости — изменение общего уровня громкости звука
- Регулятор тембра — коррекция частотной характеристики звукового сигнала
Принцип работы регулятора громкости заключается в изменении коэффициента передачи звукового тракта. Это может осуществляться как аналоговыми (потенциометры), так и цифровыми (цифро-аналоговые преобразователи) методами.
Регуляторы тембра обычно разделяются на:
- Регулятор низких частот (НЧ)
- Регулятор высоких частот (ВЧ)
- Регулятор средних частот (СЧ) — в более сложных схемах
Их работа основана на избирательном усилении или ослаблении определенных частотных диапазонов звукового сигнала.
Основные типы регуляторов громкости
Существует несколько распространенных типов регуляторов громкости:
- Аналоговые потенциометры — самый простой и распространенный вариант
- Дискретные переключатели на резисторах
- Специализированные микросхемы
- Цифровая обработка сигнала микропроцессором
Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки. Аналоговые потенциометры просты и недороги, но подвержены шумам и износу. Цифровые регуляторы обеспечивают высокую точность, но требуют сложных схем.
Схема регулятора громкости на дискретных элементах
Рассмотрим простую схему регулятора громкости на дискретных элементах:
- Используется потенциометр номиналом 10-100 кОм
- Сигнал подается на один крайний вывод потенциометра
- Другой крайний вывод заземляется
- С среднего вывода снимается ослабленный сигнал
Данная схема проста в реализации, но имеет недостатки в виде нелинейности регулировки и возможных шумов при вращении потенциометра.
Цифровой регулятор громкости
Современные цифровые регуляторы громкости имеют ряд преимуществ:
- Высокая точность регулировки
- Отсутствие шумов и искажений
- Возможность дистанционного управления
- Сохранение настроек в памяти
Принцип работы цифрового регулятора заключается в умножении цифрового звукового сигнала на коэффициент усиления, задаваемый пользователем через микроконтроллер. Это позволяет добиться высокой точности и повторяемости настроек.
Особенности регуляторов тембра
Регуляторы тембра позволяют корректировать амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) звукового сигнала. Основные типы:
- Пассивные — на основе RC-цепей
- Активные — с использованием операционных усилителей
Пассивные регуляторы просты, но вносят потери сигнала. Активные обеспечивают лучшие характеристики, но требуют питания. Часто используются многополосные эквалайзеры для более точной настройки АЧХ.
Применение регуляторов в аудиотехнике
Регуляторы громкости и тембра широко применяются в различной аудиоаппаратуре:
- Домашние аудиосистемы
- Автомобильные аудиосистемы
- Профессиональное звуковое оборудование
- Портативные аудиоплееры
В профессиональной технике часто используются многополосные параметрические эквалайзеры, позволяющие точно настраивать звучание. В бытовой технике обычно применяются более простые двух- или трехполосные регуляторы тембра.
Современные тенденции в разработке регуляторов
Современные тенденции в разработке регуляторов громкости и тембра включают:
- Переход на цифровые схемы управления
- Интеграцию функций регулировки в системы цифровой обработки сигналов (DSP)
- Разработку «умных» алгоритмов автоматической настройки звучания
- Применение систем автоматической регулировки громкости
Это позволяет добиться более высокого качества звучания и удобства для пользователя. Например, системы автоматической регулировки громкости могут подстраивать уровень звука в зависимости от уровня внешних шумов.
Выбор оптимального регулятора для конкретного применения
При выборе оптимального регулятора громкости и тембра следует учитывать:
- Тип аудиосистемы (бытовая, профессиональная)
- Требования к качеству звучания
- Необходимый функционал (количество полос эквалайзера и т.д.)
- Совместимость с другими компонентами системы
- Стоимость и сложность реализации
Для простых бытовых систем часто достаточно базовых аналоговых регуляторов. В профессиональной технике обычно применяются сложные цифровые системы обработки звука с широкими возможностями настройки.
Регулятор громкости на реле для самодельной аудиоаппратуры
Почти у любой аудиоаппаратуры есть ручка или кнопки, задействовав которые, можно изменить громкость музыкальной песни или передачи, которая играет в данный момент. За ручкой или кнопками скрывается устройство, которое называется регулятором громкости. Или кратко РГ. Об одной реализации данного устройства напишу под катом.
Регуляторы громкости бывают четырех типов:
1. Аналоговые потенциометры:
2. Дискретные переключатели на резисторах:
3. Специализированные микросхемы:
4. Обработка цифрового сигнала микропроцессором c последующим выводом звука на ЦАП:
Каждое из технических решений имеет свои плюсы и свои минусы. Устройство из обзора — представитель 2 группы — дискретный переключатель. Резисторы переключаются тут не переключателем, а восемью специальными сигнальными реле. Переменный резистор на плате никак не связан со звуковым трактом.
Фотографии устройства:
Чипы:
Питание тут два переменных напряжения по 12В. Можно и просто обойтись постоянным стабилизированным напряжением в 12В. Для этого выпаять два диода-выпрямителя (используют двухполупериодный выпрямитель), стабилизатор напряжения и установить необходимые перемычки.
Потребление у устройства такое:
Для питания будет использоваться трансформатор мощностью 4,5 Ватт:
Доработка
Когда подключил устройство для тестов к звуковой карте, то в некоторых положениях регулятора получил дисбаланс каналов:
Решил отпаять резисторы на обратной стороне платы, проверить их сопротивления и заменить резисторы у которых были не одинаковые значения на обоих каналах:
Измерения
Условия.
На вход РГ на один канал подается сигнал синус 1кГц Vpp (разница напряжений между макс и мин синуса) =4.8 Вольт с генератора сигналов. Выход РГ подключен к звуковой карте EMU0204. На ней измеряем уровень сигнала в децибелах относительно полного сигнала, поданного на звуковую карту.
Так же на выход РГ на этот канал подключен осциллограф. По нему смотрим уровень сигнала Vpp. На второй канал не подаем сигнал. Подключаем три тестера в режиме измерения сопротивления. Измеряем сопротивление между землей и входом, между входом и выходом, между выходом и землей. См схему на переключателях реле — по схеме понятно, как это все работает. Одновременно могут быть переключены несколько реле (хоть все 8):
На переменный резистор закрепляем бумажный круг с разметкой в 360 градусов и стрелкой.
Итоговая конструкция:
Проводим измерения и результат заносим в таблицу:
Выводы из таблицы:
1. Входное сопротивление меняется в зависимости от положения РГ.
2. Смотрим график:
Очень похоже на линейный потенциометр. Если смотреть в dB тогда:
Вывод — это РГ годиться для УНЧ с небольшим коэф. усиления (10-12 раз по напряжению) — т.е. маломощным (до 30 Ватт). С таким УНЧ и планируется использовать РГ. В случае мощного УНЧ будем получать уже при небольшом повороте ручки от нуля мощный и громкий сигнал.
Итог тестов в RMAA
Первый столбец — подключение линейного выхода зв.карты EMU0204 к ее лин.входу
Второй — регулятор громкости на максимуме
Графики не стал размещать — они почти совпадают.
Особенности:
1. Сигнал на выход подается не сразу. Где-то через 2 секунды. При отключении сигнала звук пропадает сразу.
2.
Когда крутится регулятор — мигает один светодиод, шуршат реле (слышно). Второй светодиодные горит синим всегда — это индикатор питания.
3. 128 вариантов громкости по китайским расчетам (256 вариантов по другими расчетам)
Плюсы:
1. Два полностью независимых канала.
2. После доработки с балансом между каналами все ок.
3. Нет глюков обычных недорогих потенциометров Например: звук при нулевом положении РГ, разбаланс каналов, треск при вращении.
5. Работает нормально — без треска и щелчков в динамиках.
Минусы:
1.Флюс отмыт плохо. Я специально не отмывал. Буду отмывать вместе со всеми платами устройства.
2. Нестандартный штекер питания. Перепаял.
3. Разъемы вход-выход нет. Провода припаиваются сразу на плату.
4.
Реле шуршат сильно
5. Разное сопротивление устройства на входе.
6. Иногда при неудачном повороте ручки начинают бешено трещать реле. Это слышно. Нужно немного «довернуть» ручку.
7. На нулевой громкости вход УНЧ (выход РГ) не замкнут на землю. Фон не слышен — но «не по фэн-шую».
9. Необходимо отдельное питание для РГ.
Планирую купить +17 Добавить в избранное Обзор понравился
+50 +69
Всё о регуляторе громкости А.
Никитина (часть 1)Опубликовано: 3 ноября, 2011 • Рубрика: регуляторы громкости
Схема регулятора громкости, разработанного Алексеем Никитиным, была опубликована в журнале «Радиохобби» №2 за 2002 год, в статье «Регуляторы громкости в Hi-Fi аппаратуре». Автор рассмотрел и провел сравнительный анализ известных и широкоприменяемых на данный тот момент вариантов построения регуляторов громкости, а так же привёл описание регулятора собственной разработки на основе резистивных звеньев.
В литературе и Интернете подобные схемы часто называют лестничными регуляторами громкости. Также устройство можно отнести к электронным регуляторам, так как управление осуществляется цифровой схемой (от кнопок или валкодера) без обычных потенциометров.
Схема регулятора
Оригинальная схема регулятора громкости Никитина представлена на рисунке:
увеличение по клику
Регулятор состоит из 7 звеньев с ослаблением сигнала на 1дБ, 2дБ, 4дБ, 8дБ, 16дБ, 32дБ, 64дБ.
В результате мы получаем регулировку с шагом 1дБ и глубиной 128 дБ, что более чем достаточно для регулятора громкости. Так как звенья согласованы друг с другом, то включение-выключение какого-либо звена не оказывает влияния на соседние звенья.
К сожалению, в статье не приводилась принципиальная схема блока управления реле, а лишь упоминалось, что изначально схема была построена на простой логике, а в дальнейшем использовался микроконтроллер.
Достоинства регулятора громкости Никитина
- малое влияние на звук при использовании качественных комплектующих
- плавность регулировки. Причём, как шаг регулирования, так и глубину можно менять достаточно просто (добавляя или убирая звенья).
- при использовании высокоточных резисторов регулятор имеет высокую идентичность регулировки в каналах, чего не скажешь об обычных переменных резисторах.
- возможность построения многоканального регулятора громкости с высокой идентичностью каналов.
Недостатки схемы
- требуются высокоточные и, соответственно, дорогие (для многих труднодоставаемые) резисторы,
- невозможно сделать тонкомпенсацию,
- чтобы не было щелчков при регулировании громкости, к реле есть определённые требования.
- в оригинальной статье отсутствовала схема управления регулятором,
- для обеспечения плавности регулировки громкости требуется точное согласование с сопротивлением нагрузки.
Продолжение следует….
Похожие статьи:
- Регулятор громкости с дистанционным управлением.
- Всё о регуляторе громкости А.Никитина (часть 6) — говорят, что царь ненастоящий…
- Всё о регуляторе громкости А. Никитина (часть 3)
- Всё о регуляторе громкости А. Никитина (часть 4) — новая версия.
- Всё о регуляторе громкости А. Никитина (часть 2)
Следите за новостями портала:
|
Спамеры, не тратьте своё время — все комментарии модерируются!!!
All comments are moderated!
Список схем управления тоном и громкостью
home :: audio :: Регулятор тембра и громкости
Google Реклама
Парафазный тон-контроллер
Это уникальное свойство делает конфигурацию «парафаза» интересной, если нужно отрегулировать только высокие или низкие частоты — невозможно отрегулировать оба одновременно! По сути, разница в настройках регуляторов тембра определяет наклон частотной характеристики и степень коррекции низких/высоких частот.
Схема сама по себе проста, основана на двух цепях C1-C2-C3/R9.-R10-R11 и C5-C6-C7/R12-R13-R14…. [подробнее]
Цифровой регулятор громкости
Эту схему можно использовать для замены ручного регулятора громкости в стереоусилителе. В этой схеме нажимной переключатель SW1 управляет работой обоих каналов в прямом направлении (увеличение громкости), в то время как аналогичный переключатель SW2 управляет работой в обратном направлении (уменьшение громкости) обоих каналов. Здесь используется легко доступная ИС от Dallas Semiconductor, DS1669…. [подробнее]
Схема цепи автоматического управления громкостью
Чтобы получить хорошее воспроизведение звука на разных уровнях прослушивания, должны быть необходимы различные настройки регуляторов тембра, соответствующие хорошо известному поведению человеческого уха. Фактически, чувствительность человеческого уха изменяется нелинейно во всем слышимом диапазоне частот, как показано на кривых Флетчера-Мансона.
… [подробнее]
10-полосный графический эквалайзер
Схема графического эквалайзера, выделяет десять регулировочных потенциометров, каждый из которых воздействует в заданной области частот, центральная частота которых воздерживается на октаву (двойную), от центральных частот соседних с ней областей. Каждый блок имеет общие материалы с остатком и отличается только емкостью конденсаторов, составляющих фильтр в каждом блоке…. [подробнее]
6-полосный графический эквалайзер
Эквалайзер-2 представляет собой схему графического эквалайзера с 6 полосами регулирования. Каждая полоса регулируется потенциометрами РВ1-6, т.е. для лучшего оптического отображения регулировок фейдером. Это не означает, что мы не можем заменить его просто потенциометром. В центре регулятора потенциометра усиление равно нулю (плоское), а в конце имеет +/- 15 дБ, повышение или отсечка соответственно.
Для стерео работы предполагается два раза…. [подробнее]
5-полосный графический эквалайзер
Другой блок графического эквалайзера. пять полос. Основное отличие от других схем в том, что я использую вместо микросхемы транзистор и источник питания, повышающий напряжение +/- 24 В постоянного тока, что обеспечивает низкий уровень искажений и большие пределы перегрузки. С помощью переключателя S1 мы можем изолировать эквалайзер. внутри или кроме операции, оставляя музыкальный сигнал без изменений…. [подробнее]
3-полосный эквалайзер
Классическая схема трехполосной регулировки тона, с помощью которой мы можем регулировать низкие, средние и высокие частоты акустического сигнала. Усиление/срез можно регулировать в диапазоне ± 18 дБ/окт. В схеме питание ± 15В, но можно и с одним питанием +9до +30… [подробнее]
Эквалайзер с параметрической серединой
Схема представляет собой естественное расширение блока баланса Mic-Line, но может быть адаптирована к любой другой аудиосхеме.
Он состоит из двух блоков: A) классического блока низких/высоких частот и B) параметрического блока средних частот. Оба блока также могут использоваться автономно или каждый отдельно, с необходимым буферным блоком, от предыдущего и последующего контуров…. [подробнее]
Автоматическое исчезновение звука
Эта схема предназначена для того, чтобы голос был слышен над музыкой. Полезно для ди-джеев, для небольших радиостанций, для выступлений над музыкой, в магазинах и т. д. Также мы можем его использовать в приложениях, которые мы хотим обработать каким-либо устройством с помощью голоса. Как бы то ни было, схема стала прогнозом для стереофонической музыки и монофонического микрофона, но ее можно модифицировать и адаптировать к потребностям или к тому использованию, которое мы хотим, его мы используем…. [подробнее]
Стереопредусилитель с регулировкой тембра
Много раз нам приходилось использовать простую схему предусилителя с небольшим количеством компонентов и удобством изготовления.
В этой схеме используется операционный усилитель. Motorola, TCA5550, который содержит двойной усилитель, как выходы для регулировки громкости, баланса, высоких и низких частот. Эта регулировка всех параметров стала линейкой монофонических линейных потенциометров, значительно увеличивая простоту изготовления. Размещение этих потенциометров должно быть как можно ближе к IC1, чтобы минимизировать шум. Схема не требует большого тока, чтобы она работала…. [подробнее]
Автоматическая регулировка громкости
Чтобы получить хорошее воспроизведение звука на разных уровнях прослушивания, должны быть необходимы различные настройки регуляторов тембра, соответствующие хорошо известному поведению человеческого уха. Фактически, чувствительность человеческого уха изменяется нелинейно во всем слышимом диапазоне частот, как показано на кривых Флетчера-Мансона.
Простой подход к этой проблеме можно реализовать, вставив схему в каскад предварительного усилителя, способную автоматически изменять частотную характеристику всей аудиоцепи в зависимости от положения ручки управления, чтобы поддерживать идеальные условия прослушивания при различных уровнях прослушивания.
…. [подробнее]
Простой цифровой регулятор громкости
Этот цифровой регулятор громкости не изнашивается и практически не создает шумов в цепи. Вместо этого громкость регулируется нажатием кнопок ВВЕРХ и ВНИЗ. Эта простая схема станет отличным дополнением к любому домашнему аудиопроекту…. [подробнее]
Цепь регулировки тембра низких и высоких частот
LM1036 представляет собой управляемую постоянным током схему тона (низкие/высокие частоты), громкости и баланса для стереоприложений в автомобильных радиоприемниках, телевизорах и аудиосистемах. Дополнительный управляющий вход позволяет легко выполнять компенсацию громкости. Четыре управляющих входа обеспечивают управление функциями низких, высоких частот, баланса и громкости посредством подачи постоянного напряжения от системы дистанционного управления или, в качестве альтернативы, от четырех потенциометров, которые могут быть смещены от источника питания, регулируемого стабилитроном, предусмотренного в цепи.
… [подробнее]
Цепь регулировки низких частот и громкости Предусилитель.
мы делаем этот предусилитель для ручного управления АЧХ общего звукового сигнала. В этом руководстве есть объяснение двух схем, а для лучшего понимания встроено видео. Здесь мы используем очень мало компонентов, и все они легко доступны на рынке.
Детали
Всем привет, рад вас снова видеть здесь. Сегодня в этом уроке мы собираемся создать схему предусилителя без использования каких-либо транзисторов или интегральных схем. Эта схема предусилителя сможет контролировать и регулировать низкие, высокие частоты и громкость вручную.
В этом уроке мы делаем две схемы предварительного усилителя (бас, высокие частоты и регулятор громкости). Я покажу вам, чем обе схемы отличаются друг от друга. В разделе встроено видео Youtube, так что мы можем легко сравнить обе схемы.
Предусилитель:
Это сложная схема, которая используется для изменения звукового сигнала перед его подачей на главный усилитель мощности.
Потому что звуковой сигнал состоит из множества частотных кривых вверх-вниз. Для баса нам нужен низкочастотный сигнал вместо высокочастотного, поэтому высокая частота отсекается схемой. Точно так же в высоких частотах нам нужна высокая частота для лучшего отклика. Вот почему мы разрабатываем предусилитель, чтобы общий сигнал (басы, высокие частоты и громкость) можно было регулировать.
Это прототип печатной платы для той же схемы.
Компоненты схемы:
Для платы моноусилителя:
Для платы стереоусилителя:
Принципиальная схема:
Загрузите все файлы, относящиеся к этому проекту.
Gerber-файлы:
Скачать все файлы отсюда.
Описание схемы:
Здесь мы используем три потенциометра (два на 100к и один на 50к). потенциометрами 100k мы можем настроить низкие и высокие частоты. Уровень громкости можно регулировать с помощью потенциометра 50k. В этой схеме мы будем использовать только пассивные компоненты, поэтому проект значительно упростится.
В этой схеме используются полиэфирные пленочные конденсаторы 100 нФ и резисторы 1 кОм 0,25 Вт. Мы можем выбрать некоторые близкие значения к ним.
Чтобы сделать эту схему совместимой со стереоусилителем, мы должны использовать двойные стереопотенциометры, и тогда все компоненты удваиваются.
Результат:
Изучив эту схему и немного пошумив, все идет хорошо, но пассивные компоненты не в состоянии срезать частотную кривую так, как хотелось бы, поэтому я передумал и взялся за прототип печатной платы.
*Приведенная выше схема очень хороша и будет работать нормально, для получения дополнительной информации следуйте следующей схеме.
Для этого я нашел несколько схем в Интернете, а затем сделал соответствующие схемы. На этот раз мы отправили наши файлы в JLCPCB, чтобы получить лучший прототип платы.
Gerber-файлы:
Загрузите все файлы отсюда.
Компоненты схемы:
Описание схемы:
это схема стереофонического предусилителя, с помощью которой мы можем очень профессионально управлять басами, высокими частотами и громкостью звукового сигнала. Эта схема имеет хорошую частотную характеристику. Все компоненты, используемые здесь, легко доступны на онлайн- или офлайн-рынке. Эта схема в основном следует тем же явлениям, что и выше, но с одним изменением шага.
Чтобы включить транзисторную схему, мы должны подать +12 вольт на эту схему.
Результат:
Звук в целом хороший, никакого гудения нет. Для лучшего отклика мы можем использовать высококачественные конденсаторы и резисторы.
Больше схем и подробное описание смотрите на нашей странице в Instagram. Эта схема может быть изменена для достижения наилучших результатов, а пока оставайтесь с нами.
Проектирование и изготовление печатных плат:
Мы можем изготовить печатную плату дома или использовать макетную плату для разработки этой схемы, но для повышения производительности и простоты мы создали схему с помощью EasyEDA, а затем заказали печатную плату в JLCPCB 9.0003
Я внес некоторые изменения в схему печатной платы, изначально она была сделана компанией Electro India, поэтому вся заслуга принадлежит ему.
Видео:
Это видео информация об этом проекте.
В этом видео есть вся информация о пайке и размещении компонентов. Посмотрите это видео, чтобы послушать звук динамика и басы.
JLCPCB: …
Подробнее »
Посмотреть все подробности
Изображение 1-й схемы.pngсодержит изображение 1-й схемыПортативная сетевая графика (PNG) — 646,96 КБ — 29.08.2021 в 18:27 | Предварительный просмотр | Скачать |
Изображение второй цепи. png содержит изображение 2-й схемыПортативная сетевая графика (PNG) — 386,79 КБ — 29.08.2021 в 18:27 | Предварительный просмотр | Скачать |
2D вид 2-й контур спереди. png содержит изображение 1-й схемы in2dПортативная сетевая графика (PNG) — 179,05 КБ — 29.08.2021 в 18:27 | Предварительный просмотр | Скачать |
громкость высоких частот. png содержит изображение 1-й схемыПортативная сетевая графика (PNG) — 106,71 КБ — 29.08.2021 в 18:27 | Предварительный просмотр | Скачать |
принципиальная схема. pngПортативная сетевая графика (PNG) — 54,02 КБ — 29.08.2021 в 18:27 | Предварительный просмотр | Скачать |
Посмотреть все 10 файлов
- 6 × потенциометр
- 2
×
до н.
