Переменный резистор линейный логарифмический. Регулятор громкости: схема и применение

Распайка регулятора громкости в УМЗЧ и немного теории

Регулятор громкости — это устройство, позволяющее изменять величину электрического напряжения на выходе при воздействии на органы управления, либо при поступлении управляющего сигнала. Используется как в составе электронной аппаратуры, так и в виде отдельного изделия.

Регулятор громкости может быть как регулятором напряжения, так и регулятором тока, ведь его задача регулировать выходную мощность усилителя на какой то нагрузке, т.е., если регулятор представляет из себя переменный резистор на входе усилителя, то он регулирует напряжение которое поступает на дифференциальный каскад усилителя, тем самым уменьшая или ограничивая до максимального уровень входного сигнала. Если регулировка выходной мощности осуществляется на выходе усилителя, к примеру, добавочное сопротивление, включаемое последовательно с нагрузкой, то это уже будет регулятором тока, так как без нагрузки, напряжение на выходе усилителя будет неизменным. Так же можно назвать регулятором тока – резистор в цепи обратной связи, который реализован при помощи датчика тока – резистора, последовательно с нагрузкой которого, снимается сигнал и подаётся на инвертирующий вход усилителя.

Таким образом получается, что переменный резистор может выполнять роль и регулятора тока и регулятора напряжения в зависимости от того где он включён.

Так же можно назвать регулятором тока и регулятор громкости в усилителе ИТУН, который стоит на входе схемы. Он регулирует входное напряжение, но благодаря обратной связи по току (с датчика тока – добавочного резистора при прохождении тока снимается напряжение, чем выше ток, который по нему проходит, тем больше на этом резисторе падение напряжения) сам регулятор громкости не регулирует ток в нагрузке, но далее по схеме осуществляется связь по току, к примеру если выкинуть из ИТУНа этот резистор, то связь будет только по напряжению и регулятор громкости будет регулятором напряжения *в чистом виде*. Это как тумблер и электромагнитное реле, сам по себе тумблер не может пропустить большие токи, и он подаёт сигнал реле с мощными контактными группами, а стоят ли последовательно с этими группами контактов добавочные резисторы – тумблеру *глубоко и с большой высоты*.

Регулятором громкости служит переменный резистор, в стерео усилителях, это сдвоенный переменный резистор. На первых двух рисунках представлен внешний вид сдвоенного переменного резистора. Сопротивление переменного резистора может быть в пределах от 20 до 100 кОм, это зависит от конструкции усилителя. На третьем и четвёртом рисунках изображена схема включения регулятора (один канал) и соответствие выводов к схеме. Пятый рисунок показывает, как надо правильно припаять провода.

Регулятором тока может быть магнитный шунт в трансформаторе, такой вид регулировки выходной мощности применяется в сварочных аппаратах для ручной дуговой сварки и как ни странно в довольно дорогих ламповых усилителях.

Так же регулятором громкости может выступать дроссель на входе с изменяющейся индуктивностью (ферритовый сердечник перемещается по резьбе в виде винта), так часто было устроено в старых ламповых радиолах, и по сути там звук никогда не хрипел при повороте ручки, так как механически никакого контакта не было, а значит и стираться было нечему.

Ещё были регуляторы громкости, по средству подмагничивания звуковой катушки в самом динамике. Было это очень просто и эффективно, такой регулятор громкости можешь собрать самому, только придётся делать собственную магнитную систему. Принцип работы простой, вместо постоянного магнита использовался электромагнит, а подаваемое на его обмотку напряжение создавало необходимый ток, который создавал магнитное поле, чем больше было это магнитное поле, тем больше была чувствительность у динамической головки, следовательно чем меньшее напряжение подавалось на обмотку электромагнита – тем тише играл динамик, причём независимо от подводимой к звуковой катушке мощности. В дальнейшем от такого регулятора отказались, и стали делать регуляторы на переменных резисторах по входу схемы, так проще. Но динамики то такие ещё оставались (без постоянных магнитов, с двумя катушками), и их начали подключать к силовым трансформаторам последовательно с нитями накала радиоламп, таким способом (методом) убивали двух, если не трёх зайцев. Первый – избавлялись от кучи старых динамиков, второй – улучшалось качество питания радиоламп и они служили дольше, так как катушка в динамике выступала в роли дросселя для нити накала и ток был стабильнее, а значит и работа нити была более *ровнее*, третья – можно было получить гораздо большую мощность динамической головки, нежели при использовании *дорогого* (утверждение спорное) постоянного магнита.

Усовершенствованные регуляторы громкости и баланса

Род Эллиотт – ESP

Дополнительный материал предоставлен Людвигом Берндом (Проект № 01)

Наилучшая конструкция регулятора громкости (Pt 1)

Регулятор громкости в Hi-Fi усилителе или предусилителе (либо любом другом аудиоустройстве, если уж на то пошло) кажется по-настоящему простым, не так ли? Неверно! Чтобы добиться плавного повышения уровня громкости, соответственно нелинейной характеристикой нашего слуха, потенциометр должен иметь логарифмическую зависимость изменения сопротивления от угла поворота его оси. Линейный потенциометр, используемый для регулировки громкости, дает довольно неудовлетворительный результат.

Если вы не заплатите довольно существенную цену, то стандартный логарифмический потенциометр, который вы покупаете в магазинах электроники, вообще не является логарифмическим, а состоит из двух линейных секций, каждая из которых имеет разный градиент сопротивления. Теоретическое обоснование подобного заключается в том, что они совместно образуют кривую, «достаточно близкую» к логарифмической (или звуковой) зависимости. Как многие убеждаются, такое случается достаточно редко и при вращении движка потенциометра часто проявляется ярко выраженный «разрыв».

Как и во всех потенциометрах, используемых в качестве регуляторов громкости, первые 10% угла поворота приводят к очень большому её изменению (по существу, от «выключено» до тихо слышимого). «Истинный» логарифмический ответ на весь диапазон, возможно, в 100 дБ, не очень полезен, поскольку большую часть времени работы коэффициент усиления изменяется в относительно небольшом диапазоне. Изменение на 25 дБ соответствует отношению мощности 316:1 — это, как правило, и будет тем диапазоном, в котором используется любой регулятор громкости.

Рис. 1 Схема аппроксимации потенциометра

Возьмите линейный потенциометр на 100 кОм (VOL) и подключите резистор (R = 10…15 кОм, 12 кОм, для получения схемы на Рис. 1), как показано выше, для получения указанной кривой, приведенной на Рис. 2. Казалось бы, это должна быть прямая линия, но на самом деле она намного ближе к логарифмической, чем у стандартного логарифмического потенциометра. Для стерео используйте сдвоенный потенциометр с двумя резистивными секциями и включите обе одинаково. Для R рекомендуется использовать резистор с точностью 1 %. Потенциометр может иметь различный номинал, следует только сохранять соотношение в диапазоне от 6:1 до 10:1 между номиналами потенциометра и сопротивления R, соответственно. В то время, как отношение 8.33:1 (как показано на Рис. 1) близко к реальной логарифмической кривой, при низких уровнях сигнала все еще возможна чрезмерная чувствительность. Можно использовать более высокие коэффициенты, чем 10:1, но это будет приводить к чрезмерной нагрузке на движок потенциометра, либо же требовать использования потенциометра со слишком большим сопротивлением.

Рис. 2 Кривая зависимости выходного уровня от угла поворота, в дБ

При условии, что коэффициент усиления предусилителя определен верно, хорошее приближение к истинной логарифмической функции потенциометра получается по крайней мере в диапазоне 25 дБ, что достаточно для обычно требуемых регулировок.

Коэффициент усиления предусилителя является правильным тогда, когда ручка потенциометра бо́льшую часть времени своей работы находится в положении между 10 и 14 часами. Если громкость часто ниже или выше этого диапазона, пересмотрите возможность изменения коэффициента усиления предусилителя. Чтобы получить «двухступенчатый» регулятор громкости, коэффициент усиления можно переключать, благодаря чему всегда доступна оптимальная настройка.

Другим преимуществом «фальшивой» логарифмической зависимости является то, что линейные потенциометры обычно стабильнее (и лучше регулируют) мощность, чем коммерчески доступные «логарифмические» потенциометры, за счет чего будут меньше различаться уровни сигнала между левым и правым каналами. Дополнительный резистор еще больше улучшает эту зависимость, позволяя дешевому углеродному потенциометру сравняться с высококачественным (по крайней мере, по точности — я не буду здесь обсуждать качество звука).

Удостоверьтесь, что импеданс источника (буферного каскада) низкий и что он способен управлять сопротивлением нагрузки, когда регулятор установлен полностью на максимум (для потенциометра на 100 кОм общее сопротивление может снижаться до 9 кОм). Необходимую кривую зависимости потенциометра испортит применение соединительных проводов с высоким импедансом настолько, что она больше не будет напоминать ничего полезного.

Наилучшая конструкция регулятора громкости (Pt 2 — дальнейшие идеи)

Схема первоначально разработана Питером Баксандалом (известна среди множества других проектов, как регулятор уровня громкости в обратной связи), существует также ее активная версия «наилучшего регулятора уровня», использующая операционный усилитель и потенциометр в контуре обратной связи. Логарифмическая зависимость почти идентична таковой для пассивной схемы, приведенной выше, но эта схема может обеспечить как усиление, так и затухание сигнала. Пример этой конструкции можно найти в Проекте № 24, а схема базовой идеи показана на Рис. 3.

Рис. 3 Активный логарифмический регулятор громкости

Буфер (U1A) позволяет каскаду инвертирования (необходимому для обеспечения работоспособности схемы) иметь очень высокий входной импеданс. В противном случае это было бы невозможно без использования резисторов с очень высоким номиналом, что может увеличить шум до неприемлемого уровня. Максимальный коэффициент усиления, как показано, равен 10 (20 дБ), а минимальный коэффициент усиления равен 0 (максимальное ослабление). Входное сопротивление является переменным и зависит от положения движка потенциометра. При минимальном усилении входной импеданс составляет все 50 кОм потенциометра, он опускается до примерно 27 кОм при среднем положении движка потенциометра и до около 4,3 кОм при максимальном усилении. Импеданс намного меньше, чем у самого потенциометра из-за наличия обратной связи с оконечного операционного усилителя.

Эти значения импеданса аналогичны (но немного ниже), чем у простой пассивной версии (при использовании потенциометра на 100 кОм) и опять же требуют низкоимпедансного источника, либо логарифмический закон не будет соблюден должным образом. Фактическое значение для VR1 не имеет значения и что-либо от 10 кОм до 100 кОм будет работать одинаково хорошо, хотя и будет влиять на входное сопротивление. Ошибка при 50 % угла поворота движка потенциометра составляет менее 5 % при его значениях от 10 кОм до 100 кОм.

Рис. 4 Зависимость между выходным уровнем и углом поворота движка по схеме Рис. 3

Обратите внимание, что дополнительное преимущество улучшенного отслеживания не распространяется на активную версию (по крайней мере, не в той же мере), поэтому используйте наилучший потенциометр, который только можете себе позволить, чтобы обеспечить точный баланс канала. Для многих предусилителей максимальное усиление 20 дБ будет слишком большим. Обычно достаточно усиления 10 дБ. Чтобы получить меньшее усиление, увеличьте номинал R2, (3.3 кОм достаточно близко уменьшит коэффициент усиления до величины 10 дБ). Это также увеличит входной импеданс в наихудшем случае.

Наилучший регулятор громкости (Pt. 3 — Моно-версия)

Описанный ниже трюк использовался в нескольких гитарных усилителях. Однако, из-за того, что для него применяется потенциометр с двумя секциями, он не подходит для стереофонических сигналов, потому что четырехсекционные линейные потенциометры (а также любые другие с четырьмя секциями) раздобыть практически невозможно. Приближение к логарифмической зависимости очень хорошее, по крайней мере в диапазоне 30 дБ, но оно лишь незначительно лучше, чем версия, показанная на Рис. 1, тогда, как для этой схемы требуются две секции.

Рис. 5 Аппроксимация логарифмической зависимости с использованием двухсекционного потенциометра

Ниже показана зависимость ответа от угла поворота. Через конечный диапазон 25 дБ она дает почти прямую линию (то есть, зависимость по-настоящему логарифмическая). Это хороший способ получить гладкий ответ от потенциометра, но, как уже отмечалось, он реально применим только для моносистемы, что, скорее, ограничивает его полезность.

Рис. 6 Зависимость между выходным уровнем и углом поворота движка по схеме на Рис. 5

Улучшенный регулятор громкости (Pt. 4 — многоканальная версия)

Для тех, кто нуждается в многоканальном истинном логарифмическом регуляторе уровня (см. Проект № 141). Проект использует THC2180 VCA и может быть настроен как угодно, от 1 до 8 каналов (или более, если вы используете более 8 каналов). Он идеально подходит для систем домашнего кинотеатра для полного предусилителя и вам нужно использовать только переключение каналов. VCA обеспечивает также усиление, поэтому это, по сути, полный предусилитель.

Улучшенный регулятор баланса (предложенный Ludwig Bernd)

Bernd, читатель «The Audio Pages», предложил полезную схему, в данном случае — «Улучшенный регулятор баланса». Обратите внимание, что описанная конфигурация требует высокоимпедансной нагрузки и пассивный «Улучшенный регулятор громкости» в этой схеме использоваться не может. При использовании показанным ниже образом, он по концепции очень похож на улучшенный регулятор громкости, показанный на Рис. 1, за исключением того, что это (в некотором смысле) та же самая идея, но в обратном порядке.

Имейте в виду, что многие (особенно ранние японские) конструкции используют для балансировки специально сконструированный потенциометр из-за чего он не подходит для схем, показанных ниже. Эти потенциометры обычно имеют центральную фиксацию и сопротивление каждой дорожки остается очень низким от нейтрального до одного (или другого) крайнего положения. Эти «специальные» потенциометры характеризуются тем, что при вращении балансировочного потенциометра уровень остается постоянным в одном канале или в другом. Общий закон изменения этих регуляторов (IMO) для Hi-Fi остается неудовлетворительным.

Ниже приведена стандартная схема регулировки баланса/громкости с использованием обычных потенциометров (один канал):

Рис. 7 Обычный регулятор баланса/громкости

Например: VOL = 10 кОм с логарифмической зависимостью, BAL = 25 кОм с линейной зависимостью

Добавление резистора «R» обеспечивает два интересных улучшения в стандартных цепях регулировки баланса и громкости. Обратите внимание, что коммутатор не является обязательным и может быть легко исключен (т.е., закорочен).

Рис. 8 Улучшение с дополнительным резистором

A) R = VOL (к примеру, 10 кОм)

Балансный потенциометр, когда его движок находится в центральном положении, «виртуально отсутствует».

В таком положении резистивная дорожка балансного потенциометра создает только нагрузку на предыдущую ступень, поскольку ток через скользящий контакт отсутствует (так что вы вообще, если хотите, можете разомкнуть переключатель «Sw1» без изменения чего-либо). Это кажется разумным, т.к. до тех пор, пока вы не регулируете балансировку, он практически отсутствует в цепи (сигнал не проходит через его скользящий контакт). Следовательно, качество (или возраст) балансировочного потенциометра вообще не имеет значения.

Звуковые помехи могут проявиться только по двум причинам:

• Если резистивная дорожка балансировочного потенциометра не являются абсолютно симметричной, по крайней мере один из скользящих контактов не будет стоять точно в центре (добавление переключателя Sw1 может это полностью устранить, но я сомневаюсь, что в этом есть необходимость) ,
• Если сопротивление углеродистой дорожки потенциометра (наихудший сценарий!) изменяется из-за изменения давления скользящего контакта (вызванного акустическим резонансом, как в угольных микрофонах старых телефонов), нагрузка на предыдущий каскад изменится (но я подозреваю, что в действительности трудно найти каскад, который будет «чувствовать» ее).

Благодаря резистору «R», балансировка вблизи центрального положения работает плавно, а общая громкость значительно меньше, чем без него. Это приводит к другому варианту:

Ручка баланса работает, не влияя на общий уровень

Такой вариант обеспечивает наилучшие эксплуатационные удобства, т.к. тогда громкость звука перемещается слева направо без значительного изменения общей громкости. Входное напряжение на обоих каналах постоянное и равное, сумма мощности левого и правого каналов остается приблизительно (± 0,2 дБ) постоянной в диапазоне примерно 80% от всего угла вращения ручки (который относительно центрального положения работает по-прежнему медленно). Я решил использовать фактор 0,47 после некоторого компьютерного моделирования и после этого проверил его в своем предусилителе.

Он действительно работает так, как и ожидалось, (наблюдается небольшое увеличение общей громкости в крайних правых и левых позициях). Я не хочу больше упускать возможность регулировки баланса, поскольку действительно есть записи, страдающие от серьезного дисбаланса каналов. Перемещение кресла или динамиков не является удобным средством против этого явления. Правильным путем является «перемещение» солиста на два фута влево или вправо без изменения общей громкости, просто вращая ручку баланса.

Выбирая подходящее соотношение сопротивлений R/Vol между 1,0 и 0,47, возможен любой компромисс между версиями «золотое ухо» и «максимальный комфорт».

Сопротивление этих «усиленных» цепей примерно соответствует сопротивлению одного потенциометра «VOL» (если R = Vol и BAL

2·VOL), поэтому вы можете добавить BAL и R к любой «чистой» конструкции без изменения её критичных параметров (разумеется, на R будет происходить затухание в 4-6 дБ, поэтому в будущем на шкале вращения ручки регулятора громкости вам потребуется добавить около 5 или 10 градусов дуги). Даже когда регулятор баланса установлен в крайние положения, наблюдается только умеренное изменение нагрузки (максимально –30 %), которое не будет сильно влиять на какой-либо разумно спроектированный предусилитель.

Если в вашем усилителе уже есть стандартная цепь регулировки баланса, к ней легко добавить дополнительные резисторы. Просто припаяйте их к соответствующим выводам балансировочного потенциометра (на одном канале от центра влево и на другом — от центра вправо). Регулятор громкости при этом не задействуется.

Практическая аудиофилия – Регулятор Громкости (РГ)

Происходит это потому, что при замыкании/размыкании контакта происходит “дребезг”.. У плохих реле его много, у очень дорогих его мало, но он всё равно есть, ибо его не может не быть – Законы физики отменить нельзя.

Вот так дребезг выглядит визуально на экране осциллографа

Инженеры уже давно решили эту проблему, и создали интегральный РГ Никитина, работающий абсолютно по такомуже принципу – цифровые потенциометры

Т.к. чувствительность человеческого уха к уровню звукового давления, или силе звука, изменяется в соответствии не с линейным, а с логарифмическим законом, то и регулятор громкости должен изменять уровень входного сигнала по логарифмическому закону! Для цифрового потенциометра это можно реализовать программно! Для этого всего лишь надо “прыгать” по шкале кодов через 1дБ! А чтобы рассчитать эти коды я воспользуюсь расчетами для РГ Никитина att_calc.xls

В случае переменного резистора делитель будет выглядеть следующим образом, а ослабление А (дБ) при условии Rinput=Rload будет рассчитыватсья по следующей формуле:

В итоге для ЦАП 8. 16 бит получаются следующие ряды значений ослабления входного сигнала от 0 до -100дБ
Жёлтым цветом я выделил ячейки в которых происходит изменение кода без повторения
(по клику откроется полная таблица):

Для удобного визуального восприятия посмотрим на их в виде графика (по клику откроется подробный график):

разницы не заметно. Кривые лежат друг на друге. Рассмотрим крупнее диапазон ослабления (100%-70%)

разницы практически не заметно. Кривые снова лежат друг на друге! Рассмотрим крупнее диапазон ослабления (100%-90%)

до 94% разницы никакой вообще – рассмотрим крупнее диапазон ослабления (100%-94%)

до 99% разница практически не существенная! Углубляемся и рассмотрим крупнее диапазон ослабления (100%-99%)

до 99,60% (-48дБ) ослабления входного сигнала разница практически не существенная и 8битный ЦАП с лёгкостью справится с этой задачей!

так что получается? все эти биты нужны для того чтобы плавно с дискретностью 52 шага регулировать ослабление в пределах 0,4% от 100 до 99,6%?

ПОКАЖИТЕ МНЕ ЭТУ ТВАРЬ, СПОСОБНУЮ ЭТО УСЛЫШАТЬ.

Что касается ЦАП с разрядностью 12-16бит то они до 99,90% идут практически “ноздря в ноздрю”!

с дискретностью ЦАП разобрались. а что с самым главным инструментом? Что способно услышать наше ухо?
А вот что: Как доказал Александр Щербин между порогом слышимости и болевым порогом человек различает всего

300 элементарных скачков ощущения громкости. Причём на разных частотах это количество разное. т.е. глубина дискретизации нашего уха всего 8бит.

Вот теперь, аудиофилы, Вам с этим жить! 🙂

Таким образом считаю что 8-битного ЦАП будет более чем достаточно и останавливаю свой выбор на 8-битном AD8403!

В диапазоне от 0дБ (N=000) до -30дБ (N=247) коды будут изменяться через 1дБ (как ни странно это полностью закрыло РГ Никитина на 6 релюшках), а оставшиеся 6 как получится. Вот этот ряд чисел, пользуйтесь! 🙂

-100дБ (N=255)
-54дБ (N=254)
-44дБ (N=253)
-40дБ (N=252)
-37дБ (N=251)
-35дБ (N=250)
-33дБ (N=249)
-32дБ (N=248)
-30дБ (N=247)
-29дБ (N=246)
-28дБ (N=244)
-27дБ (N=243)
-26дБ (N=242)
-25дБ (N=240)
-24дБ (N=238)
-23дБ (N=236)
-22дБ (N=233)
-21дБ (N=230)
-20дБ (N=227)
-19дБ (N=223)
-18дБ (N=219)
-17дБ (N=214)
-16дБ (N=209)
-15дБ (N=202)
-14дБ (N=195)
-13дБ (N=187)
-12дБ (N=177)
-11дБ (N=167)
-10дБ (N=155)
-09дБ (N=142)
-08дБ (N=128)
-07дБ (N=113)
-06дБ (N=097)
-05дБ (N=081)
-04дБ (N=064)
-03дБ (N=047)
-02дБ (N=031)
-01дБ (N=015)
-00дБ (N=000)

Регулятор громкости

Sonera сказал(-а): 21.12.2006 23:11

Регулятор громкости

Re: Регулятор громкости

Alex сказал(-а): 22.12.2006 02:03

Re: Регулятор громкости

Sonera сказал(-а): 22.12.2006 11:31

Re: Регулятор громкости

Re: Регулятор громкости

Советские в зависимости от кривой разделялись на группы “А”, “Б”, “В”. Логарифмическая -“В” (если не напутал – давно было, не помню). Как импорт – не знаю.

И еще. Если сопротивление переменника много меньше (раз в 10), чем входное сопротивление усилка, то усилок не влияет на регулятор громкости. Если сопротивления примерно одинаковы, то из-за влияния сопротивления усилка характер кривой регулирования нарушается, но вполне терпимо (т.е. на шкале регулятора дБ уже писать нельзя, но на слух – нормально). Если входное сопротивление усилка заметно меньше, чем переменного резистора – зависимость сопротивления от угла поворота нарушается сильно, и плавность регулирования – хреновая.

Offтопик:
ЗЫ Раздел “Для начинающих” же есть! Там и подскажут быстрее!

igorkuz сказал(-а): 22.12.2006 12:33

Re: Регулятор громкости

Характеристики
А – линейная
Б – логарифмическая
В – обратнологарифмическая

Это если резистор отечественный, а если импортный то
А- Логарифмическая зависимость сопротивления от угла поворота оси
В- Линейная.
Включают обычно вот так. Громкость типа.

Sonera сказал(-а): 22.12.2006 12:40

Re: Регулятор громкости

igorkuz сказал(-а): 22.12.2006 16:18

Re: Регулятор громкости

Re: Регулятор громкости

Точно. Для громкости нужен В.

В данном случае – да. В самом общем – нет. У переменного резистора изменяется сопротивление, и все тут (у него 2 вывода). А потенциометр подволяет подключаться своим движком к разным точкам сопротивления (т.е. это как-бы 2 переменных резистора, изменяющихся одновременно так, что R1+R2=const) и у него 3 вывода – от концов резистора и от движка. И в регуляторе громкости включена именно потенциометрическая схема.

Другое дело, что из любого потенциометра легко сделать переменный резистор. И я даже и не припомню, чтобы видел именно переменный резистор. а не потенциометр.

Sonera сказал(-а): 23.12.2006 11:38

Re: Регулятор громкости

В это для отечественного? а для импортных тогда какой? Или В это для импортного Вы указали?

igorkuz сказал(-а): 23.12.2006 12:22

Re: Регулятор громкости

Alex сказал(-а): 23.12.2006 16:33

Re: Регулятор громкости

Нет, “В” это для совкового. У импортных – “А”, но чаще на них написано “Log” или “Lin”.

Если уж совсем невмоготу, можно использовать и линейный регулятор, только надо между движком и земплей (общим) поставить резистор, величиной 1/7.8 от величины переменника.
Ну и конечно, входное сопротивление последующего усилителя должно быть хотя бы раз в 5 больше этого резистора.
Так получается кое-какая апроксимация “лог.” характеристики.

Да

Очень редко когда физически, переменный резистор имеет толко два вывода – от одного конца и от движка.
Чаще всего есть выводы с обеих сторон и от движка, и включить можно соответственно:
– реостатом, использую движок и один из концов.
– потенциометром, используя оба конца и движок.

А ваопрос “переменый резистор это потенциометр?” – сам по себе некорректный. “Переменный резистор” – это резистор, сопротивление которого меняется под воздействием какого-то фактора.
В данном случае – вращения ручки или перемещению ползунка.
Но в общем слусае – это не так, и “переменных резисторов” существкет большой количество как с тремя, так и с двумя выводвами (в последнем случае – их естественно можно включать только реостатом, и никак не включить “потенциометром”.
Примером 2-х выводного переменого резистора с механическим воздействием может служать тензорезистор – его сопротивление зависит от приложенной к резистору механической силы и его (резистора) деформации.
Существует масса переменных резисторов с “не механическим” воздествием, например:
– терморезисторы (меняют сопротивление в зависимости от температуры),
– варисторы (от приложеного напряжения),
– магниторезисторы (т внешнего магнитного поля) и т.д.

Dev11 сказал(-а): 27.12.2006 16:07

Re: Регулятор громкости

Ниче не понимаю. Где-то эта тема уже была, причем ответы 90% похожи. Дежавю что ли .

Линейные потенциометры в улучшенных регуляторах громкости и баланса

↑ Улучшенный регулятор громкости

В магазинах радиодеталей, вместо потенциометра с действительно логарифмической зависимостью изменения сопротивления в зависимости от угла поворота движка, вы рискуете купить потенциометр, проводящая дорожка которого состоит из двух линейных участков, каждый со своим градиентом сопротивления. Теоретически, они аппроксимируют логарифмическую кривую, достаточно близко. Но исследователи обнаружили, что это бывает редко, и на стыке между двумя участками происходит «разрыв», «скачок», который особенно заметен при прохождении этого участка.
Как и в линейных потенциометрах, используемых в качестве регуляторов громкости, первые 10% вращения вызывают слишком большой прирост уровня, особенно из положения «OFF», чтобы можно было комфортно регулировать небольшие уровни громкости. «Правильный» логарифмический регулятор теоретически имеет диапазон до 100 дБ, на самом деле это излишне, потому что обычно громкость регулируется в гораздо более узком диапазоне – примерно 25 дБ, что соответствует отношению мощности 316:1.

Есть возможность, с некоторой доработкой, обеспечить работу обычного потенциометра с линейной зависимостью в данном диапазоне с достаточной на практике линейностью.
На рис. 1 показана схема «переделки» линейного резистора в логарифмический.

У «настоящего логарифмического» регулятора эта зависимость будет выражена прямой линией. На практике полученная линия значительно ближе к идеальной, чем стандартный недорогой логарифмический потенциометр. Для стерео, используйте сдвоенный блок потенциометров с минимальной разницей сопротивления потенциометров между собой. Использование точных 1% резисторов для R рекомендуется. Номинал потенциометра VOL можно изменить, но важно сохранить соотношение от 6:1 до 10:1 между сопротивлениями VOL и R соответственно.
Выбор конкретного отношения является компромиссом. На рис. 2 отношение резисторов 8,33:1, оно ближе всего к аппроксимации логарифмической зависимости, но при данном отношении может быть слишком резкая регулировка на минимальных уровнях громкости. Более высокие коэффициенты, чем 10:1 могут чрезмерно нагружать выход предварительного усилителя или требовать использования потенциометра, сопротивление которого слишком велико.

При правильно спроектированной диаграмме уровней усилительного тракта обычно будет достаточно диапазона регулировки громкости близкого к логарифмическому в диапазоне 25 дБ. Диаграмма уровней усилительного тракта выставлена правильно, если в подавляющее большинство времени работы потенциометр регулятора громкости находится в положении между 10 и 2 «часами».

Если ручка регулятора громкости часто установлена в положение ниже или выше этого диапазона, следует рассмотреть вопрос об изменении коэффициента усиления предварительного усилителя. Усиление тракта, как правило, определяется усилением предварительного и оконечного усилителя, поэтому может быть оптимизировано без ухудшения качества. Другим преимуществом «поддельного» логарифмического потенциометра является то, что линейные потенциометры, как правило, имеют более стабильные характеристики, чем имеющиеся в продаже логарифмические потенциометры, у линейных потенциометров обычно меньше разница между левым и правым каналами.

Дополнительный резистор позволяет добиться от дешевого углеродного потенциометра того же результата, что и от гораздо более дорогого потенциометра с токопроводящим пластиком (по крайней мере в точности, не вступая здесь в дискуссию по качеству звука). Необходимо только убедиться, что выходное сопротивление источника, сигнал с которого поступает на потенциометр, низкое, и что выходной каскад источника сигнала имеет достаточную нагрузочную способность (при потенциометре в 100 кОм, общее сопротивление регулятора может составить всего 9 кОм). При высоком выходном сопротивлении источника сигнала, использование данного решения не имеет смысла.

↑ Дальнейшие идеи

Входной буфер (U1A) необходим для обеспечения высокого входного сопротивления. Максимальный коэффициент усиления каскада на U1A равен 10 (20 дБ), а минимальный коэффициент усиления 0 (максимум затухания). Входной импеданс является переменной величиной, в зависимости от установки потенциометра.

При минимальном усилении, входной импеданс равен полному сопротивлению потенциометра 50 кОм. Входной импеданс падает примерно до 27 кОм при повороте ручки потенциометра на 50%, и примерно до 4,3 кОм на максимуме. Входной импеданс намного меньше, чем у потенциометра из-за наличия обратной связи от конечного операционные усилителя. Эти цифры сопротивлений похожи (но немного ниже, чем у пассивного варианта (если используется потенциометр 100 кОм), и здесь требуется низкое выходное сопротивление источника сигнала, иначе логарифмическая зависимость не будет соблюдаться.

Фактическое значение VR1 не имеет значения, потенциометры от 10 кОм до 100 кОм будут работать одинаково хорошо, хотя это будет влиять на входное сопротивление. Зависимость регулировки от угла поворота показана на рис. 4.

Обратите внимание, что из-за отсутствия дополнительного резистора по схеме рис. 1, здесь не нивелируется разность в разбросе резисторов разных каналов, поэтому для их лучшего баланса между собой, надо уделить внимание идентичности сопротивлений. Усиление в 20 дБ будет избыточно для большинства предусилителей. Как правило, достаточно усиления 10 дБ. Для получения такого усиления достаточно увеличить R2 до 3,3 кОм.

↑ Моно-версия

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.

↑ Многоканальная версия

Для тех, кто нуждается в многоканальной логарифмической регулировке громкости, есть Проект 141. Проект использует микросхему THAT2180 VCAS, и может управлять от 1 до 8 каналов (или даже больше). Он идеально подходит для систем домашнего кинотеатра, и вам надо только включить данный проект в тракт звуковоспроизведения.

↑ Улучшенный регулятор баланса Бернда Людвига (Bernd Ludwig)

Бернд Людвиг предложил полезный вариант «улучшенного регулятора баланса». Следует отметить, что данный вариант требует высокого сопротивления нагрузки, предложенный выше пассивный «улучшенный регулятор громкости» не может быть использован в этой схеме. Схема включения очень похожа на концепцию улучшенного регулятора громкости на рис. 1, за исключением того, что эта идея используется в «обратном направлении».

Имейте в виду, что многие (особенно ранние японские) регуляторы баланса используют специально разработанные потенциометры, они не подходят для схем, показанных ниже. Эти специально разработанные потенциометры имеют токопроводящую подкову половина которой металлизирована. В среднем положении благодаря металлизированным секторам дорожек сигнал проходит только по металлизированным частям и затухания сигналов не происходит.

При повороте регулятора, в одном канале ползунок движется по металлизированной части и уровень сигнала в этом канале не меняется, а в другом канале ползунок движется по графитовой поверхности с высоким сопротивлением, что приводит к затуханию сигнала в данном канале. По моему мнению такая регулировка является неудовлетворительной для Hi-Fi.

Стандартная схема регулировки баланса/громкости с использованием обычных потенциометров (в одном канале) показана на рис. 7 ниже.

Типичное отношение сопротивлений регуляторов BAL = 2,5*VOL
Например: VOL = 10 кОм log, BAL = 25 кОм linear

Добавление резистора ‘R’ как показано на рис. 8

дает возможность двух интересных улучшенных вариантов стандартной схемы регулировки. Обратите внимание, что переключатель является необязательным и может быть заменен перемычкой.

↑ Пример А: R = VOL (например, 10 кОм)

В среднем положении регулятора баланса, он влияет только на нагрузку источника т. к. мост сбалансирован, и ток через скользящий контакт регулятора баланса не течет.
Поэтому замыкание и размыкание переключателя «Sw1», ничего не меняет. Это, кажется, разумным: пока регулятор баланса находится в среднем положении, сигнал через него не проходит. Следовательно, качество (или состояние) потенциометра регулятора баланса вообще не имеет значения. На практике баланс может не совсем соблюдаться, если дорожки регулятора баланса имеют неодинаковое сопротивление от центрального до крайних положений. Благодаря дополнительному резистору ‘R’, регулятор баланса работает очень плавно вблизи центрального положения и влияние на общий уровень громкости гораздо меньше, чем без него.

↑ Пример Б: R = 4,7 кОм (R =

Регулятор баланса работает, не влияя на общий уровень громкости.
Это удобно в эксплуатации, так как звуковая сцена может плавно смещаться влево или вправо без существенного изменения общего уровня громкости. Суммарное входное напряжение обоих каналов постоянно с точностью примерно (±0,2 дБ) при изменении положения регулятора баланса в пределах 80% (при этом регулировка баланса остается особенно плавной вблизи центрального положения). Я пришел к множителю 0,47 после моделирования на компьютере и проверил его, реализовав в моем предусилителе. Он работает, как и ожидалось (есть только незначительное увеличение общей громкости в крайнем правом и левом положениях).

Я считаю, что регулятор баланса необходим, так как есть немало записей, которые страдают от тяжелого дисбаланса каналов. Перемещать же кресло или колонки неудобно. Перемещение звуковой сцены влево или вправо без изменения общей громкости, просто активируя ручку баланса, очень удобно и правильно.

Компромисс между критериями «золотого уха» и «максимальным удобством» можно найти, выбрав подходящее отношение «R/Vol» между 1,0 и 0,47.
Вы можете добавить регуляторы баланса (например, R = VOL и BAL

2*VOL)в усилители «пуристов» где он отсутствует. Критического изменения параметров не произойдет (конечно, будет некоторое уменьшение чувствительности примерно на 4…6 дБ, которое придется компенсировать регулятором громкости). Даже когда регулятор баланса установлен в крайних положениях общее изменение громкости составляет примерно 30%.
Если обычный регулятор баланса в усилителе уже есть, его легко доработать… Надо просто припаять дополнительные резисторы к соответствующим контактам регуляторов громкости и баланса.

↑ Примечания переводчика

Я не гарантирую абсолютную точность перевода. Практических опытов подтверждающих измерения автора я не делал. Вместе с тем, материал интересный и здесь собраны вместе технические решения, которые встречаются в разных конструкциях и статьях.

Логарифмические потенциометры нужного размера и номинала найти весьма непросто, что и стало одной из причин данного перевода.
Вместе с тем, большинство современных источников сигнала и самодельных предварительных усилителей имеет весьма низкое выходное сопротивление, что позволяет использовать описанный улучшенный регулятор громкости.

Спасибо за внимание!

Похожие новости

Комментарии (8)

Информация
Вы не можете участвовать в комментировании. Вероятные причины:
— Администратор остановил комментирование этой статьи.
— Вы не авторизовались на сайте. Войдите с паролем.
— Вы не зарегистрированы у нас. Зарегистрируйтесь.
— Вы зарегистрированы, но имеете низкий уровень доступа. Получите полный доступ.

Распайка регулятора громкости в УМЗЧ и немного теории

Регулятор громкости — это устройство, позволяющее изменять величину электрического напряжения на выходе при воздействии на органы управления, либо при поступлении управляющего сигнала. Используется как в составе электронной аппаратуры, так и в виде отдельного изделия.

Регулятор громкости может быть как регулятором напряжения, так и регулятором тока, ведь его задача регулировать выходную мощность усилителя на какой то нагрузке, т.е., если регулятор представляет из себя переменный резистор на входе усилителя, то он регулирует напряжение которое поступает на дифференциальный каскад усилителя, тем самым уменьшая или ограничивая до максимального уровень входного сигнала. Если регулировка выходной мощности осуществляется на выходе усилителя, к примеру, добавочное сопротивление, включаемое последовательно с нагрузкой, то это уже будет регулятором тока, так как без нагрузки, напряжение на выходе усилителя будет неизменным. Так же можно назвать регулятором тока – резистор в цепи обратной связи, который реализован при помощи датчика тока – резистора, последовательно с нагрузкой которого, снимается сигнал и подаётся на инвертирующий вход усилителя.

Таким образом получается, что переменный резистор может выполнять роль и регулятора тока и регулятора напряжения в зависимости от того где он включён.

Так же можно назвать регулятором тока и регулятор громкости в усилителе ИТУН, который стоит на входе схемы. Он регулирует входное напряжение, но благодаря обратной связи по току (с датчика тока – добавочного резистора при прохождении тока снимается напряжение, чем выше ток, который по нему проходит, тем больше на этом резисторе падение напряжения) сам регулятор громкости не регулирует ток в нагрузке, но далее по схеме осуществляется связь по току, к примеру если выкинуть из ИТУНа этот резистор, то связь будет только по напряжению и регулятор громкости будет регулятором напряжения *в чистом виде*. Это как тумблер и электромагнитное реле, сам по себе тумблер не может пропустить большие токи, и он подаёт сигнал реле с мощными контактными группами, а стоят ли последовательно с этими группами контактов добавочные резисторы – тумблеру *глубоко и с большой высоты*.

Регулятором громкости служит переменный резистор, в стерео усилителях, это сдвоенный переменный резистор. На первых двух рисунках представлен внешний вид сдвоенного переменного резистора. Сопротивление переменного резистора может быть в пределах от 20 до 100 кОм, это зависит от конструкции усилителя. На третьем и четвёртом рисунках изображена схема включения регулятора (один канал) и соответствие выводов к схеме. Пятый рисунок показывает, как надо правильно припаять провода.

Регулятором тока может быть магнитный шунт в трансформаторе, такой вид регулировки выходной мощности применяется в сварочных аппаратах для ручной дуговой сварки и как ни странно в довольно дорогих ламповых усилителях.

Так же регулятором громкости может выступать дроссель на входе с изменяющейся индуктивностью (ферритовый сердечник перемещается по резьбе в виде винта), так часто было устроено в старых ламповых радиолах, и по сути там звук никогда не хрипел при повороте ручки, так как механически никакого контакта не было, а значит и стираться было нечему.

Ещё были регуляторы громкости, по средству подмагничивания звуковой катушки в самом динамике. Было это очень просто и эффективно, такой регулятор громкости можешь собрать самому, только придётся делать собственную магнитную систему. Принцип работы простой, вместо постоянного магнита использовался электромагнит, а подаваемое на его обмотку напряжение создавало необходимый ток, который создавал магнитное поле, чем больше было это магнитное поле, тем больше была чувствительность у динамической головки, следовательно чем меньшее напряжение подавалось на обмотку электромагнита – тем тише играл динамик, причём независимо от подводимой к звуковой катушке мощности. В дальнейшем от такого регулятора отказались, и стали делать регуляторы на переменных резисторах по входу схемы, так проще. Но динамики то такие ещё оставались (без постоянных магнитов, с двумя катушками), и их начали подключать к силовым трансформаторам последовательно с нитями накала радиоламп, таким способом (методом) убивали двух, если не трёх зайцев. Первый – избавлялись от кучи старых динамиков, второй – улучшалось качество питания радиоламп и они служили дольше, так как катушка в динамике выступала в роли дросселя для нити накала и ток был стабильнее, а значит и работа нити была более *ровнее*, третья – можно было получить гораздо большую мощность динамической головки, нежели при использовании *дорогого* (утверждение спорное) постоянного магнита.