Всё о регуляторе громкости А. Никитина (часть 1)

Схема регулятора громкости, разработанного Алексеем Никитиным, была опубликована в журнале «Радиохобби» №2 за 2002 год, в статье «Регуляторы громкости в Hi-Fi аппаратуре». Автор рассмотрел и провел сравнительный анализ известных и широкоприменяемых на данный тот момент вариантов построения регуляторов громкости, а так же привёл описание регулятора собственной разработки на основе резистивных звеньев.
В литературе и Интернете подобные схемы часто называют лестничными регуляторами громкости. Также устройство можно отнести к электронным регуляторам, так как управление осуществляется цифровой схемой (от кнопок или валкодера) без обычных потенциометров.
Схема регулятора
Оригинальная схема регулятора громкости Никитина представлена на рисунке:

Регулятор состоит из 7 звеньев с ослаблением сигнала на 1дБ, 2дБ, 4дБ, 8дБ, 16дБ, 32дБ, 64дБ. В результате мы получаем регулировку с шагом 1дБ и глубиной 128 дБ, что более чем достаточно для регулятора громкости. Так как звенья согласованы друг с другом, то включение-выключение какого-либо звена не оказывает влияния на соседние звенья.
К сожалению, в статье не приводилась принципиальная схема блока управления реле, а лишь упоминалось, что изначально схема была построена на простой логике, а в дальнейшем использовался микроконтроллер.
Достоинства регулятора громкости Никитина
- малое влияние на звук при использовании качественных комплектующих
- плавность регулировки. Причём, как шаг регулирования, так и глубину можно менять достаточно просто (добавляя или убирая звенья).
- при использовании высокоточных резисторов регулятор имеет высокую идентичность регулировки в каналах, чего не скажешь об обычных переменных резисторах.
- возможность построения многоканального регулятора громкости с высокой идентичностью каналов.
Недостатки схемы
- требуются высокоточные и, соответственно, дорогие (для многих труднодоставаемые) резисторы,
- невозможно сделать тонкомпенсацию,
- чтобы не было щелчков при регулировании громкости, к реле есть определённые требования.
- в оригинальной статье отсутствовала схема управления регулятором,
- для обеспечения плавности регулировки громкости требуется точное согласование с сопротивлением нагрузки.
Продолжение следует….
Всё о регуляторе громкости А. Никитина (часть 2)
К основным недостаткам схемы можно отнести следующие:
Во-первых, для хорошего регулятора громкости требуются хорошие реле. Насколько они будут качественные, настолько будет заметно влияние регулятора на звук. Соответственно, применение высококачественных реле отразится и на стоимости регулятора.
Во-вторых, нестандартные значения номиналов резисторов. Для обеспечения плавности регулировки необходимо тщательно подбирать номиналы, указанные на схеме. Как вариант, соединять резисторы последовательно/параллельно, что, однако, может отрицательно сказаться на звуке.
В-третьих, (недостаток не схемы, а публикации) отсутствие принципиальной схемы блока управления реле для некоторых делает проблематичным повторение конструкции.
В-четвёртых,нет возможности ввести тонкомпенсацию.
Ну и остался не прояснённым вопрос, который не даёт покоя многим и активно обсуждается на различных форумах: будут ли щелчки при регулировании?
Попробуем разобраться с недостатками, не затронув достоинств схемы.
Иxa0начнём с главного –xa0 будут ли слышны щелчки при регулировании громкости???
Сам автор в своей конструкции применил двухстабильные реле с одинаковым временем срабатывания и отпускания. В этом случае никаких щелчков не будет!
Но, если на берегах туманного Альбиона (а именно там родилась рассматриваемая схема) найти такие реле – не проблема, то в родном отечестве поиски могут оказаться xa0безуспешными. Остаётся бедным российским радиолюбителям довольствоваться родными РЭСами или китайским ширпотребом.
Широко распространённые реле, кроме того, что не являются двухстабильными, имеют ещё и время срабатывания в разы, если не на порядок больше времени отпускания.
При использовании таких реле в оригинальной схеме щелчки, увы, гарантированы!
Но, не всё так плохо, как кажется на первый взгляд!
Чтобы устранить этот неприятный эффект при использовании обычных реле, достаточно поменять разомкнутые и замкнутые группы контактов местами, а сигналы управления реле проинвертировать. Схема исполнительной части примет вид, показанный на рисунке:

Собственно, всё! При переключении никаких посторонних звуков не будет.
Дальше пойдём по-порядку.
Основной вклад в звучание регулятора вносят, конечно же, контакты реле. Поэтому желательно найти реле с контактами большой площади и хорошим покрытием. Не буду давать конкретных рекомендаций, понимаю, что возможности радиолюбителей сильно зависят от удалённости от МКАДа, объёма кошелька (часто тесно связано с первой причиной), доступности радиорынка ну и индивидуальных аудиофильских загонов.
Так что пусть каждый выбирает в меру своих возможностей и аудиофильской испорченности.
На многих форумах обсуждалось влияние тока через катушку реле на сигнал. Кроме умозрительных и порой весьма далёких от реальности выводов каких-либо конкретных результатов получено не было. Так что, особо пытливым натурамxa0можно посоветовать пропустить синус через свободно-замкнутые контакты реле и через контакты, замкнутые под напряжением. Как говорится, найди десять отличий. О результатах убедительная просьба отписаться.
Попробуем разобраться с нестандартными значениями номиналов резисторов.
Написав в статье, что звенья регулятора не зависят друг от друга, автор немного слукавил. При работе они, может, и не зависят, а вот номиналы элементов напрямую зависят от сопротивления нагрузки!!! Для получения расчётного затухания фактор согласования регулятора громкости с нагрузкой является обязательным, иначе на очередном шаге вместо ослабления сигнала можно получить его рост.
При трудностях с приобретением резисторов указанных номиналов можно только посоветовать радиолюбителямxa0xa0попробовать отобрать резисторы с помощью тестера и использовать последовательное/параллельное соединение резисторов стандартных номиналов.
Для расчёта элементов регулятора под другое значение сопротивления нагрузки или подбора сопротивления нагрузки под имеющиеся номиналы резисторовxa0 можно использовать таблицу :
таблица (файл Excel в архиве 25kB).
Добрались до самого «объёмного» пункта – схемы управления регулятором.
Но об этом в следующей части….
Всё о регуляторе громкости А. Никитина (часть 3)

В этой части статьи поговорим о схемах управления регулятором громкости Никитина.
Для начала небольшое лирическое отступление. Как показала практика, при использовании регулятора громкости Никитина в усилителе мощности вполне приемлемыми (можно даже сказать удобными для эксплуатации) являются шаг регулировки в 2дБ и глубина регулировки в 64 дБ. В этом случае из схемы просто исключается первое звено ( 1дБ) и общее количество звеньев становится равно 5.
Схема такой исполнительной части регулятора представлена на рисунке:

Именно для такого варианта разрабатывались схемы управления на «жёсткой» логике.
Сразу замечу, что схемы на «жёсткой» логике идеально подходят для устройств типа Hi-End, так как не имеют в своём составе тактовых генераторов, которые мог ли бы наводить помехи на сигнальные цепи и, если и генерируют помехи, то только в моменты переключения. Так что ортодоксальным аудиофилам можно не волноваться за священный звуковой тракт.
Схема управления на «жёсткой» логике функционально разбита на два блока: блок управления и блок индикации. Различные варианты блоков можно комбинировать, просто соединив соответствующие выходы блоков между собой:

Внимание: цепи питания на схемах не показаны. Схемы запитаны от отдельного стабилизатора напряжением +5В. Не забываем ставить блокировочные конденсаторы по цепям питания микросхем!!!
Блоки управления.
Первый вариант блока управления является самым простым из предлагаемых. Здесь элементы микросхемы IC1 выполняют функцию подавителей дребезга контактов кнопок. Элементы микросхемы IC2 служат для остановки счета (регулировки) при достижении крайних значений — 0 и 64 дБ.

В схеме без каких либо изменений возможно применение микросхем серий: К155, К555, К1533.
Питание схемы осуществляется от стабилизатора, выполненного по типовой схеме на микросхеме К142ЕН5А(LM7805).
Схема собиралась на макетной плате, потому рисунок печатной платы не приводится.
При исправных деталях в налаживании схема не нуждается.
Второй вариант блока управления позволяет использовать для управления регулятором простые кнопки с одной группой контактов на замыкание. Здесь элементы микросхемы IC1 совместно с R1-R4 и C1-C4 выполняют функцию подавителей дребезга контактов кнопок и формируют короткий одиночный импульс при замыкании контактов кнопок. Элементы микросхемы IC2 служат для остановки счета (регулировки) при достижении крайних значений — 0 и 64 дБ.

В схеме без каких либо изменений возможно применение микросхем серий: К155, К555, К1533.
В зависимости от качества используемых кнопок SW1 и SW2, возможно, потребуется подобрать ёмкости конденсаторов C1 и C3.
Третий вариант блока управления позволяет реализовать дополнительные сервисные функции для обеспечения удобства эксплуатации. В данной схеме при однократном нажатии кнопок SW1 или SW2 происходит изменение уровня громкости на один шаг (2дБ). При длительном удержании одной из кнопок происходит автоматическое изменение уровня, пока кнопка не будет отпущена или не будет достигнут предел регулировки (0дБ или 64 дБ).

Здесь элементы микросхемы IC1.1 IC1.2 IC1.4 выполняют функцию подавителей дребезга контактов и формируют короткий одиночный импульс при нажатии кнопок SW1 или SW2. Элементы микросхемы IC3 служат для остановки счета (регулировки) при достижении крайних значений — 0 и 64 дБ. На элементах IC2.2, IC2.3, IC2.4, IC8.6 собран генератор, который обеспечивает автоматическое изменение уровня громкости. Генератор запускается сигналом разрешения, который формирует цепь на IC1.3, VD1, R6, C6 при длительном удержании одной из кнопок управления.
Элементы IC2.4 и IC8.6 по сути образуют повторитель сигнала и выглядят лишними, но, как показала практика, с ними обеспечивается более стабильный запуск генератора. Рекомендую не исключать их из схемы.
В схеме без каких либо изменений возможно применение в качестве IC1 и IC3 микросхем серий: К155, К555, К1533.
Налаживание схемы заключается в подборе конденсаторов C5 и C6:
C5 подбирается по удобной скорости регулировки громкости (чтобы было не слишком быстро — можно было остановиться на нужном шаге и в тоже время, чтобы было не слишком медленно — для обеспечения оперативности регулировки.)
C6 подбирается по времени запуска генератора, так чтобы при коротком нажатии на кнопки происходило переключение только на один шаг.
Обращаю внимание аудиофилов на тот факт, что генератор в схеме работает только непосредственно в момент регулировки уровня громкости. Всё остальное время он «молчит», то есть не оказывает какого-либо влияния на аналоговую часть схемы!
Схемы индикации.
Блок индикации на основе микросхемы К155РЕ3:

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:

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:

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).
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.
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….
Всё о регуляторе громкости А. Никитина (часть 4) — новая версия.
Схема управления на микроконтроллере.
Так как приходит много вопросов типа: а правда ли это рабочая схема? а как подключать реле? и т.п. статья была переработана и дополнена.
Для тех, кто не боится использовать микроконтроллеры в звуковых устройствах, предлагается схема управления регулятором громкости Никитина на контроллере 16F877A (автор схемы и программы Юрий Глотов).
Схема позволяет:
1. управлять шестизвенным регулятором громкости А.Никитина, благодаря чему можно построить регулятор:
- с шагом 1 дБ и глубиной регулирования 64 дБ (индикация в децибелах) или
- с шагом 2 дБ и глубиной регулирования 127 дБ (индикация условная — в шагах).
Внимание!!!Сигналы управления реле контроллер формирует инверсные, что позволяет построить регулятор без щелчков на обычных (не бистабильных) реле. (см. часть2)
2. управлять четырёхканальным коммутатором входов для построения предварительного или полного усилителя. Входы коммутируются реле К1-К4, управление осуществляется кнопками S3-S6.
3. переключать входы и управлять регулятором с помощью ПДУ. Можно использовать пульт от любого телевизора или DVD-плейра фирмы Sony. (был опробован RM-834).
4. режим «MUTE» (с пульта) — быстрое приглушение звука до -64 дБ.
В устройстве используется динамическая индикация. Для отображения информации применены семисегментные светодиодные индикаторы сxa0общим анодом.
Функционально конструкция состоит из трёх блоков:
1. плата управления регулятором громкости — на плате смонтирован непосредственно контроллер, транзисторы для управления реле, свой блок питания с сетевым фильтром:

Печатная плата контроллера, выполненная по технологии ЛУТ:

2. панель управления (она же используется как фальш-панель конструкции) — здесь смонтированы все элементы управления усилителем и регулятором, индикаторы, приёмник ДУ и фильтр питания для xa0него:

Печатная плата панели, выполненная по технологии ЛУТ:

3. исполнительная часть — монтируется на плате предусилителя или на отдельных платах коммутатора входов и регулятора громкости, соответственно:

Конструкция и детали:
сетевой фильтр — любой от монитора, DVD-проигрывателя и т.п.
сетевой трансформатор — любой маломощный с выходным напряжением 13-15В
диоды выпрямительного моста — использовались КД212 (потому что у меня их много)
транзисторы Т1-Т6 типа 2SC2655 или 2SD667 (выпаяны из неисправных компьютерных блоков питания)
транзисторы Т8-Т14 КТ815 (КТ817) — понимаю, что излишне мощные, но у меня их много и на плате мало места занимают.
светодиоды — любые
7-сегментые индикаторы — любые с общим анодом. (В конструкции использовался индикатор LD4-BW56RN-A21 с 4 знакоместами просто потому, что был в наличии)
микросхемы стабилизаторов установлены на небольшие радиаторы.
Стабилизатор на 12 Вольт может использоваться для питания индикатора включения, устройства защиты, цепей плавного включения усилителя мощности и т.п., а также при использовании 12-вольтовых реле.
Если у вас 5-вольтовые реле и в напряжении 12 Вольт нет необходимости, то первый стабилизатор можно из схемы исключить, а трансформатор применить с меньшим выходным напряжением( 7-9 Вольт).
Конструкция в сборе:

Фото завершённого устройства (сверху пульт от телевизора SONY, который прекрасно подошёл для этой схемы):

Все схемы в одном файле здесьxa0(rar-архив 800 kb)
Все печатные платы (формат Sprint) здесь (rar-архив 120 kb) В архиве два варианта печатных плат блока управления: для 5-вольтовых реле и для 12-вольтовых реле.
Вариант печатных плат от наших читателей (в формате Sprint-Layout, редакцией «РадиоГазеты» НЕ ПРОВЕРЯЛИСЬ!) качаем здесь (rar-архив 153 kb).
Прошивка микроконтроллераxa0:xa0Прошивка для микроконтроллера v8.12(rar-файл 4kb)
Настройка.
При включении питания по умолчанию выбирается вход №1.
Чтобы задать уровень громкости, который будет устанавливаться при включении устройства, необходимо кнопками S1 и S2 установить требуемое значение и нажать одновременно кнопки «Вход1 » и «Громкость+». Контроллер запомнит выбранный уровень.
Программирование ПДУ:
1. удерживая нажатыми кнопки «Громкость+» и «Громкость-« на панели управления, подать питание. На индикаторе высветится «0 » — контроллер в режиме чтения кодов.
2. нажимая на пульте необходимые кнопки (для примера: 1,2,3,4 — включение входов, «Volume+» и «Volume-» управление громкостью), считать с индикатора десятичные коды кнопок.
3. перевести десятичные коды в шестнадцатеричные.
4. запрограммировать в контроллер полученные значения, как показано на рисунке:

Важно! Для стабильной работы устройства при использовании ПДУ конденсатор С4 должен быть установлен как можно ближе к фотоприёмнику!
Продолжение следует…
Всё о регуляторе громкости А. Никитина (часть 5)

В этой части статьи поговорим об аспектах согласование регулятора громкости Никитина с усилителем.
Для получения заявленных параметров, снижения искажений и обеспечения плавности регулирования громкости регулятор Никитина обязательно должен быть согласован с входным сопротивлением усилителя!
Рассмотрим по порядку:
- Общие вопросы согласования регулятора.
- Согласование регулятора со схемами на ОУ и транзисторами.
- Согласование регулятора с ламповыми каскадами.
1. Общие вопросы согласования.
Для рассмотрения общих нюансов согласования регулятора громкости Никитина с усилителями обратимся к xa0статье «Искажения, возникающие в каскадах на ОУ при регулировании уровня сигнала», автор В.А.Свинтенок.
Целиком приводить её не буду (кому интересно, тот легко найдёт её на просторах Интернета). В ней автор, проведя не совсем корректные и неполные эксперименты, подтвердил известный факт, что усилители в инвертирующем включении звучат лучше и имеют меньшие искажения, чем усилителиxa0 в неинвертирующем включении. Эту особенность давно заметили и попытались объяснить Дуглас Селф и Николай Сухов (автор того самого «усилителя высокой верности»). Последний пришёл к выводу, что подобный эффект вызван тем, что в неинвертирующем включении переход б-э входного транзистора оказывается вне цепи общей отрицательной обратной связи, из-за чего не компенсируется ёмкость Миллера. Соответственно, для усилителя с полевыми транзисторами на входе подобный эффект либо значительно слабее, либо не наблюдается вовсе.
Та вот, в экспериментах описанных в статье поучаствовал и регулятор громкости Никитина. Порой, правда, не совсем корректно. Не понятно, зачем нужно было снимать характеристики ненагруженного регулятора??? Ещё раз повторю, что для обеспечения заявленных параметров (шаг регулировки, равномерность регулировки, диапазон регулировки и т.д.) регулятор обязательно должен быть согласован с нагрузкой!!!
Примечание: в указанной статье регулятор громкости Никитина чаще упоминается как «регулятор громкости лестничного типа».
Итак, наиболее интересные и полезные выводы из статьи:
…Как было показано выше, неинвертирующее включение ОУ с резисторами на входах не позволяет реализовать предельный потенциал у большинства микросхем по нелинейным искажениям. Инвертирующее включение дает ряд лучших характеристик: меньшие нелинейные искажения, более короткий и «мягкий» спектр искажений, отсутствие «порога» (резкого возрастания высших гармоник в спектре), на искажения и спектр не оказывает влияние внутреннее сопротивление источника сигнала.

Стандартное построение регулятора уровня с буферным повторителем в инвертирующем включении представлено на Рис.15. xa0На практике такая схема используется довольно редко и связано это со следующим. Чтобы сохранить входное сопротивление схемы на уровне значения сопротивления Rп и закон изменения сопротивления от угла поворота ручки потенциометра необходимо, чтобы для резисторов схемы выполнялось условие R > Rп (в 3 и более раз). Чтобы получить приемлемое входное сопротивление схемы приходится выбирать достаточно высокоомные резисторы R. А это ведет в свою очередь к повышенному уровню шума схемы.
Тем не менее, рассмотрим эту схему в качестве отправной схемы для этого типа включения.
xa0xa0xa0 Для схемы, представленной на Рис.15 максимальные искажения будут в верхнем положении движка потенциометра Rп и соответствуют повторителю в инвертирующем включении. Далее по мере снижения уровня сигнала на выходе потенциометра пропорционально начнут снижаться и искажения на выходе ОУ. В связи с чем, охарактеризовать поведение активного элемента в регуляторе достаточно описанием его в одной точке – в точке наблюдения максимальных искажений.
xa0xa0xa0 В Таблице 10 приведены коэффициенты гармоник для входного напряжения 2 и 4 вольта для инвертора собранного по схеме Рис.15 при номинале резисторов R = 5кОм и при коэффициенте передачи регулятора Кр = -1.
Таблица 10.
| xa0 | Таблица 10(1) | |||||||
| Тип мс | OPA2134 | AD8620 | NE5532 | OP275 | ||||
| Uвх(в) | 4 | 2 | 4 | 2 | 4 | 2 | 4 | 2 |
| Кг7%(5к) | 0,00022 | 0,0001 | 0,0002 | 0,0001 | 0,000066 | 0,000035 | 0,000062 | 0,00004 |
| xa0 | Таблица 10(2) | |||||||
| Тип мс | LME49860 | AD8066 | AD826 | JRC2114 | ||||
| Uвх(в) | 4 | 2 | 4 | 2 | 4 | 2 | 4 | 2 |
| Кг7%(5к) | 0,000012 | 6*10-6 | 0,000032 | 0,000024 | 0,0004 | 0,00018 | 0,000092 | 0,000039 |
| xa0 | Таблица 10(3) | |||||||
| Тип мс | THS4062 | AD8599 | LT1220 | AD825 | ||||
| Uвх(в) | 4 | 2 | 4 | 2 | 4 | 2 | 4 | 2 |
| Кг7%(5к) | 0,00045 | 0,00017 | 0,00081 | 0,00025 | 0,00042 | 0,00012 | 0,00067 | 0,00024 |
| xa0 | Таблица 10(4) | |||||||
| Тип мс | LME49710 | LM6171 | xa0 | xa0 | ||||
| Uвх(в) | 4 | 2 | 4 | 2 | xa0 | xa0 | xa0 | xa0 |
| Кг7%(5к) | 0,000013 | 5,2*10-6 | 0,00044 | 0,00019 | xa0 | xa0 | xa0 | xa0 |
Анализируя данные приведенные в Таблице 10 можно заметить, что выбор микросхем для построения регуляторов уровня сигнала с малыми искажениями значительно шире.
xa0Лучшие микросхемы в этом включении LME49860, LME49710 и AD8066. Помимо прекрасных характеристик по нелинейным искажениям у них и прекрасный спектр искажений: 2 – 3 гармоники при входном напряжении четыре вольта.
xa0Прекрасные характеристики и у JRC2114, OP275 и NE5532. Спектры у первых двух микросхем содержат 4 – 5 гармоник при входном напряжении 4 вольта, а вот у NE5532 он длинный, с провалом. Ее лучше использовать при входном напряжении меньше четырех вольт.
xa0Хорошие спектры (четыре гармоники) при входном напряжении 4 вольта и у AD826, THS4062, LT1220. Микросхемы OPA2134, AD5599 и AD8620 лучше использовать при входном напряжении два и менее вольта. У LM6171 в инвертирующем включении искажения существенно выше, а характер и поведение спектра от напряжения питания такое же что и в неинвертирующем включении.
xa0Как было выше сказано, на практике реализовать высокий потенциал по искажениям у данного типа регулятора проблематично из-за присущих этому включению недостатков. Так для получения входного сопротивления близкое к 10кОм необходимо в схеме инвертора выбирать довольно высокоомные резисторы (более 30кОм), что приведет к существенному росту шума регулятора и сократит количество микросхем способных на достаточно качественном уровне работать в этом включении. В значительной мере эти проблемы можно решить, если вxa0 этом включении использовать регулятор уровня сигнала «лестничного» типа…
…для осуществления этого необходимо нагрузочный резистор регулятора отключить от общего провода и подключить к инвертирующему входу ОУ, как это показано на Рис.16.

Все достоинства этого регулятора в таком включении сохраняются. При коэффициенте передачи регулятора 0дБ схема представляет собой инвертор с единичным усилением и с входным сопротивлением 10кОм. Максимальные искажения такого регулятора соответствуют и максимальному сигналу на входе инвертора и будут соответствовать значениям данных приведенных в Таблице 10. На входе регулятора можно включить RC цепочку для ограничения высоких частот без опасения увеличения нелинейных искажений. По мере снижения напряжения будут снижаться и искажения, что является нормальным и естественным свойством регулятора в этом включении.
xa0xa0xa0 Максимальный коэффициент ослабления сигнала и частотная характеристика определяются максимальным затуханием регулятора и его частотной характеристикой
xa0xa0xa0 Забегая несколько вперед, можно сказать, что это одно из лучших решений позволяющее получить минимально достижимые нелинейные искажения с «мягким» и коротким спектром. В этом включении достижимы искажения, не превышающие уровень единиц стотысячных при 4 вольтах на входе с монотонным снижением искажений по мере увеличения коэффициента затухания регулятора.
xa0xa0xa0 Единственно «не сильное» место регулятора – шумы. Они будут определяться резисторами (эквивалентное значение не более 6кОм) и коэффициентом передачи инвертора по шуму (равное двум)…
Надо также отметить, что в ходе экспериментов при неинвертирующем включении усилителя автором был выявлен рост искажений при увеличении монтажной ёмкости регулятора. Поэтому при сборке схемы в таком варианте следует уделить особое внимание элементам регулятора, их расположению и способу монтажа!
2. Согласование регулятора громкости Никитина со схемами на ОУ и транзисторах.
Пример согласования регулятора громкости Никитина сxa0неинвертирующимxa0усилителем:

Здесь входное сопротивление усилителя определяется значением резистора R11. Для согласования с регулятором громкости его номинал выбран 10 кОм. В случае необходимости получения большего усиления от ОУ можно увеличить номинал резистора R12.
Напомню, что в данной схемеxa0не полностью реализуется потенциал операционного усилителя (по параметрам и качеству звучания) и схема довольно чувствительна к ёмкости (качеству) монтажа. Поэтому её рекомендуется использовать только в случае крайней необходимости.
При использовании ОУ в инвертирующем включении указанные выше недостатки устраняются:

Здесь входное сопротивление усилителя определяется номиналом резистора R11. Для согласования с регулятором громкости Никитина его значение выбрано 10 кОм.
Внимание! В приведенных схемах номиналы резисторов указаны для согласования регулятора громкости Никитина с нагрузкой 10кОм. Если регулятор рассчитан на другую нагрузку (например с помощью таблицы изxa0второй части xa0) номиналы указанных резисторов надо изменить на соответствующие.
Пример согласования регулятора с реальным усилителем:
на рисунке представлен входной каскад модернизированного усилителя мощности В.Короля:

Каскад выполнен по двухтактной схеме, и при идентичных параметрах комплиментарных транзисторов Т1 и Т2 за счёт взаимной компенсации базовых токов входное сопротивление такого каскада будет определяться, в основном, номиналом резистора R1.
Для согласования такого усилителя с регулятором громкости Никитина (на 10кОм) достаточно установить резистор R1 номиналом 10кОм:

3. Согласование регулятора громкости Никитина с ламповыми каскадами.
Подозреваю, что некоторым читателям входное сопротивление регулятора (10кОм) может показаться относительно низким. Хотя в большинстве современных аппаратов (звуковые карты, CD/DVD проигрыватели) на выходе стоят буферы, которые позволяют подключать нагрузку не менее 2кОм, однако…
Вдруг кто-то захочет нагрузить ламповый каскад на данный регулятор.
В этом случае, если на выходе отсутствует катодный повторитель, для согласования относительно низкого входного сопротивления регулятора с высоким выходным сопротивлением схемы (резистивного лампового каскада или SRPP) можно использовать буферный каскад, предложенный Зызюком (его надо включить между выходом лампового каскада и регулятором громкости):

Настройка схемы (выполняется при закороченном входе – свободный вывод С1 соединить с «общим» проводом схемы):
- резистором R4 выставляется ток покоя VT2 равный 35мА.
- резистором R1 выставляется «0» постоянного напряжения на выходе схемы.
При указанном токе и напряженияхxa0радиаторы для транзисторов не требуются.
А ещё лучше будет использовать «Прозрачный буфер», подобрав входное и выходное сопротивления.
Удачи в творчестве, качественного звука и работающих схем!
Обсуждение (0)
Пока нет комментариев. Будьте первым!
Войдите, чтобы оставить комментарий.