Администрация форума не несёт ответственности за достоверность информации и оставляет за собой право редактировать или в особых случаях даже удалять посты без предупреждения. Спасибо за понимание.

Программирование ATMEL в BASCOM.

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » Программирование ATMEL в BASCOM. » ! Санькины ПЛЮШКИ ! » Универсальный блок управления для мощного УНЧ


Универсальный блок управления для мощного УНЧ

Сообщений 1 страница 12 из 12

1

Мощные усилители высокого класса с линейным блоком питания обычно требуют дополнительных сервисных функций "обвязки".
В первую очередь, это плавная подача питания для исключения начального броска тока при зарядке буферных конденсаторов большой емкости. Для этого сетевое напряжение подают на БП через два реле. Первое подает питание на дополнительную обмотку трансформатора БП, либо запитывает его через термистор с обратной характеристикой сопротивления от температуры (NTC), либо через какой-нибудь иной балласт (мощный резистор, лампа и тп.). Второе реле подает на БП полное напряжение питания после небольшой задержки.
Во-вторых, такие усилители обычно работают на дорогостоящие акустические системы. При возникновении неисправности в схеме усиления не исключена подача полного напряжения питания на АС, что, из-за большой мощности блока питания и довольно высокого напряжения питания выходных каскадов с высокой вероятностью приведет к выходу динамиков АС из строя. Поэтому мощные усилители высокого класса непременно оснащаются схемой защиты АС, которая контролирует наличие постоянной составляющей на выходах УНЧ, и в случае аварии отключает АС.
В третьих, подключение АС к выходам УНЧ должно происходить с небольшой задержкой, во время которой успевают устояться переходные процессы после включения УНЧ.
Выключение УНЧ происходит в обратном порядке: сначала отключаются АС, а затем - блок питания УНЧ.
Это позволяет избежать щелчков и ударов в АС.

И, наконец, встает вопрос регулировки громкости. Использование обычных переменных резисторов не отвечает требованиям к аппаратуре высокого класса.
Их недостатки:
- сравнительно быстрый износ, появление шумов и шорохов при регулировании громкости;
- низкая точность передаточной характеристики (должна быть обратной логарифмической);
- значительный дисбаланс между каналами;
- невозможность дистанционного регулирования;
- для снижения наводок регулятор приходится устанавливать возле входных каскадов и снабжать механическими приспособлениями вроде валов, проходящих иногда почти через весь корпус УНЧ;
- для регулирования уровня при использовании дифференциальных сигналов на входе (что характерно для профессиональной аппаратуры) приходится использовать счетверенные регуляторы, которые редки и дорого стоят.

Существуют специальные прецизионные переменные резисторы, однако они стоят еще дороже, при сохранении ряда перечисленных недостатков.
Также, для дистанционного регулирования приходится применять узел мотор-редуктора со специальным драйвером (управление + контроль крайних положений).

Альтернативным вариантом является ступенчатый аттенюатор на реле и наборе резисторов (см., например, "регулятор Никитина"). Он лишен перечисленных недостатков, хотя и требует для реализации специальных малосигнальных реле реле и прецизионных резисторов нестандартных номиналов (или применение комбинации резисторов стандарных номиналов). Тем не менее, его преимущества налицо:
- можно разместить узел рядом со входными цепями;
- можно обеспечить хорошее экранирование;
- оказывает минимальное влияние на сигнал;
- доступно дистанционное реглуирование;
- без увеличения сложности можно работать с дифференциальным сигналом.

Очевидно, что выполнения перечисленных (и некоторых других) функций удобно привлечь узел управления на микроконтроллере.
Какие задачи он должен выполнять?

- обеспечивать включение и выключение УНЧ, т.е. дежурный и рабочий режим;
- выполнять плавное включение путем коммутации реле предварительной и полной подачи питания;
- контролировать работу узла защиты АС, и подключать АС к выходу УНЧ только в случае, если узел защиты не выдает сигнал аварии. Подключение осуществляется после некоторой задержки, когда переходные процессы после включения УНЧ устоялись. В случае, если узел защиты АС выдал сигнал аварии - не позволять использовать УНЧ, выдавать индикацию о характере неисправности. (для надежности саму защиту, как критически важный узел, рекомендуется реализовать на аналоговых элементах, не доверяя ее МК. В продаже есть множество готовых блоков);
- контролировать температуру выходных каскадов УНЧ. В случае перегрева - выдавать предупреждение, а в случае критического нагрева - выдавать предупреждение и, возможно, отключать АС и БП;
- принимать команды с пульта дистанционного управления как в дежурном, так и в рабочем режиме;
- управлять релейным аттенюатором как от сигналов пульта ДУ, так и с местного поста управления (экондер);
- показывать величину введенного ослабления сигнала;
- сохранять уровень громкости в EEPROM;
- показывать уровень входного сигнала;
- управлять коммутацией входов, при необходимости (выбранный вход сохраняется в EEPROM);
- как дополнительная функция - отображать в дежурном режиме что-нибудь полезное, например, время;

Для этих задач я разработала блок управления УНЧ на МК, который предлагаю Вашему вниманию.
Использован МК Atmega328p.
Блок использует OLED-индикатор 0,96 дюйма на чипе SSD1306 (1309 и 1315 скорее всего тоже будут работать). В качестве ручки управления используется энкодер с нажимным валом (нажатие включает-выключает режим MUTE).
Про управление с ИК-пульта ДУ на протоколе RC5 можно прочитать в соседней теме в этой же ветке.
Для того, чтобы все реагировало без задержек и в реальном времени, использованы прерывания, в процедурах которых происходит только необходимая обработка и выставляется флаг. Остальная обработка выполняется в цикле do-loop при проверке флагов от прерываний.
Энкодер сидит на самых первых в приоритере аппаратных прерываниях INT0 и INT1, приемник RC5 - на прерывании ICP, кнопка экнодера и кнопка "вкл-выкл" - на общих прерываниях PCINT.
АЦП для измерения уровня входного сигнала работает в непрерывном режиме с генерацией прерывания. По нему происходит отбор некоторого кол-ва сэмплов и выставление соотв. флага. Схема подключения (в макете) использует два резистора сопротивлением 36...68 кОм (одинаковые), соединение которых подключено на вход АЦП (использован канал 7), конец одного соединен с общим проводом, а конец второго - с выводом AFRE МК, на котором присутствует опорное напряжение. Таким образом, на входе АЦП в отсутствие сигнала имеется половина опорного напряжения, а отсчет АЦП ~ 512. Входной аудиосигнал подается на вход АЦП (и точку соединения резисторов) через конденсатор емкостью 0,1... 1 мкФ. Для оцифровки стерео-сигнала, чтобы избежать проникновения сигнала в соседний канал, возможно, использую ОУ. Буду благодарна за предложения вариантов (объединить два стерео-сигнала, желательно - дифференциальных, т.е. отвязанных от "массы", и подать на вход АЦП, с минимальным взаимодействием между каналами).
Также используется прерывание от Timer2 для периодического обновления информации (порядка 1 с).

Код, шрифты и прочее доступны по ссылке: https://cloud.mail.ru/public/kq2T/88iaDqPXr

+3

2

Меня вот тоже посетил аудиофильский Бог :crazy: . При долгом изучении и проработке этого вопроса пришёл для себя к некоторым моментам.
На усилителе мощности вообще не должно быть регулятора громкости.
МК должен заниматься только управлением и выводом информации. Всем остальным занимаются специализированные микросхемы
в частности - аудиопроцессор - TDA1524 (предв.усиление, ВЧ,СЧ,НЧ, громкость, 4 входа), эквалайзер -ВА3834, динамики-uPC1237,  +RTC, +IR
Что позволило занять ресурсы МК на реализацию разных режимов эквалайзера. Проект ещё в стадии доработки, в частности корпуса.
Вышло примерно так

+2

3

kip написал(а):

На усилителе мощности вообще не должно быть регулятора громкости.

Это если УМ выполнен отдельным корпусом.

А если он (УМ) в одном корпусе со всей входной тряхомудией ?
Без РГ никуда... Это - основной регулятор, остальные на "втором плане"...
Ну, разве что отказаться от "крутилок" в сторону "кнопочного" управления... ;)

+1

4

kip написал(а):

аудиопроцессор - TDA1524 (предв.усиление, ВЧ,СЧ,НЧ, громкость, 4 входа)

Вероятно имeлась ввиду TDA7439 - хорошая микросхема, понравилось звучание. TDA1524 - это просто стереофонический регулятор громкости и тембра с одним входом.

Отредактировано Andrusha (2024-02-05 22:50:02)

0

5

:blush:
Да,да, конечно.
TD1524 сейчас конкретно с ней делаю, по тому в голове крутится она :glasses:

0

6

kip написал(а):

Меня вот тоже посетил аудиофильский Бог :crazy: . При долгом изучении и проработке этого вопроса пришёл для себя к некоторым моментам.
На усилителе мощности вообще не должно быть регулятора громкости.
МК должен заниматься только управлением и выводом информации. Всем остальным занимаются специализированные микросхемы
в частности - аудиопроцессор - TDA1524 (предв.усиление, ВЧ,СЧ,НЧ, громкость, 4 входа), эквалайзер -ВА3834, динамики-uPC1237,  +RTC, +IR
Что позволило занять ресурсы МК на реализацию разных режимов эквалайзера. Проект ещё в стадии доработки, в частности корпуса.
Вышло примерно так

Ну, все-таки в области Hi-end применение таки микросхем не одобряется. Считается, что они вносят искажения в сигнал: для коммутации каналов и регулирования громкости там стоят полевые ключи, линейность которых так себе. Кроме того, они довольно шумные. Регуляторы тембра - это отдельная история. Скажем кратко: при хорошей акустике и правильном тракте они вообще не нужны. Любая регулировка тембра, а тем более цифровая эквализация приводит к частнотно-зависимому вращению фазы, и от исходной фазовой информации (а значит, и стереокартинки) вообще мало что остается. Поэтому подобные чипы, конечно, очень удобны, но все-таки относятся к категории Hi-Fi, и до требований Hi-End не дотягивают.

Hi-End цифровой тракт делают по принципу "бит-в-бит", а аналоговый -- максимально простым, без фазовращающих (частнотно-зависимых) цепей.
(Отдельная история вообще - многобитное кодирование, которое творит черт знает что с сигналом в области выше 3 кГц (для стандартных 44 кГц) в силу самого своего принципа. К сожалению, однобитного материала (DSD, SACD) маловато - но звучит он разительно иначе, опять же в силу физических принципов. Отдельная печалька -- это изначально поганое сведение некоторых материалов, а также сведение в расчете на виниловый носитель, с максимальным разведением стереоканалов для компенсации весьма посредственной физики винила. Оцифрованные исходники таких записей порой невозможно слушать. Получается, чем лучше аудиотракт, тем более критичными выходят требования к источникам).

Поскольку цифровое регулирование громкости нарушает принцип "бит-в-бит", и остаются релейные регуляторы громкости в аналоговом тракте, где максимальное их влияние - шум резисторов, явление физическое и неустранимое в принципе.

+1

7

Ровно по этому и считаю, что усилитель должен быть отдельно, без регулятора громкости.
Фазовращающих цепей и в аналоговом выше крыши. Начиная от простого резистора регулировки громкости до фильтров в акустике. Помнится, в усилителях высшего качества, типа Амфитон 002, в место резистора применялся многопозиционный переключатель с магазином резисторов, с корректирующими конденсаторами. Да и звуковая картина зависит ещё и от помещения. Я, конечно не претендую на Hi-End, но послушать  радио, или FLAC, с моим "музыкальным" слухом вполне достаточно.  :angry: . Тут скорее играет роль -"это я смог, и только у меня" :music:

+2

8

Cirno_9 написал(а):

Отдельная печалька -- это изначально поганое сведение некоторых материалов,.... Оцифрованные исходники таких записей порой невозможно слушать

Согласен на все сто! Брат занимается музыкой "для себя", но иногда их приглашают поиграть "для своих" в клубы. Несколько раз сводили под радио. Брат плевался неделю! Он же не проф, не знал, что под радио надо иначе каналы свести из-за особенностей трансляции ))

Отредактировано Александр Д. (2024-02-05 09:58:27)

0

9

Ёханки, заклевали единственную барышню, в нашем сугубо мужском сообществе !

0

10

kip написал(а):

Ровно по этому и считаю, что усилитель должен быть отдельно, без регулятора громкости.
Фазовращающих цепей и в аналоговом выше крыши. Начиная от простого резистора регулировки громкости до фильтров в акустике. Помнится, в усилителях высшего качества, типа Амфитон 002, в место резистора применялся многопозиционный переключатель с магазином резисторов, с корректирующими конденсаторами. Да и звуковая картина зависит ещё и от помещения. Я, конечно не претендую на Hi-End, но послушать  радио, или FLAC, с моим "музыкальным" слухом вполне достаточно.  :angry: . Тут скорее играет роль -"это я смог, и только у меня" :music:

Ну вот набор реле - примерно аналог такого переключателя, только за счет двоичного кода получается всего 5-6 реле на весь диапазон регулирования, да резисторов поменьше. Плюс аттенюатор изначально симметричный, что позволяет без проблем работать с балансным сигналом. Это и снижение шумовых помех, и уход от потенциалов корпусов, и неправильного экранирования, а в случаях использования современных ЦАП - еще и минус выходной ОУ, который в общем-то лишь преобразует балансный сигнал с выхода преобразователя I -> U в несимметричный (для подачи на RCA-разъем).

Из фазовращающих цепей в хорошем тракте - только входной конденсатор.

Акустические системы с фильтрами выше 1-го порядка в принципе не относятся к Hi-End, т.к. создают неприемлемую фазовую картинку и обладают частного-зависимой групповой задержкой.
Наиболее правильно звучит широкополосный динамик в правильном акустическом оформлении (хотя такие динамики высокого качества довольно дорогие). Максимум, что тут можно добавить - слегка приглушить его фильтром 1-го порядка на частотах выше 10 кГц, и добавить хороший ленточный твиттер с примерно такой же частотой раздела для помощи в области ВЧ (но нужно проверять их фазовое согласование, все равно).

Что касается влияния помещения, то опять же, правильное акустическое оформление - уход от зависимых резонаторов типа ФИ - существенно нивелирует эту проблему. (При использовании ФИ мы, по сути, получаем два резонатора: один - ящик, второй - помещение, соединенные между собой трубою ФИ).

Конечно, какая-то акустическая подготовка помещения не помещает, но в целом не очень сложная. Достаточно избежать больших параллельных, ничем не приглушенных плоскостей, и соблюсти общую приглушку, не слишком сильную, но и не совсем пустую.

+1

11

Мне остаётся только позавидовать Вам, если у вас есть возможность выделить комнату для прослушивания музыки. В моём представлении - это шкафы, полы. люстры, и другая мягкая, деревянная, объёмная мебель. Но если бы у меня была такая возможность, и я "воцерковился" аудиофильским богом, то я навряд ли заморачивался самостоятельным изготовлением Hi-End усилителя. Максимум на что решился, - на предусилитель.  Удачи Вам!

0

12

Проект завершен, исходники, схемы, обсуждение переносятся в тему Hi-End усилитель мощности с микроконтроллерным управлением

Забавно сейчас сравнить, как задумывалось, и как реализовано; через что пришлось пройти... А пройти пришлось через 3 или 4 версии с разными подходами, 3 или 4 версии печатных плат (в результате чего у меня накопилась их целая куча, т.к. китайцы меньше 5 штук не делают)...
Менялись концепции, схемотехника, решения.
Ну, и в итоге родился неплохой аппарат.

Кстати, у меня остались печатные платы. Если вдруг кому-нибудь надо.

0


Вы здесь » Программирование ATMEL в BASCOM. » ! Санькины ПЛЮШКИ ! » Универсальный блок управления для мощного УНЧ