SINAVA - электроника для дома и творчества

Очевидные преимущества цифрового управления УМЗЧ:
— существенно упрощается проектирование аппаратной части звукового тракта;
— многократно расширяются возможности по обработке звукового сигнала (перечень возможных регулировок для некоторых аудиопроцессоров содержит десятки пунктов);
— сервисные возможности по визуализации и управлению параметрами звуковоспроизводящей аппаратуры практически не ограничены.
Казалось бы, никакого возврата к прежним, аналоговым способам управления возврата не будет. Но что делать с огромным ассортиментом аналоговых темброблоков и аудиопроцессоров, среди которых множество изделий с прекрасными и зачастую непревзойденными качественными характеристиками? Ведь не зря настоящие ценители высококачественного звучания до сих пор предпочитают чисто аналоговые методы управления звуковоспроизводящей аппаратурой.
Задавшись подобным вопросом, авторы статьи попытались совместить новые технологии управления звуковоспроизводящими системами со "старыми", проверенными многими годами эксплуатации, элементами обработки звука.
Первый вариант, наиболее очевидный и предсказуемый — замена аналоговых и механических компонентов их цифровыми "собратьями": механические переключатели — электронными коммутаторами, электромагнитными и электронными бесконтактными реле, роторные и ползунковые переменные резисторы — энкодерами и цифровыми потенциометрами. И, разумеется, добавление новых функций, ранее недоступных при применении чисто аналоговых элементов — запоминание настроек системы и дистанционное управление.
Рассмотрим схему более подробно.
В данной разработке авторы применили микросхему DG408 –более дешёвую и обладающую лучшими техническими характеристиками. Основу устройства составляет популярный и недорогой микроконтроллер фирмы Atmel ATMega8. Он обладает достаточным числом портов для подключения периферийных устройств, прост в программировании и содержит много различных встроенных возможностей, позволяющих реализовать необходимые нам функции с минимальными аппаратными затратами.
Режимы работы темброблока отображаются на двустрочном символьном жидкокристаллическом индикаторе (далее по тексту — ЖКИ). Для управления работой ЖКИ используются порты РВ2—РВ7.

Коммутация входов осуществляется при помощи аналогового коммутатора ADG409, включенного по типовой схеме. Этот аналоговый коммутатор обладает прекрасными техническими характеристиками и не требует никаких внешних навесных элементов. Кроме того, схемотехнические решения, применённые в данном аналоговом коммутаторе, позволяют использовать его для коммутации как однополярных, так и двуполярных сигалов.
Для выбора источника сигнала используются адресные входы A0—A1 и EN (вход разрешения) коммутатора, подключенные к портам PD5—PD7 контроллера. Выходы коммутатора подключены к нормально замкнутым выводам реле К1. На базе реле реализован режим "MUTE", позволяющий при необходимости отключать темброблок и оконечный усилитель (например, при коммутации входов или для быстрого отключения громкости). Включение и выключение реле осуществляется портом РD0 контроллера через ключ на транзисторе VT1.
Управление режимами темброблока реализовано на базе энкодера с кнопкой DA2 и цифровых потенциометров DA3—DA6. Выводы энкодера, отвечающие за выбор направления вращения ротора ("по" и "против" часовой стрелке — "больше" и "меньше" соответственно в выбранном режиме регулировки) подключены к портам PD2 и PD4, а вывод кнопки энкодера, отвечающей за выбор режима — к порту PD5.
В качестве цифрового потенциометра авторами был выбран AD8403 фирмы Analog Device, имеющий в своём составе 4 независимых потенциометра. Выбор данного потенциометра был обусловлен следующими соображениями: относительной доступностью, удобством применения (большинство цифровых потенциометров производятся в неудобных для применения в любительских условиях корпусах) и довольно демократичной ценой.
Управление цифровым потенциометром осуществляется по протоколу SPI. Для реализации протокола SPI использованы порты РВ2-РВ5 микроконтроллера:
PB2 – CS (выбор кристалла)
PB3 – SDI (вход данных)
PB4 – SDO (выход данных)
PB5 – CLK (вход тактовой частоты).
Протокол SPI реализован программно, поскольку аппаратная реализация данного протокола для AD8403 невозможна. Дело в том, что аппаратно контроллером ATMega8 поддерживается только 8-битное управляющее слово, а данная микросхема имеет длину управляющего слова 10 бит.
Управляющее 10--битное слово состоит из 2-х частей.
A1 - A0 - адресуют потенциометр внутри микросхемы
D7 - D0 - задают значение сопротивления по таблице. С более подробным описанием протокола можно ознакомиться при прочтении оригинальной документации производителя.
Режимы работы и установки параметров записываются во внешнюю память DD1 AT24C01. Запись и чтение данных из ППЗУ осуществляется по шине I2C. При включении системы контроллер производит чтение данных из памяти и загружает параметры в периферийные устройства (коммутатор и цифровые потенциометры). При первоначальном включении (при отсутствии данных во внешней памяти) по умолчанию выбирается первый канал коммутатора и усредненные установки потенциометров.
В качестве приемника ИК сигналов дистанционного управления применена микросхема TSOP1736. Информационный вывод приемника подключен к порту РВ0 контроллера. Протокол ДУ, примененный в данной конструкции — RC5.
Этот протокол — один из стандартных и широко применяемых в бытовой электронике. Его поддерживают многие известные фирмы-производители бытовой аппаратуры (Philips, LG и др.). Поэтому возможно применение практически любых пультов производства этих фирм и большого числа клонов.
Кроме того, фирма Atmel официально поддерживает данный протокол и существует много готового программного обеспечения для этого протокола на любой вкус, разработанного как специалистами самой фирмы, так и сторонних производителей.
Кнопкой SB1 выбирают режим "MUTE". Этот режим необходим для быстрого отключения громкости. Кроме того, этот режим доступен с пульта дистанционного управления и неявно осуществляется при включении устройства (задержка) и переключении входов коммутатора.
Сигнальный вывод кнопки SB1 подключен к порту PD0.
Выбор одного из четырех двухканальных входов коммутатора осуществляется кнопкой SB2 по кругу, то есть каждое нажатие на кнопку вызывает переключение входа. Сигнальный вывод кнопки SB2 подключен к порту PD1.
Защита от дребезга контактов кнопок SB1 и SB2 осуществляется программно.
Применение данной схемы не привносит искажений в звучание аналоговых темброблоков, поскольку схема является исключительно управляющимией. Переменные резисторы схемы не являются частью схем, формирующих АЧХ темброблоков. Посредством переменных резисторов измененяется постоянное напряжения на управляющих входах темброблоков и таким образом осуществляется электронное регулирование.
Схема были проверена в работе с аналоговыми темброблоками на базе популярных микросхем LM1036, LM1040 и KA2107 и показали прекрасные результаты. Помимо великолепного «аналогового» звучания к этим схемам добавились новые сервисные возможности и современное управление.
Устройство собрано на двусторонней печатной плате толщиной 1 мм с металлизированными отверстиями.
Жидкокристаллический индикатор: HY-1602B.

Вид со стороны элементов MP800D

Схема электрическая принципиальная MP800D

- Собрал MP800D согласно схемы, включил, но на дисплее отображаются две строки темных знакомест, больше никакая информация не отображается. После включения питания примерно через секунду щелкает реле. Это проблема дисплея?
- Возможная причина - слишком большой контраст дисплея. Пожалуйста, уменьшите контраст дисплея, для чего установите движок подстроечного резистора R10 на печатной плате (слева от дисплея) в среднее положение.

- В наборе отсутствует микросхема памяти DD2 AT24C01. На принципиальной схеме она нарисована а в перечне компонентов её нет. Что делать?
- В свежей версии набора вся программа, необходимая для работы контроллера поместилась в памяти самого контроллера, поэтому микросхема памяти DD2 AT24C01 не используется в работе устройства и отсутствует в комплекте.

- Собрал МР800D, подал питание, но при этом не регулируются громкость \ баланс \ НЧ \ ВЧ, хотя при вращении валкодера показания меняются, т.е АD409 просто пропускает через себя звук без регулировок + при включении другого входа слышатся лёгкие щелчки когда на другой вход подаётся сигнал. Работает только переключение входов и MUTE, также не работает подсветка экрана, хотя на него всё приходит. Темброблок находится в оригинальном состоянии с деталями которые были в комплекте, подключался оконечный усилитель BM2043, питание +12 В подается через стабилизатор LM7812. Что может быть?
- Более точное определение МР800D - Дисплей с четырьмя "цифровыми резисторами" для темброблока. Поэтому для реализации возможности регулировок тембра НЧ, ВЧ и баланса, выходные управляющие напряжения с МР800D нужно подать на какой-либо темброблок (вместо имеющихся аналоговых регуляторов), например, BM2111, с выхода которого сигнал поступит на усилитель мощности (в Вашем случае - BM2043). При этом аналоговые регуляторы в ВМ2111 следует предварительно удалить. Теперь мы получили возможность наблюдать изменение регулировок на дисплее МР800D - то, для чего он предназначен. При этом подразумевалось, что у Вас уже имелся какой-либо темброблок, например, ВМ2111, использование которого улучшил МР800D - к регулировкам ВМ2111 добавилось отображение информации на дисплее МР800D.

- Имеются модули MP800D и BM2111 (аналоговые потенциометры удалены). Что нужно сделать, чтобы электронный регулятор BM800D - регулировал громкость, баланс, НЧ и ВЧ?
- Для регулировки громкости, пожалуйста, используйте разъем J6 на плате MP800D.
- Cоедините контакт А1 с верхним по схеме контактом удаленного резистора регулировки громкости на плате ВМ2111.
- Cоедините контакт W1 со средним по схеме контактом удаленного резистора регулировки громкости на плате ВМ2111.
- Cоедините контакт В1 с нижним по схеме контактом удаленного резистора регулировки громкости на плате ВМ2111.
После этого у нас появилась возможность регулировать громкость звука с индикацией его уровня на дисплее MP800.
Подключения для регулировки баланса, тембра НЧ и ВЧ производятся аналогично.