В теме рассмотрены цифровые регуляторы громкости - микросхемы LC7533 и LC7530. Обе микросхемы управляются кнопками, имеют тактовый генератор с возможностью изменения рабочей частоты и обеспечивают максимальное затухание сигнала за пятнадцать шагов регулирования.

На регулятор LC7530 адекватного технического описания найти не удалось. Поиск выдает некачественно отксерокопированный листок на японском языке. На радиолюбительских и технических сайтах в описании и характеристиках допущены неточности. Фактически, одни и те же ошибки дублируются разными сайтами. Напротив, на регулятор LC7533 подробный и удобный даташит, в котором все характеристики сведены в таблицы, в интернете имеется. У регулятора LC7530 есть выводы для подключения светодиодного индикатора, отображающего шаги регулирования, поэтому микросхема для меня представляла интерес и была приобретена. Регулятора LC7533 в наличии нет, но в интернете есть описание конструкции с этой микросхемой и демонстрационный ролик испанского радиолюбителя, рассказывающего про собранный регулятор и его работу с УМЗЧ.

Исходя из выше сказанного, было решено сделать свое подобие даташита на эти интересные микросхемки, подробно исследовать особенности регулятора LC7530, а его технические характеристики занести в таблицы. В первой части темы показаны технические характеристики микросхемы LC7533 и описание собранной конструкции, переведенное с помощью он-лайн переводчика с испанского языка (надеюсь, автор не обидится за использование его материала). Во второй части речь идет о характеристиках и особенностях микросхемы LC7530. Приводится схема применения регулятора в микрофонном усилителе с АРУ, а также схемы преобразователей, позволяющих отображать шаги регулирования в других форматах.

 

 

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. Микросхема LC7533.

Когда мы создадим аудио усилитель, мы будем использовать линейный или логарифмический потенциометр для управления громкостью усилителя. Хотя это экономическое решение, также верно, что он имеет свои ограничения с точки зрения качества и функциональности. Одной из наиболее распространенных проблем в управлении с потенциометрами, безусловно, будет шум; Это вызвано механическим износом из-за обычного использования усилителя, а также частиц пыли, которые могут попасть внутрь потенциометра. Чтобы решить эту проблему, лучше всего построить схему, которая позволяет нам управлять громкостью аудио усилителя в цифровом виде. Цифровые элементы управления имеют большое преимущество в том, что они способны управлять сигналами, не вызывая в них электрический шум; также используются кнопки, имеющие более длительный срок службы, чем потенциометры. Для цифрового контроля громкости мы можем найти множество альтернатив; к сожалению, некоторые интегральные схемы, предназначенные для этой функции, трудно найти в местных магазинах электроники. Для этой схемы цифрового регулятора мы выбрали интегральную схему, которая на рынке уже несколько лет, и которая является частью цифрового управления громкостью во многих аудио оборудованиях AIWA с 90-х годов. Это интегральная схема 16-контактного LC7533 в DIP-корпусе, изготовленной фирмой SANYO, и которая использует очень мало электронных компонентов вокруг него.

 

ПРОДУКТ:

Микросхема LC7533 - электронный регулятор громкости с питанием 3V

ПРИМЕНЕНИЕ:

Затухание сигнала

 ОСОБЕННОСТИ: 

  1. CMOS-процесс 3V типовое применение. 
  2. Операция «вверх/вниз» выполняется с помощью переключающего входа. 
  3. 4-разрядный 16-ступенчатый счетчик. Шаг 6 устанавливается отдельным входом (INIT). 
  4. Имеется вывод от центра регулировки. 
  5. Максимальное затухание: -60 дБ или менее. •
  6. Кривая затухания: Псевдокривая А. Одновременная регулировка левого и правого каналов

Характеристики

 

Абсолютные максимальные значения при Т=25⁰С:

ПАРАМЕТР

СИМВОЛ

УСЛОВИЯ

РЕЙТИНГ

ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЯ

Максимальное напряжение питания

Vdd max

 

от Vss до 6

 

V

Напряжение питания

Vin

 

от Vss до Vdd

 

V

 

Допустимая рассеиваемая мощность

Pd max

 

100

mW

Температура рабочая

Topr

 

от -30 до +75

ºС

Температура хранения

Tstg

 

от -40 до +125

ºС

Допустимые рабочие условия при Т=25⁰С:

ПАРАМЕТР

СИМВОЛ

УСЛОВИЕ

РЕЙТИНГ

ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЯ

Напряжение питания

Vdd

 

от 2,1 до 5

V

 

Входное напряжение высокого уровня

Vin high1

Выводы INT, CE

от 0,7Vdd до Vdd

 

V

 

Vin high2

Выводы UP, DN, CR

от 0,9Vdd до Vdd

 

V

Входное напряжение низкого уровня

Vin low1

Выводы INT, CE

от 0 до 0,3Vdd

 

V

Электрические характеристики при Т=25⁰С:

ПАРАМЕТР

СИМВОЛ

УСЛОВИЕ

ЗНАЧЕНИЕ

ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЯ

     

мин

типовое

макс

Искажение

сигнала

THD1

Vdd=3V, RL=50kΩ, f=1kHz

 

 

0,5

%

THD2

Vdd=2,1V, RL=50kΩ, f=1kHz

 

1

 

%

Выход в режиме ослабления

Хout

Input max=0dB, RL=51kΩ, f=1kHz

 

 

-60

dB

Время задержки передачи сигнала

td

Между IN и OUT без нагрузки

 

1

 

µS

Входное сопротивление

Rin

Только для UP, DN и CE

100

 

400

kΩ

Напряжение шумов на выходе

Vno

Vdd=3V, RL=50kΩ, STEP«0»

 

 

8

µV

Входной ток высокого уровня

I high

Vdd=3V, Vi=3V, вывод СЕ

 

 

40

µA

Входной ток низкого уровня

I low

Vdd=3V, Vi=0V, выводы СЕ, UP, DN

-55

 

 

µA

Баланс ослабления

ΔV

Между выводами OUT1 и OUT2,

кроме STEP«0»

ΔV=20log10Vout/Vtyp

Vout: OUT1(OUT2) output level

Vtyp: Standart output level

-2

 

+2

dB

Баланс канала

ΔVo

Между выводами OUT1 и OUT2,

кроме STEP«0»

ΔVo=20log10Vout1/Vout2

Satisfy Vout(STEP N)<Vout(STEP N+1)

-2

 

+2

dB

Ток потребления

 

 

Idd

Vdd=3V, CE=Vdd, INIT=Vdd,

Другие выводы: OPEN

 

 

1

mA

Idd

Back Up

Vdd=3V, CE=Vss, INIT=Vdd,

Другие выводы: OPEN

 

 

1

µA

Перекрестные помехи между каналами

СТ

Vdd=1,5V, Vss=-1,5V, Vм=0V,

Вход=1Vrms,

Вход для тестовой стороны: 1К | короткий

 

85

 

dB

Минимальная длительность импульса

T UP/DN

T=(цикл колебаний CR)

выводы UP, DN

 

1.5T

 

mS

T INIT

вывод INIT

2

 

 

µS

Цоколевка и структура:

LC7533

Напряжение на выводах при Uпит=5V:

LC7533

Назначение выводов

СИМВОЛ

НОМЕР

НАЗНАЧЕНИЕ

IN1, IN2

4, 12

Input pin for volume control

Вывод ВХОД для регулирования громкости

OUT1, OUT2

7, 9

Output pin for volume control

Вывод ВЫХОД для регулирования громкости

VM1, VM2

6, 10

Bias pin. When operated from single supply, 1/2Vdd is applied to this pin.

Вывод смещения. При работе от одиночного питания к этому выводу применяется 1/2Vdd

CT1, CT2

5, 11

Tap pin provided at the center of volume control. By connecting C and R to this pin, the loudness can be controlled.

Вывод от контакта, расположенного в центре регулировки громкости. Подключив C и R к этому выводу, можно управлять тонкомпенсацией

CE

3

When this pin is set to “L”, the current drain is reduced. This pin must be “L” at backup mode

Когда этот вывод установлен на «L», потребляемый ток уменьшается. Этот вывод должен быть «L» в режиме резервного питания

INIT

13

Initial pin. When set to “L”, the 6th step is reached.

Вывод инициализации. Когда установлено значение «L», достигается 6-й шаг

16

When the level on this pin is made to fall, the step rises and the volume goes up. When held at “L”, the volume goes up; if set to “H”, the volume stops going up at a step reached at that moment. The step stops at the MSB position.

Когда уровень на этом выводе падает, шаг поднимается и громкость увеличивается. Когда удерживается в «L», громкость увеличивается; если установлено значение «H», громкость перестает расти на шаге, достигнутым в этот момент. Шаг останавливается в позиции MSB

(при достижении старшего бита)

DN

14

The DN operation is the reverse of UP, when the UP, DN are set to “L” at the same time, the UP is given priority. The step stops at the LSB position.

Операция DN обратна UP, когда UP, DN установлены одновременно на «L», приоритет имеет UP. Шаг останавливается в позиции LSB.

(при достижении младшего бита)

CR

15

Pin for connecting R, C on which the rate of step depends.

Вывод для подключения R, C от которых зависит скорость шага

Vdd

2

Power supply pin (+)

Вывод питания (+)

Vss

8

Ground

Вывод питания (-), земля

NC

1

No bonding exists on the inside of NC pin.

Connected to Vdd or Vss is recommended.

На внутренней стороне вывода NC нет связи.

Рекомендуется подключать к Vdd или Vss

 

 Схема включения

схема включения LC7533

Назначение элементов схемы:

Микросхема IC1 применяется в типовом включении. Конденсаторы С1, С3 в левом канале и С4, С5 в правом канале выполняют роль разделительных и выделяют переменный сигнал. Цепь R2-С8 устанавливает уровень громкости, соответствующий 6-му шагу регулирования сразу после подачи питания, формируя кратковременный импульс низкого уровня на выв.13 (вероятно, резистор R2 можно не устанавливать). Делитель R3-R4 задает половину питания на выв.10 и выв.6, что необходимо при питании IC1 от однополярного источника питания. Конденсатор С6, подавляя перекрестные помехи между каналам, улучшает характеристику регулирования. Конденсаторы С2 в левом канале и С7 в правом канале, подключенные к средней точке внутреннего аттенюатора, выделяют низкие частоты сигнала, если регулятором выставлена малая громкость, т.е. работают как элементы тонкомпенсации. Цепь R1-С9 задает тактовую частоту внутреннего генератора, т.е. определяет скорость регулирования. Регулирование осуществляется кнопками S1 (увеличение) или S2 (уменьшение). Если кнопки нажать одновременно, то громкость будет увеличиваться. Неиспользуемый выв.1 рекомендуется подключить к VCC 5V DC.

Интегральная схема LC7533 питается от простого источника от 2,1V до 5,0V постоянного тока и может управлять громкостью в 16 шагов от начальной точки до предела ее диапазона. Общее затухание составляет около -60 дБ и не нуждается в управлении с помощью любого микроконтроллера.Конструкция: очень легко сделать эту схему; просто спроектируйте печатную плату по своему вкусу, имея в виду покрытие как можно большего количества меди.

внешний вид

Это покрытие обычно называют плоскостью заземления, и служит для предотвращения шумов во время работы схемы. Также используйте экранированные кабели и избегайте длинных соединений между аудио входом усилителя и аудио входом интегральной схемы LC7533. Земля также должна быть подключена к шасси, которое предлагается быть металлическим. Это поможет устранить любые помехи или внешние шумы, которые могут повлиять на хорошую работу схемы. Операция: Цифровой регулятор громкости очень прост в эксплуатации; он имеет всего две кнопки, которые выполняют функцию повышения (Up) или уменьшения (Down) громкости усилителя.

ЧАСТЬ ВТОРАЯ. Микросхема LC7530.

ПРОДУКТ:

Микросхема LC7530 – 2-х канальный (стерео) электронный регулятор громкости

ПРИМЕНЕНИЕ:

Затухание сигнала

ОСОБЕННОСТИ:

  1. CMOS LSI - технология.
  2. Операция «вверх/вниз» выполняется с помощью переключающего входа.
  3. Входной импеданс каналов 50КΩ.
  4. 16-ть ступеней регулирования, 8-мь LED-индикаторов.
  5. Шаг 9 устанавливается отдельным входом (INIT).
  6. Максимальное затухание: -80 дБ или менее.
  7.  Кривая затухания: Псевдокривая А. Одновременная регулировка левого и правого каналов.

Характеристики

Абсолютные максимальные значения при Та=25⁰С:

ПАРАМЕТР

СИМВОЛ

УСЛОВИЕ

РЕЙТИНГ

ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЯ

Максимальное напряжение питания

Vdd max

 

от Vss-0,3 до 16

 

V

Выходное напряжение

Vout

IND1-8 выкл.

от Vdd-20 до Vdd+0,3

 

V

 

Выходной ток

Iout

IND1-8 вкл.

от 0 до 20

mA

Входное напряжение

Vin

 

от Vss-0,3 до Vdd+0,3

V

Допустимая рассеиваемая мощность

Pd max

 

150

mW

Температура рабочая

Topr

 

от -30 до +75

ºС

Температура хранения

Tstg

 

от -40 до +125

ºС

Допустимые рабочие условия при Та=25⁰±2С, Vdd=8-14V:

ПАРАМЕТР

СИМВОЛ

УСЛОВИЕ

ЗНАЧЕНИЕ

ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЯ

мин

типовое

макс

Напряжение питания

Vdd(1)

CE=0

3

 

14

V

Vdd(2)

СЕ=Vdd

8

 

14

V

Входное напряжение высокого уровня

Vin high1

Выводы UP, DN, CE, INIT, СR

0,75Vdd

 

Vdd

V

 

Vin high2

Выводы UP, DN, СЕ, INIT, CR

Vss

 

0,25Vdd

V

Входное напряжение звукового сигнала

Vin

Выводы SIG1, SIG2

Vss

 

Vdd

Vp-p

Рабочие характеристики при Та=25⁰±2С:

ПАРАМЕТР

СИМВОЛ

УСЛОВИЕ

ЗНАЧЕНИЕ

ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЯ

мин

типовое

макс

Напряжение на  выходах IND1-IND8 в активном состоянии (Н)

 Vout high (1)

IND1-IND8, Iout high=-2mA, Vdd≥10V

Vdd-2

 

Vdd

V

Vout high (2)

IND1-IND8, Iout high=-20mA, Vdd≥10V

3

 

Vdd

V

Сопротивление входов управления

Rup

Выводы UP, DN, INIT, Vdd=13V

50

 

80

kΩ

 

Rdn

Вывод СЕ, Vdd=13V

40

 

70

kΩ

 

Ток входов управления

Iin high

Выводы UP, DN, INIT, Vdd=14V, Vin=14V

0

 

10

µA

 

Iin low

Вывод СЕ,

Vdd=14V, Vin=0V

-10

 

0

µA

 

Ток в выключенном состоянии

Ioff (1)

Выводы IND1-IND8, Vdd=13V, Vout=-7V

-10

 

0

µA

 

Ioff (2)

Вывод СR,

Vdd=14V, Vin=Vss-Vdd

-3

 

0

µA

 

Подавление перекрестных искажений между каналами

Хtak

COM1, COM2, 20кHz, 0dB

 

-60

 

dB

Затухание сигнала

Vout min

COM, 20kHz, 0dB,

 

-80

 

dB

Баланс канала

ΔVout

COM1, COM2, STEP 0, RL=50kΩ

-0,5

 

0,5

dB

Искажение сигнала

THD

COM, Rg=1kHz, f=20kHz, RL=50kΩ

 

 

0,1

Ток потребления в режиме резервного питания

(BACK UP)

Ibu

Vdd, CE=0

 

 

1

µA

 

 

 

схема

 

Усилители ОУ1 и ОУ2 схематично показывают предварительные каскады и следующие за регулятором каскады устройства, в котором применяется микросхема LC7530. Это могут быть и непосредственно операционные усилители, например, с коэффициентом усиления Кус=1, предназначенные для уменьшения выходного сопротивления усилительного каскада перед регулятором и увеличения входного сопротивления следующего за регулятором усилительного каскада.
При указанном напряжении питания Uпит=8…14V гарантируются характеристики звукового тракта.
Стабилитрон VD1 выбирают в зависимости от Uпит и условия Vm=Uпит/2 с соответствующим напряжением стабилизации. Например, при Uпит=8…9V можно установить стабилитрон типа КС139А, при Uпит=9…11V - типа КС147А, при Uпит=12…14V – типа КС156А, КС162А, КС170. Резистор R10 выбирают по рабочему току стабилитрона.
Емкость разделительных конденсаторов С1, С2 и С4, С5 не критична С=0,1…10 µF и выбирается по частотному диапазону.
Резисторы R1-R8 подбирают в зависимости от Uпит регулятора и рабочего тока через светодиоды HL1-HL8 следующим образом: R=(Uпит-Uсв)/Iсв, где Uсв – прямое падение напряжения на светодиоде, Iсв – допустимый ток через светодиод, который не должен превышать максимальный ток выходов IND1-IND8. Например: Uпит=12V, Uсв=3V, Iсв=10mA, тогда R=(12V-3V)/0,01А=900Ω. Выбираем резистор из стандартного ряда сопротивлением R=1К.
Резистор R9 и конденсатор С3, подключенные к входу CR (выв.19) задают скорость регулирования. На изменение частоты тактового генератора влияет как сопротивление R9, так и емкость С3. При увеличении сопротивления или емкости частота генератора понижается, при уменьшении – частота повышается.
Вход СЕ (CHIP ENABLE – РАЗРЕШЕНИЕ КРИСТАЛЛА, выв.15) подключен к Uпит, чем обеспечивается рабочий режим регулятора DA1.

Назначение выводов

СИМВОЛ

НОМЕР

НАЗНАЧЕНИЕ

IND1 – IND8

1 -  8

Выводы для подключения LED-индикаторов шагов регулирования. Когда выводы активны, на них появляется высокий уровень (Н). Когда выводы не активны, они выключаются -  переходят в высокоимпедансное состояние.

SIG1, SIG2

9, 14

Вывод ВХОД для регулирования громкости

COM1, COM2

10, 13

Вывод ВЫХОД для регулирования громкости

Vm

11

Вывод смещения. При работе от одиночного питания к этому выводу применяется 1/2Vdd

Vss

12

Вывод питания (-), земля

CE

15

Когда этот вывод установлен на «L», потребляемый ток уменьшается. Этот вывод должен быть «L» в режиме резервного питания

INIT

16

Вывод инициализации. Когда установлено значение «L», достигается 9-й шаг. На выводе IND5 появляется высокий уровень «H».

DN

17

Когда уровень на этом выводе падает, шаг опускается и громкость уменьшается. Когда удерживается в «L», громкость автоматически понижается; если установлено значение «H», громкость перестает понижаться на шаге, достигнутым в этот момент. Шаг останавливается в позиции LSB (при достижении младшего бита)

UP

18

Операция UP обратна DN. Когда UP и DN установлены одновременно на «L», приоритет имеет UP. Шаг останавливается в позиции МSB.

(при достижении старшего бита)

CR

19

Вывод для подключения R, C от которых зависит скорость шага

Vdd

20

Вывод питания (+)

 

 Таблица состояния выходов IND1-IND8 для подключения LED-индикаторов:

таблица состояний выводов

Если кнопки к входам UP и DN подключить по схеме, показанной на рисунке, то регулирование будет происходить не линейно, а по экспоненте:

2018 11 13 09 05 10

В исходном состоянии конденсатор С=4,7µF заряжен стекающим током с выводов UP или DN. При нажатии кнопки конденсатор разряжается через R=4,7К и напряжение на входах U P или DN изменяется не скачком, а относительно плавно. Таким образом, характеристика регулирования принимает вид как на графике.

Для испытаний регулятора LC7530 на макетной плате была собрана схема, показанная на рисунке:

Схема включения

 

1. Напряжение питания.
Работа проверялась с Uпит=12V, Uпит=9V и Uпит=5V. Работа цифровой части микросхемы при Uпит=5V не изменилась. Возможно, работа сохранится и при меньшем напряжении, например, при Uпит=3V. Но, заявленные характеристики звукового тракта при напряжении меньшем, чем Uпит=8V уже не гарантируются.

2. Выходы индикации IND1-IND8.
При изменении Uпит яркость светодиодов HL1-HL8 заметно меняется. Значит, выходы не содержат генераторов стабильного тока, например, как в поликомпараторных микросхемах, управляющих шкальными индикаторами. Сопротивление резисторов R1-R8 следует выбирать в соответствии с Uпит и типом используемых светодиодов. На схеме сопротивления резисторов указаны для Uпит=5V.

3. Звуковые входы SIG1 и SIG2.
Входы, имея сопротивление 50К, допускают подачу сигнала с амплитудой от Vss до Vdd.

4. Звуковые выходы COM1 и COM2.
Чем больше сопротивление подключаемой нагрузки, тем лучше. Оптимальным будет подключение каскада на ОУ.

5. Вход смещения Vm.
На этом входе должно поддерживаться напряжение, равное примерно Uпит/2. Как видно из схемы вместо балансного резистора и стабилитрона используется делитель напряжения, составленный из резисторов R10 и R11. Конденсатор С7 снижает внешние и внутренние помехи в процессе работы регулятора. Как показали испытания, такой вариант вполне допускается, при этом потенциал Uпит/2 поддерживается автоматически при изменении Uпит. Напряжение с делителя одновременно используется в микрофонном усилителе как виртуальная земля для работы ОУ от однополярного источника питания.

6. Вход управления СЕ.
Работа регулятора возможна при высоком уровне на этом входе. Если вход отключить от Uпит (разомкнуть SA1), то регулятор окажется в режиме пониженного потребления тока "Back Up" (Iпотр=1µА) и выходы IND1-IND8 переключатся в высокоимпедансное состояние. Заданный шаг регулирования в таком режиме сохраняется, пока Uпит не снизится до напряжения мене 3V (пока не разрядится конденсатор, подключенный между Vdd и Vss).

7. Вход управления INIT.
Этот вход по функции напоминает вход предварительной установки счетчика или регистра. При нажатии кнопки SB3 устанавливается 9-тый шаг регулирования независимо от предыдущего состояния и на выходе IND5 появляется высокий уровень напряжения (включается светодиод HL5). Если кнопку SB3 удерживать в нажатом состоянии, то нажатия на кнопки SB1 или SB2 игнорируются. Кроме этого, если микросхема находится в режиме минимального потребления тока (вход СЕ=0V) и до этого был задан какой-либо шаг регулирования, то нажатие на кнопку SB3 также установит 9-тый шаг регулирования. После возврата микросхемы в рабочий режим (вход СЕ=Uпит) сразу включится светодиод HL5. Если к входу постоянно подключен конденсатор (на схеме - С6), то каждый раз после подачи питания микросхема будет устанавливаться в состояние 9-го шага регулирования.

8. Входы управления UP и DN.
Если нажимать кратковременно, то уровень громкости будет увеличиваться (уменьшаться) на единицу. Если нажать и удерживать, то уровень громкости меняется автоматически.

9. Вход управления тактовым генератором CR.
Изменяя сопротивление резистора или емкость конденсатора, изменяют частоту тактового генератора, т.е. управляют скоростью регулирования громкости. Форма и уровни сигналов на этом входе при Uпит=5V показаны на графике. Число импульсов с высоким уровнем соответствует числу шагов регулирования.

Далее представлены схемы практических конструкций с применением регулятора LC7530.

Для применения, например, в цветомузыкальных (ЦМУ) или светодинамических (СДУ) устройствах на регуляторе громкости LC7530 и усилителе мощности МС34119 можно построить микрофонный усилитель с АРУ. Регулирующие кнопки и шкальный индикатор будут красиво смотреться на передней панели устройства, а использование УМЗЧ позволит легко согласовать выход усилителя со схемой ЦМУ или СДУ, имеющей малый входной импеданс.
Принципиальная схема показана на рисунке:

схема

 

В схеме предусмотрена возможность отключения АРУ. Для этого выключатель SA2 должен быть разомкнут, как показано на схеме. Переключателем SA1 выбирают источник сигнала. При показанном на схеме положении сигнал передается от электретного микрофона BM1. Если переключатель SA1 перевести в нижнее по схеме положение, то сигнал поступит от разъема XS1, к которому подключают линейный выход звуковоспроизводящей аппаратуры.
При подаче питания напряжение поступает на цепь питания микрофона BM1 (резисторы R1, R2 и конденсатор С1), а также на входы питания Vdd микросхем DA1 и DA2 (выв.20DA1 и выв.6DA2). Конденсатор С5, подключенный к входу инициализации INIT (выв.16DA1), принудительно устанавливает 9-тый шаг регулирования, при этом на выходе IND5 (выв.5DA1) появляется высокий уровень напряжения, и седьмой сегмент шкального индикатора HL1 зажигается. На затворе транзистора VT1 с движка подстроечного резистора R18 устанавливается низкий уровень напряжения, поэтому транзистор полностью открыт и, следовательно, конденсатор С10 параллельно соединен с конденсатором С8. Цепь С8+С10 и R17, подключенная к входу CR (выв.19DA1) внутреннего генератора, определяет скорость регулирования громкости.
Для обоснования применения в устройстве микросхемы УМЗЧ типа МС34119 рассмотрим её структурную схему:

2018 11 13 09 50 37

На схеме показан вариант включения, при котором входной (Input) импеданс определяется внутренним резистором 125К, при этом сигнал подают на вход FC1 (выв.3), предназначенный для подключения конденсатора фильтра. Этот же резистор устраняет шунтирующее влияние конденсатора фильтра С=5,0µF, подключенного к входу FC2 (выв.2), на входной сигнал. Дополнительно внутри микросхемы есть делитель напряжения, состоящий из кремниевого диода и двух резисторов R=50К, формирующий среднюю точку питания на не инвертирующих входах ведущего (#1) и ведомого (#2) усилителей. Так как в цепи делителя установлен диод, то напряжение на выводе 2 не равно Uпит/2, а рассчитывается как (Vdd-0,7V)/2. Почти такое же постоянное напряжение будет и на выходах VO1 (выв.5) и VO2 (выв.8). С разомкнутой петлей обратной связи усилитель #1 имеет усиление 80dB, а усилитель #2 - 0dB и предназначен для формирования противофазного сигнала. Общее усиление по напряжению (Кус) задается отношением резисторов Rf=75К и Ri=3К и в меньшей степени емкостью конденсатора Ci=0,1µF.
При подаче на вход запрета Disable (выв.1) высокого уровня напряжения U>0,8V активируется схема Bias Circuit, переключающая УМЗЧ в режим минимального потребления тока (Iпотр=65µА). В усилителе с АРУ эта функция не используется. Работоспособность сохраняется в широком интервале напряжения питания (Vсс=2…16V).
Таким образом, микросхему МС34119 можно представить как мощный ОУ с дифференциальным выходом, изменяемым Кус и встроенным делителем напряжения для работы от однополярного источника питания.
Постоянное напряжение с вывода 2DA2 подается на вход смещения Vm (выв.11DA1). Относительно этого напряжения звуковой сигнал с входов SIG2 (выв.9DA1) и SIG1 (выв.14DA1) передается на выходы COM2 (выв.10DA1) и COM1 (выв.13DA1). Конденсатор С6 снижает возможные помехи. Разделительный конденсатор С7 пропускает на вход 3DA2 только звуковой сигнал. Коэффициент усиления DA2 задан резисторами R15 и R16. Усиленный сигнал снимается с выхода VO2 (выв.5DA2) через разделительный конденсатор С13.
Уровень звукового сигнала регулируют кнопками SB1 и SB2, подключенными к входам, соответственно, UP (выв.18DA1) и DN (выв.17DA1). При нажатии кнопки SB1 через ограничивающий ток резистор R6 зажигается второй сегмент шкального индикатора HL1 и будет гореть, пока кнопка нажата. Внутри микросхемы запускается тактовый генератор, и уровень звукового сигнала на выходе увеличивается. Одновременно на выходах IND1-IND8 (выв.1DA1-выв.8DA1) появляются высокие уровни напряжения, индикатор HL1 отображает шаги регулирования вверх. Если нажать кнопку SB2, то через ограничивающий ток резистор R5 включится первый сегмент индикатора HL1 и будет гореть, пока кнопка удерживается нажатой. Также запустится внутренний генератор, и уровень звукового сигнала на выходе начнет снижаться. Индикатор HL1 отобразит шаги регулирования вниз. Увеличение сигнала имеет приоритет над снижением, поэтому, если кнопки SB1 и SB2 нажать одновременно, выходной сигнал начнет увеличиваться.
С конкретным экземпляром микрофона BM1 и резисторами в его цепи питания, а также с указанными резисторами делителя R3-R4 и заданным коэффициентом усиления DA2, на выходе максимальная амплитуда напряжения достигала ~Uвых=4V от пика до пика.
Для работы усилителя в режиме АРУ замыкают выключатель SA2. В этом случае на узел, состоящий из активного детектора VT2 и компараторного окна DA3.1, DA3.2 поступит напряжение питания. С выхода VO1 (выв.8DA2) через разделительный конденсатор С12 переменный сигнал поступает на базу транзистора VT2. С движка подстроечного резистора R19 также на базу подается необходимое смещение, устанавливающее чувствительность детектора. От отрицательных полуволн сигнала транзистор VT2 открывается. На резисторе R18 и конденсаторе С14 формируется постоянное напряжение, уровень которого зависит от амплитуды звукового сигнала на входе. Постоянное напряжение с изменяемым уровнем (U2) подается на первый вход компараторного окна (соединенные выв.6DA3.1 и выв.3DA3.2). Настраиваемый делитель напряжения R22-R23-R24 формирует опорные напряжения (U1 и U3) для двух других входов компараторного окна (выв.5DA3.1 и выв.2DA3.2). Если уровень напряжения U2 превысит порог U1, то переключится выход 7DA3.1 и на входе DN (выв.17DA1) появится низкий уровень. Включится первый сегмент индикатора HL1 и амплитуда выходного сигнала начнет уменьшаться. Если уровень напряжения U2 станет ниже порога U3, то переключится выход 1DA3.2 и на входе UP (выв.18DA1) появится низкий уровень. Включится второй сегмент индикатора HL1 и амплитуда выходного сигнала начнет увеличиваться. В итоге уровень звукового сигнала на выходе усилителя поддерживается постоянным (U1>U2>U3). Если сопротивление подстроечного резистора R23 увеличить, то ширина компараторного окна станет больше – процесс авторегулирования будет происходить реже. Если сопротивление R23 уменьшить, то ширина компараторного окна также станет меньше, и процесс авторегулирования будет происходить чаще. Кроме этого, с движка подстроечного резистора R18 часть постоянного напряжения с изменяемым уровнем (U2) подается на затвор транзистора VT1. Чем больше уровень напряжения на затворе, тем сильнее закрывается транзистор VT1. Сопротивление канала исток-сток увеличивается, и конденсатор С10 оказывает меньшее влияние на работу тактового генератора DA1. Генератор станет работать с более высокой частотой (частота в основном будет определяться сопротивлением резистора R17 и небольшой емкостью С8) и, как следствие, процесс уменьшения выходного сигнала произойдет быстрее. Таким образом, элементы С10, VT1 и R18 превращают тактовый генератор DA1 в генератор, управляемый напряжением. Положение движка резистора R18 определяет скорость реакции АРУ.
На выходе стабилизатора DA4 типа 78L05 указано уточненное напряжение Uвых=+4,93V. При таком напряжении питания измерены остальные напряжения в контрольных точках схемы, в частности потребляемый ток I=47mA max получен при трех включенных сегментах индикатора HL1.
Убедившись в правильности напряжений в контрольных точках и работоспособности регулятора вместе с усилителем, приступают к настройке узла АРУ. Сначала движок подстроечного резистора R19 устанавливают вверх по схеме, движок резистора R18 вниз, а движок резистора R23 в среднее положение. Переключателем SA1 выбирают в качестве источника сигнала микрофон, выключатель SA2 замыкают и включают музыкальный фрагмент. Движок резистора R19 медленно перемещают вниз до получения необходимого выходного напряжения, например, Uвых=~300mVp-p, при этом по индикатору HL1 наблюдают работу компараторного окна. По необходимости увеличивают или уменьшают ширину окна, перемещая движок резистора R23 вниз или верх по схеме. Минимальную ширину (R23=0Ω) устанавливать не следует. Процесс авторегулирования не остановится - выходной уровень звукового сигнала будет постоянно меняться (подстраиваться). На индикаторе HL1 это отобразится как частое поочередное мигание двух первых сегментов. После настройки выходного напряжения и ширины компараторного окна увеличивают громкость музыкального фрагмента и переводят его в «паузу». При отсутствии звука должны постоянно светиться второй и десятый сегменты индикатора HL1. Выключая и включая «паузу», резистором R18 настраивают скорость реакции (атаки) АРУ на появление громкого звука. Настройка считается правильной, если не будет так называемого «схлопывания», это когда сигнал на выходе усилителя исчезает. Индикатор HL1 отобразит быстрое уменьшение шагов регулирования (затухание сигнала) и процесс снижения громкости должен остановиться примерно на уровне, заданном резистором R19, при этом первый сегмент индикатора погаснет.

внешний вид

На РИС.1 - РИС.3 представлены схемы с вариантами индикации шагов регулирования, отличными от типового, показанного в даташите. Тот или иной вариант можно выбрать в зависимости от конструкции или дизайна панели управления устройством, в котором применяется регулятор LC7530. На РИС.1 показана схема, позволяющая отобразить все 15 шагов регулирования с помощью четырех светодиодов. Для этого сигналы на выходах IND1-IND8 преобразуются в двоичный код вида 1-2-4-8.

регулятор громкости

Не активированные выходы IND1-IND8 находятся в высокоимпедансном или Z-состоянии, поэтому в развязывающих выходы диодах необходимости нет. Просто соединяем нечетные (IND1, IND3, IND5, IND7) и четные (IND2, IND4, IND6, IND8) выходы для получения двух линий, с которых будем снимать сигналы. Резисторы R2 и R3 устанавливают низкий уровень на входах 13DD1.1 и 1DD1.2 в отсутствие сигналов на выходах IND1-IND8. Буферные элементы DD1.1 и DD1.2 обеспечивают стабильную длительность формируемых импульсов на счетном входе 15DD2. Входы 12DD1.1 и 2DD1.2 подключены к общему проводу схемы, поэтому элементы DD1.1 и DD1.2 работают как повторители сигналов. Входы можно подключить к Uпит, тогда элементы DD1.1 и DD1.2 превратятся в инверторы. На правильной работе схемы это никак не отразится. С выходов 11DD1.1 и 3DD1.2 сигналы поступают на формирователи импульсов R4-С3-DD1.3 и R5-С4-DD1.4. На выходах 10DD1.3 и 4DD1.4 импульсы формируются по переднему и заднему фронтам входных сигналов. Для примера на графике показан процесс формирования импульсов при изменении состояния выходов IND1-IND4:

Цифровой регулятор громкости

 

Результирующие импульсы, полученные с помощью схемы «диодное ИЛИ» (VD1, VD2, R6), на графике показаны синим цветом. При подаче питания конденсатор С1, подключенный к входу INIT (выв.16DA1), сформирует короткий импульс с низким уровнем. Микросхема DA1 установится в состояние 9 шага регулирования. Транзистор VT1 на время импульса окажется закрытым и с резистора R7 на вход записи S (выв.1DD2) поступит высокий уровень напряжения. С входов D1-D2-D4-D8 в счетчик запишется код девятки. Этот же код появится и на выходах 1-2-4-8 счетчика. Зажгутся светодиоды HL1 и HL4. После заряда С1 транзистор VT1 откроется и на входе S счетчика DD2 установится лог.0, разрешающий работу счетчика в счетном режиме. То же самое произойдет, если нажать и отпустить кнопку SB3. Если нажать и удерживать кнопку SB1 (UP), то информация на выходах 1-2-4-8 счетчика DD2 начнет увеличиваться. Если нажать и удерживать кнопку SB2 (DN), то на входе направления счета 10DD2 появится лог.0, переводящий счетчик в режим вычитания. Информация на выходах 1-2-4-8 начнет уменьшаться. Если кнопки SB1 или SB2 нажимать кратковременно, то информация на выходах счетчика будет изменяться на единицу вверх или вниз. Светодиоды HL1-HL4, подключенные к выходам счетчика, применяются из серии «сверхяркие», имеющие удовлетворительную яркость при токе 3…5mA. В противном случае светодиоды к счетчику следует подключать через транзисторные ключи.

На ФОТО показана сборка преобразователя по схеме на РИС.1 для проверки работоспособности:

Фото внешнего вида

Если сигналы с выходов 1-2-4-8 счетчика К561ИЕ11 (РИС.1) подать на входы схем, показанных на РИС.2, то можно получить индикацию в десятичном коде 1-2-3-…-14-15-16. В этом случае каждой комбинации сигналов на выходах IND1-IND8 будет соответствовать только один включенный светодиод. Номерация элементов продолжает начатую на РИС.1. На РИС.2 (первая схема) узел индикации реализован на мультиплексоре и четырех транзисторах. Когда в разряде «8» установлен лог.0, транзисторы VT2 и VT3 закрыты. Транзистор VT5 также закрыт положительным смещением, задаваемым резистором R15. От этого смещения открыт транзистор VT4 и катоды светодиодов HL1-HL8 подключены к общему проводу схемы. В соответствии с двоичным кодом на адресных входах мультиплексора DD3 (выв.11-9DD3), формируются проводящие каналы. Через ограничивающий ток резистор R12 напряжение поступает на один из светодиодов HL1-HL8. Когда в разряде «8» входного кода появляется лог.1, транзисторы VT2, VT3 и VT5 открываются, а транзистор VT4 закрывается. В этом случае вывод 3DD3 подключается к общему проводу схемы, а с коллектора транзистора VT5 через ограничивающий ток резистор R13 на аноды светодиодов HL9-HL16 поступает напряжение. В соответствии с кодом на адресных входах мультиплексора DD3 формируются проводящие каналы, включающие один из светодиодов HL9-HL16. Ток светодиодов протекает через переход Э-К транзистора VT5, поэтому сопротивление резистора R13, возможно, потребует некоторой коррекции, чтобы обеспечить одинаковую яркость всех светодиодов.

Вторая схема на РИС.2, выполненная на двух дешифраторах, представляет собой классический вариант увеличения разрядности. Когда в разряде «8» входного кода установлен лог.0, транзистор VT2 закрыт. С резистора R12 на вход 11DD4 поступает высокий уровень напряжения, поэтому на выходах с 0 по 7 дешифратора DD4 независимо от сигналов на входах 1-2-4, всегда будет лог.0. Информация меняется только на выходах дешифратора DD3. Когда в разряде «8» входного кода появляется лог.1, транзистор VT2 открывается. Теперь, наоборот, информация меняется только на выходах дешифратора DD4, а на выходах дешифратора DD3 всегда установлен лог.0. Резистор R13 ограничивает ток через светодиоды HL1-HL16. Отмечу, что во второй схеме на РИС.2 вместо К561ИД1 можно применить К561КП2. В этом случае вместо входа «8» дешифраторов используется стробирующий вход «S» мультиплексоров. Схема с мультиплексорами более предпочтительна, т.к. двунаправленные ключи внутри мультиплексора коммутируют ток до 10mA.

Если предполагается использование семисегментного цифрового индикатора, то можно воспользоваться схемами, показанными на РИС.3. Чтобы на одном индикаторе отобразить все пятнадцать шагов регулирования, двоичный код преобразуют в шестнадцатиричный код вида 1-2-3-4-…-9-A-B-C-D-E-F. На РИС.3.1 схема реализована на дешифраторе К176ИД2 и мультиплексоре К561КП2:

 Цифровой регулятор громкости LC7530

 

Когда в разряде «8» входного кода лог.0, транзистор VT2 закрыт. На входе защелки «С» (выв.1DD3) дешифратора с резисторов R12 и R13 установлен высокий уровень напряжения. Дешифратор DD3 работает обычным образом и преобразует входной двоичный код в выходной код семисегментного индикатора. С резистора R12 на входе «S» (выв.6DD4) мультиплексора также высокий уровень и его работа запрещена. При появлении лог.1 в разряде «8» входного кода транзистор VT2 открывается. С небольшой задержкой, определяемой временем разряда конденсатора С1 через резистор R13, на выводе 1DD3 формируется низкий уровень напряжения. Семисегментный код восьмерки фиксируется на выходах дешифратора DD3 и он перестает реагировать на изменение сигналов на своих входах. Одновременно низкий уровень напряжения на выводе 6DD4 разрешает работу мультиплексора. В зависимости от входного кода на адресных входах (выв.11,10,9DD4) мультиплексор формирует проводящий канал, подключая через резисторы R14-R20 и диоды VD3-VD14 некоторые выходы DD3 к общему проводу схемы. Происходит закрытие некоторых из транзисторов VT3-VT9, т.е. гашение ненужных сегментов индикатора HG1. Светятся только те сегменты, которые формируют отображение цифры 9 и букв A-F согласно двоичному коду от 9 до 15, поступившему  на входы 1-2-4-8 схемы. Как только на входах появится двоичный код семерки, т.е. в разряде «8» снова установится лог.0, работа мультиплексора DD4 заблокируется, а работа дешифратора DD3 возобновится.

Для минимизации аппаратных затрат преобразователь можно построить на микроконтроллере. На РИС.3.2 показан такой вариант. В составе преобразователя работает микроконтроллер АТ89С2051. На входы DD1 (порт Р1) сигналы  подаются непосредственно с выходов IND1-IND8. Резисторы R2-R9 задают низкий уровень напряжения, когда выходы не активны. Выключатель SA1 используется только во время проверки работоспособности при отладке программы. С выходов DD1 (порт Р3) через ограничивающие ток резисторы R11-R17 сигналы поступают на семисегментный индикатор HG1. При подаче питания дифференцирующая цепь С5-R10 сформирует короткий импульс высокого уровня на входе RES (выв.1DD1) микроконтроллера, после чего запускается тактовый генератор. Микроконтроллер преобразует информацию на выводах порта Р1 в обратный код (активным является уровень лог.0) семисегментного индикатора, который появляется на выводах порта Р3.            Индикатор HG1 должен быть с общим анодом. Схемой потребляется повышенный ток (максимальный ток при индикации восьмерки – включены все семь сегментов), поэтому применяется стабилизатор напряжения 7805.

На ФОТО показан преобразователь кода, собранный по схеме на РИС3.2:

Индикация

 

2018 11 16 09 17 47

В завершении темы можно посмотреть ролики, в которых демонстрируется работа собранных устройств. В первом ролике показан преобразователь, позволяющий отображать шаги регулирования в коде 1-2-4-8:

Второй ролик показывает работу микрофонного усилителя с АРУ и подключенного к нему преобразователя кода, выполненного на микроконтроллере:


                                   

 

Опубликовано в Усилители

Вход

Топ

ЛАБОРАТОРНЫЙ БП…

Эта статья предназначена для людей, которые быстро могут отличить транзистор от диода,…

Выпрямители с…

При разработке регулируемого источника питания без высокочастотного преобразователя…

sPlan 7.0.0.9 Final…

Графический редактор с элементами, позволяющими легко рисовать электрические схемы. Очень…

Цифровой…

Цифровой вольтамперметр предназначенный для установки в блок питания для отображения…
P-CAD 2006

P-CAD 2006 + SP1 +…

Система P-CAD предназначена для проектирования многослойных печатных плат (ПП)…

Зарядное устройство…

Ещё одно зарядное устройство собрано по схеме ключевого стабилизатора тока с узлом…

Зарядное устройство…

Простое зарядное устройство с регулятором зарядного тока можно собрать по схеме…

sPlan 7.0.0.1…

Версия: 7.0.0.1 Разработчик: ABACOMПлатформа: PCСовместимость с Vista: даСистемные…

Автоматическое…

Здравствуйте уважаемые пользователи, хочу представить вам ЗУ для автомобильных АКБ. Вот…

Приставка к…

Участник форума электромобилистов, Курманенко Геннадий Викторович из Днепропетровской…

Регулировка…

Пропорциональное управление – залог тишины! Какая задача ставится перед нашей системой…

Автоматическое ЗУ…

Доброе время суток. Сегодня речь пойдет об ЗУ для АКБ. ( автоматическом зарядном…