Регулятор громкости, тембра и стереобазы

Регулятор громкости усилителяпотенциометр | DACT | ALPS

Дискретный регулятор громкости для усилителя (потенциометр DACT) практически не изменяет частотную характеристику при регулировании громкости, что положительно сказывается на линейности всего усилительного тракта, на всех уровнях громкости.

Механическая конструкция регулятора громкости DACT имеет тонкую регулировку прижима материнских плат, на которых расположены прецизионные, толстоплёночные, бескорпусные чип резисторы. Такое конструктивное решение даёт возможность, регулировать зазор и силу прижима механических деталей, в которых накапливается естественная механическая усталость контактных групп. Отчего срок работы регулятора громкости (на отказ) зависит только от расторопности пользователя.

Отметим, что за много лет экспериментальной работы не приходилось дополнительно регулировать потенциометр DACT. Однако, в новых регуляторах громкости DACT контактные платы (иногда) не имеют плотного механического контакта и звуковой сигнал может не проходить.

Экспериментально выяснилось, что звуковые качества и надёжность дискретных чудо резисторов DACT находятся на высоком уровне, и по качеству звука сравнимы с лучшими образцами металлоплёночных резисторов типа: VISHAY, HOLCO.

Высокая стоимость потенциометра DACT компенсирована высоким качеством звуковоспроизведения, благодаря этому такой регулятор громкости применяется только в эксклюзивных High End Audio усилителях. Цена от 200$.

Качество звукопередачи регуляторов громкости (разных типов) Alps соответствует своей стоимости. Цена 10 — 25$. Оба потенциометра Alps воспроизводят звук приблизительно одинаково и (по нашему мнению) совсем не пригодны для использования в добротных High End Audio усилителях.

После дискретного регулятора громкости DACT потенциометр Alps включать и слушать не хочется — звук очень мутный и глухой. Все выводы, что разница в качестве звучания разных регуляторов громкости не принципиальны, основаны на «липовой теории». «Липовая теория» — предлагает автор который не имел возможности экспериментировать с аудио компонентами такого класса, или не имеет достойный усилительный звуковой тракт.

Одним из важных параметров регуляторов громкости является рассогласование секции правого и левого канала, так как этим явлением обусловлены пространственные характеристики всего усилителя.

Рассогласование секций: «DACT» +/- 0.05Дб.
Рассогласование секций: «Alps» +/- 1,5Дб.

Экспериментируем, на случай проникновения постоянного тока При подаче постоянного напряжения (24в) на регулятор громкости Alps, он начинает потрескивать (при вращении) и после трёх оборотов необратимо выгорает, это обусловлено маленьким током пропускания скользящих контактов и их негативным сопротивлением. Регулятор громкости DACT легко и долго держит постоянку 60в (выше не проверяли), поэтому к общей конструкции потенциометра DACT претензий нет. Данный эксперимент провели исключительно для проверки надёжности регуляторов. Иногда в ламповых каскадах (в некоторых CD проигрывателях) устанавливают малонадёжные проходные конденсаторы, и существует реальная ситуация пробоя диэлектрика такого конденсатора, что вызовет попадание негативного постоянного напряжения на вход усилителя. Потому, общая живучесть усилителя также зависит от надёжности потенциометра.

Тонкомпенсированный регулятор громкости на резисторе без дополнительных отводов

Такой регулятор можно собрать и на доступном каждому переменном резисторе без дополнительных отводов. Схема такого регулятора приведена на следующем рисунке.

Использование резистора без отводов приводит к необходимости применения дополнительных деталей, однако это не сильно усложняет схему.

Обе приведенные схемы реализуют относительный подъем только в области низких звуковых частот. Относительный он потому, что отсутствие активных элементов не позволяет осуществить подъем, превышающий исходный сигнал, вместо этого осуществляется ослабление остальной части сигнала. Этот принцип заложен с основу любого пассивного фильтра звуковых частот.

Вторая схема была собранна и опробована. Элементы корректирующих цепей были напаяны непосредственно на выводы сдвоенного переменного резистора. Подобные пассивные регуляторы лучше устанавливать после предусилительного каскада и перед выходными каскадами.

Прослушивание в различных условиях продемонстрировали эффективность данной схемы, а ее применения оказалось достаточно для использования в домашних условиях на низких уровнях громкости. Тонкомпенсированный регулятор громкости позволяет сохранять тональный баланс записи без завала на низких частотах

Что такое тонкомпенсация?

Наш слух – штука тонкая и довольно капризная. Проведите такой эксперимент. Включите хорошо знакомую вам запись на обычном уровне громкости. Запомните, как она звучит. Теперь начинайте уменьшать громкость. Что замечаете? В первую очередь неразличимым станут звуки на низких и высоких частотах, а вот средние будут слышны, даже тогда, когда вы выкрутите ручку чуть ли не в самый минимум. Этот опыт наглядно показывает, что мы слышим разные частотные диапазоны на разной громкости неодинаково.

Но что делать, если мы захотим послушать музыку не очень громко, просто как легкий приятный фон? мириться с тем, что часть звуков (и, кстати, не малая часть) при этом так и останется не услышанной? Избежать этого эффекта позволяет режим тонкомпенсации (loudness). Когда он выключен, то регулятор громкости увеличивает или уменьшает уровень сигнала равномерно по всем частотам. А вот если его включить, то при уменьшении громкости нижние и верхние частоты будут убывать медленнее чем средние. «Минус» нашего слуха наложится на плюс тонкомпенсации, и мы будем воспринимать такое звучание как равномерное по всему частотному диапазона на любом уровне громкости. И даже когда музыка будет играть едва слышно, мы все равно будем слышать и бас, и верхние частоты. Вот такая полезная фишка.

Но реализация тонкомпенсации в автомобильных магнитолах не всегда бывает удачной. Иногда включение этого режима действует просто как регулятор тембра, задирающий бас и верхние частоты на какое-то фиксированное значение независимо от уровня громкости. Пользы от такой функции немного

Так что если есть возможность перед покупкой оценить звучание магнитолы на стенде, то можете обратить внимание на этот нюанс, в последующем он может здорово сказать на прослушивании музыки

Пропала / Нет тонкомпенсации Windows 10

Важно! Всё зависит от комплектующих. На материнской плате ASRock Fatal1ty 990fx Killer можно было настраивать эффекты, как показано выше

Обновление до MSI B450 Gaming Plus Max полностью убрало такую возможность. В параметрах просто отсутствует вкладка улучшений. Теперь в руках пользователя Realtek Audio Control и Nahimic.

В первую очередь рекомендуем обновить звуковые драйвера. Возможно, после обновления или даже их установки появится возможность включения тонкомпенсации. Если же у Вас её попросту нет, тогда смотреть Звуковые эффекты в Диспетчере Realtek HD или Realtek Audio Control.

На новом железе меня заставляют использовать приложение Nahimic 3. ПО совместимо со списком компьютеров и материнских плат от различных партнёров, таких как MSI и Gigabyte / Aorus. Сейчас логика проста. Хотите изменять звуковые эффекты? Будьте добры, установите Nahimic 3.

Заключение

Обычному пользователю тонкомпенсация может устранить различия громкости с учётом особенностей человеческого восприятия. В приложении Nahimic можно протестировать функцию стабилизатор звука.
Звуковые эффекты нужно настраивать именно под Вас. Некоторых пользователей более чем устраивает чистый звук. Другие сразу же лезут в эквалайзер и подтягивают нужные частоты. Смотрите, как настроить звук на Windows 10.
Включить тонкомпенсацию получается не всегда, хотя иногда она бывает и нужна. В некоторых ситуациях достаточно перейти в раздел улучшений Вашего устройства воспроизведения. Или же используйте Диспетчер Realtek HD.

Как устроены регуляторы для наушников?

Регулятор громкости для наушников имеет только два конденсатора. Отличительной особенностью таких устройств можно назвать слабую пропускную способность. Сигнал во многих моделях идет долго. Связано это с тем, что транзисторы не рассчитаны на большую мощность. В некоторых моделях регуляторов устанавливаются резонаторы. Существуют они разных типов и имеют свои параметры. Наиболее часто можно встретить Параметр сопротивления у них доходит до 4 Ом. В свою очередь ферритовые аналоги могут выдерживать только 2 Ом. Соединяется регулятор громкости для наушников с динамиком при помощи дросселя.

Частота и давление

Человеческое ухо настроено на звуки разных частот, имеющих одинаковое звуковое давление, которые воспринимаются (конечно же, субъективно) звуками разной громкости. Лучше всего слух воспринимает частоту примерно в три килогерца, и чувствительность эта падает, если частоты становятся более трёх или менее трёх килогерц, когда падает звуковое давление. Этот эффект можно возместить, и любой знаток звукоусилительной аппаратуры знает, что это — тонкомпенсация.

На уровне давления звука в 90-92 децибела при записи музыки выставляется нужный тональный баланс. Далее, уже при прослушивании в любых других условиях, при меньшем давлении слух ощутит недостаток частот — высоких и низких, а потому понадобится тонкомпенсация. Что это, конечно же, субъективное ощущение, все знают, однако этот недостаток организм всё-таки требует устранить. А компенсируется данный эффект изменением частотных характеристик, как правило, соответственно кривым равной громкости (Флетчер-Менсон). И именно так должна быть осуществлена тонкомпенсация, что это умиротворило бы слуховые ощущения, а прослушивание прошло с комфортом.

Для гитаристов

Многие гитаристы замечают при убавлении громкости своего инструмента пропорциональное пропадание в звучании верхних частот. Особенно сильно заметен этот эффект, когда на гитаре стоят синглы. Вообще-то это, как говорят специалисты, проблемой вовсе не является. Просто таким образом получается менее перегруженный и более тёмный звук, вполне пригодный для ритм-партии. Для соло громкость увеличивается, звук лучше прорезается в миксе и вообще становится ярче. Стоит просто прислушаться к своему инструменту и оставить схему как есть, без каких-либо изменений.

Причинами потерь верхних частот могут являться очень многие. Кабели и вся электроника работают в сумме как фильтр, как резистор тонкомпенсации. Особенно это видно на низких частотах, поскольку фильтр низких частот работает только до порога, переступив который, он все частоты вообще отрезает. Поэтому максимальная громкость уводит блокируемые частоты за пределы слышимого диапазона, и если вращать потенциометр (то есть понижать громкость), сопротивление цепи повышается, смещая частоту среза фильтра низких частот в тот диапазон, который мы слышим.

Необходимость тонкомпенсации[править | править код]

Чувствительность человеческого слуха различна к звукам разной частоты, которые имеют одно и то же звуковое давление. Иными словами, звуки одинакового звукового давления, но разной частоты, субъективно воспринимаются человеком как звуки различной громкости. Наибольшая чувствительность слуха проявляется при частоте звука около 3 кГц. Падение чувствительности слуха при частотах менее и более 3 кГц тем больше, чем меньше звуковое давление.

Запись музыкальных звуковых сигналов обычно осуществляется при уровне звукового давления 90‒92 дБ, при котором выставляется необходимый тональный баланс. В дальнейшем, при прослушивании в других условиях данного звукового сигнала с меньшим звуковым давлением, из-за изменения чувствительности слуха человека субъективно будет ощущаться недостаток высоких и низких частот. Для компенсации данного эффекта и применяется тонкомпенсация путём изменения частотных характеристик звука. Тонкомпенсация осуществляется, как правило, в соответствии с кривыми равной громкости Флетчера-Менсона.

Важное замечание.

Автор опробовал свою разработку с пультом ДУ от аппаратов Philips. Понятно, что не у каждого дома есть продукция этой известной марки, поэтому были предприняты попытки проверить совместимость других пультов. Под руку подвернулся универсальный пульт «EuroSky 8» (на фото он справа черный):

Этот пульт неплохо управлял различными устройствами в доме, но, когда его запрограммировали на работу с аудиоустройствами, наблюдались ошибки при отработке вспомогательных функций. Оказалось, что некоторые пульты некорректно отрабатывают стандарт RC-5.

Редакцией журнала «Электор» была проведена модернизация программного обеспечения данного устройства с целью минимизации ошибок при работе с различными пультами разных производителей. Проведенные тесты с универсальным пультом Philips SBC RU 865 показали отличную работу. С другими универсальными пультами ДУ также проблем возникнуть не должно.

Если у вас есть тестер для пультов ДУ, то проверить соответствие вашего пульта стандарту RC5 можно с помощью приведённой ниже таблицы:

Здесь для примера представлены некорректные коды, которые передавал пульт «EuroSky 8». В правой колонке представлены правильные коды команд.

Статья подготовлена по материалам журнала «Электор».

Удачного творчества! Главный редактор «Радиогазеты».

Конструкция.

На рисунке представлено расположение элементов на печатных платах устройства:

Конструкция разделена на две части для удобства размещения в корпусе усилителя. На одной плате размещён сам моторизованный потенциометр. Эта плата крепится в непосредственной близости от передней панели усилителя.

На второй плате размещён блок питания, микроконтроллер и остальные элементы устройства. Эту плату желательно разместить в корпусе усилителя как можно дальше от звуковых цепей и по возможности заэкранировать для снижения излучаемых помех.

Приёмник ИК-сигнала нужно также разместить на передней панель усилителя, подключив его к плате трехжильным шлейфом. При большой длине шлейфа для исключения неустойчивых и ложных срабатываний приёмника необходимо продублировать конденсаторы С2 и С3, распаяв их непосредственно на выводах приёмника.

Все соединения конструкции реализованы разъёмами, которые соединяются между собой шлейфами с соответствующим количеством жил.

На печатной плате потенциометра предусмотрены контакты для подключения экрана сигнального кабеля и экрана кабеля управления двигателем, если в этом возникнет необходимость.

Фото готовой конструкции представлено на рисунке:

увеличение по клику

Сигналы для транзисторных ключей управления реле коммутатора входов снимаются с разъёма К3. Для переключения входов на пульте следует использовать цифровые кнопки 1…5. Таким образом можно непосредственно выбрать нужный вход. Для переключения входов последовательно на пульте используются кнопки переключения каналов «вверх/вниз».

Чертежи печатных плат. (в формате PDF, версия редакции журнала «Электор»)

Чертежи печатных плат (в формате SLayout, версия читателей «РадиоГазеты»)

Изготовление конструкции

Схема паяется на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. Плата не содержит перемычек, а два кажущихся разрыва в цепи массы будут местами пайки корпуса кнопок. Монтаж следует начать с припаивания интегральных микросхем, потому что это делается гораздо удобнее, когда нет выступающих элементов от другой стороны. Порядок пайки остальных элементов произвольный. Схему необходимо питать напряжением 5 В, желательно стабилизированным.

Полезное: Двухканальный модуль ШИМ генератора импульсов XY-PWM

Готовые для пайки платы

Определенным неудобством является программирование микроконтроллера, так как здесь не предусмотрено разъема программирования. Чтобы запрограммировать МК U1 — подпаяйте аккуратно к его выводам тонкие провода, которые затем будут подключены к программатору. Вывод VB (VBias) соединен с массой схемы, однако, если необходимо подключение этого входа к другой полярности, просто вырежьте фрагмент дорожки между выводами на плате. Когда потенциометр работает для регулировки громкости предусилителя и амплитуда сигнала, что на него подается не превышает 0,5 вольта, то выход VB следует поляризировать относительно отрицательного напряжения -5 В относительно массы. Это обеспечит правильную передачу аналогового сигнала.

кнопочный регулятор — потенциометр

Следует иметь в виду, что потенциометр имеет максимально допустимое напряжение, которое может присутствовать на любом из контактов (относительно GND) от -0.1 до +7 В для Vb = 0 и от -5 до +7 В для Vb = -5 В. При эксплуатации регулятора следует позаботиться о том, чтобы не превышать указанные допустимые границы напряжений. Когда вы питаете схему от отдельного БП, необходимо убедиться, что масса потенциометра (GND) и масса схемы назначения связаны между собой.

Фьюзы биты

На рисунке показаны настройки фузов для микроконтроллера ATTiny13

Схемы индикации.

Блок индикации на основе микросхемы К155РЕ3:

увеличение по клику

Непосредственно счётный узел построен на счётчиках IC1 и IC2. Переключателями S1-S5 задаётся первоначальный уровень громкости (в двоичном коде!!!), который устанавливается при включении устройства. Цепь R6, C1 обеспечивает загрузку выставленного значения.

На микросхемах IC6, IC7 формируются сигналы остановки счёта при достижении крайних значений : 0 и 32 (64дБ).

Инверторы IC8 включены для устранения щелчков при регулировании громкости. Буферные транзисторы VT1-VT5 взяты с большим запасом практически под любое реле. Тип и напряжение питания реле не указываю — на Ваш выбор.

Микросхема IC3 используется как преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный. Преобразование происходит «один в один», то есть индикация осуществляется от 0 до 32 (напоминаю, что шаг регулировки 2 дБ и соответственно глубина регулировки будет 64 дБ.) При желании сделать индикацию в децибелах, достаточно изменить прошивку IC3. (Опять напоминаю, что микросхемы К155РЕ3 однократно программируемые. Таким образом для смены прошивки придётся использовать новую микросхему). «Прошивка» очевидна, поэтому не приводится.

IC4, IC5 управляют семисегментными индикаторами с общим анодом. При использовании индикаторов с общим катодом IC4 и IC5 необходимо заменить на К514ИД1, а резисторы R7-R19 исключить.

Блок индикации на основе микросхемы К155ПР7:

увеличение по клику

Здесь всё, как в предыдущей схеме, только вместо микросхемы памяти используется специализированная микросхема для преобразования двоичного кода в двоично-десятичный. Преобразование происходит «один в один», то есть индикация осуществляется от 0 до 32 (напоминаю, что шаг регулировки 2 дБ и соответственно глубина регулировки будет 64 дБ.)

Блок индикации без микросхем памяти. Учитывая, что вышеуказанные микросхемы на сегодняшний день являются довольно труднодоставаемыми, была разработана схема индикации на обычных счётчиках:

увеличение по клику

Подробнее о схеме: непосредственно счётный узел построен на счётчиках IC1 и IC2. Для формирования двоично-десятичного кода используются IC3, IC4. Переключателями S1-S5 (в двоичном коде!!!) и S6-S10 (в двоично-десятичном коде!!!) задаётся первоначальный уровень громкости, который устанавливается при включении устройства. Цепь R6, C1 обеспечивает загрузку выставленных значений.

На микросхемах IC7, IC9 формируются сигналы остановки счёта при достижении крайних значений : 0 и 32 (64дБ).

IC5, IC6 управляют семисегментными индикаторами с общим анодом. При использовании индикаторов с общим катодом IC5 и IC6 необходимо заменить на К514ИД1, а резисторы R7-R19 исключить.

Недостатки схемы: 1. необходимость двойного задания начального уровня громкость — S1-S5 в двоичном коде и S6-S10 тоже самое, но в двоично-десятичном коде.(если использовать общие группы переключателей, что часто встречается в Интернете, будет несоответствие между показаниями индикатора и реальным уровнем громкости).

2. из-за помех по цепям питания возможно несоответствие между показаниями индикатора и реальным уровнем громкости. Для избежания этого необходимо обязательно на каждый счетчик установить по цепям питания шунтирующие конденсаторы, а на выключателе питания использовать искрогасящие цепи. При такой организации схема эксплуатируется уже в течении 2 лет и показала надёжную работу!

Продолжение следует…

Пара прыжков с бубном

Ибо до танцев не дотягивает. С первого раза получилось немного не так как хотелось и регулировка работала наоборот(при вращении по часовой стрелке звук уменьшался). Решение было простым и банальным: я заменил

#define PIN_ENCODER_A 0 #define PIN_ENCODER_B 2 на #define PIN_ENCODER_A 2 #define PIN_ENCODER_B 0 то есть поменял местами входные пины.

Потом я решил, что изменение громкости на 24% при полном обороте рукоятки — это слишком медленно. И я просто дублировал код, эмулирующий нажатие кнопок увеличения и уменьшения громкости:

if (enc_action > 0) { TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_VOL_UP); } else if (enc_action < 0) { TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_VOL_DOWN); } было заменено на if (enc_action > 0) { TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_VOL_UP); TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_VOL_UP); } else if (enc_action < 0) { TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_VOL_DOWN); TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_VOL_DOWN); } А потом я подумал, что отдельная кнопка приглушения музыки музыки бесполезна — можно просто крутнуть регулировку влево. А вот возможность поставить музыку на паузу будет гораздо интереснее. Для реализации этого, я заменил TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_MUTE); на TrinketHidCombo.pressMultimediaKey(MMKEY_PLAYPAUSE); Список возможных клавиш можно подсмотреть в файле «TrinketHidCombo/TrinketHidCombo.h».

Исполнение

Звукоусилительная аппаратура высоких классов имеет регулятор с тонкомпенсацией, то есть её можно осуществить довольно просто. Регулятор изменяет уровень громкости и одновременно влияет на амплитудную и частотную характеристики тракта усилителя по кривым Флетчера-Менсона. По желанию пользователя можно как включить тонкомпенсацию, так и выключить, для чего предусмотрена специальная кнопочка. Самые простые звукоусилительные устройства позволяют регулировать тонкомпенсацию эквалайзером, темброблоком или даже вручную, изменяя амплитудно-частотную характеристику звукового тракта.

Можно использовать регулятор громкости с тонкомпенсацией. Многие любители аудио именно так и поступают, прислушиваясь к разнообразным мифам, легендам и заблуждениям. Главная цель — выставить на максимум высокие и низкие частоты, чтобы добиться нравящегося звука, даже если он совсем не такой на носителе, даже если это бренд. Эти люди знают, как включить тонкомпенсацию и для чего она нужна. Хорошо, что эквалайзер поддаётся настройкам, и можно довести звучание до того состояния, которое принесёт комфорт звуковым ощущениям.

Самостоятельная сборка регулятора

Для того чтобы собрать регулятор громкости своими руками для усилителя средней мощности, понадобится микросхема как минимум на 8 бит. Транзисторы для нее лучше всего использовать биполярные. Обычно они в магазине представлены с маркировкой «2НН». Показатель сопротивления у них в среднем колеблется в районе 3 Ом. Контроллеры в основном побираются линейные. Они позволяют довольно плавно изменять предельную частоту. При этом амплитуда помех будет зависеть исключительно от конденсаторов.

Для обычного регулятора будет достаточно установить их три штуки. Светодиоды могут использоваться только на пару с выпрямителями. В некоторых случаях, для того чтобы сделать регулятор громкости своими руками, дополнительно в начале цепи советуют использовать стабилитрон. Данный элемент значительно повышает работоспособность резисторов и регулятора в целом.

Программное обеспечение.

Прошивка для данной схемы состоит из нескольких модулей, исходный код которых можно найти в отдельных файлах. Так, например, файл motor.c содержит программу для различных функций коммутации двигателя. В файле buttons.c описаны функции соответствующие кодам стандарта RC-5 пультов ДУ.

Работа программы довольно проста. При поступлении сигнала подпрограмма обработки прерываний проверяет, соответствует ли принятый код стандарту RC-5 и в случае положительного результата передаёт полученный код для обработки основной программе.

Таблица соответствия кодов стандарта RC-5 (нажатым кнопкам на пульте) выполняемым функциям хранится в EEPROM-памяти контроллера. При необходимости изменения привязки кнопок к функциям под свои нужды достаточно изменить файл buttons.c, перекомпилировать файл прошивки и по новой запрограммировать контроллер. Для компиляции файла прошивки понадобится программа AVR-Studio или WinAVR.

Файлы для программирования микроконтроллера.

↑ Моно-версия

Следующий трюк использован в некоторых гитарных усилителях. Используются сдвоенные потенциометры, что не слишком подходит для стерео, так счетверенные линейные потенциометры достаточно дефицитны. Схема показана на рис. 5.

Приближение к логарифмической зависимости очень хорошее, по крайней мере, в диапазоне 30 дБ, это несколько лучше, чем у версии, показанной на рис. 1. Зависимость регулировки от угла поворота показана на рис. 6.

При уменьшении уровня от максимального в диапазоне 25 дБ, зависимость почти линейна (т.е. действительно логарифмическая). Это хороший способ получить хороший результат, но, как уже отмечалось, для стереоусилителя требуется счетверенный потенциометр. Это ограничивает полезность данного решения.