Виклик традиціям Hi-Fi. Цифрові потенціометри в деталях. Частина друга



Для мене стало несподіванкою, що найбільш гарячі суперечки при обговоренні моєї попередньої статті стосувалися в першу чергу можливості застосування цифрових опорів в якості регулятора гучності аудіосигналу в HiFi апаратурі. Для того щоб внести ясність у це питання я вирішив присвятити окрему статтю детального розбору схемотехніки високоякісного регулятора гучності з ланцюгами придушення імпульсних перешкод перемикання на основі VDAC AD9252. Крім схемотехніки ви також зможете під катом познайомитися з досягнутими характеристиками.
Тим, хто не читав мою вчорашню статтю, в якій розбиралися загальні питання, що стосуються цифрових опорів настійно рекомендую попередньо з нею ознайомитися тут. По-перше, краще зрозумієте про що власне йдеться нижче, а по друге якщо вас зацікавила сьогоднішня тема, то і в ній знайдете цікавий для себе матеріал.
Для того щоб привести обіцяні приклади реальних схем програмно керованих перетворювачів величин, перебудовуються фільтрів і інших електронних вузлів параметри яких можна змінювати за допомогою цифрового опору доведеться писати третю статтю. Постараюся зробити це в найближчому майбутньому, а поки пропоную дослідити тягне регулятор гучності зібраний на основі топового приладу від ADI на застосування в HiFi апаратурі ну хоча б нижчого цінового сегмента.

Уявляю спробу створити регулятор гучності на основі однієї їх топових мікросхем цифрових регуляторів виробництва ADI, що претендує на звання Hi-Fi.
Для початку наведу загальні характеристики, які вдалося вичавити. Низькі гармонійні спотворення. Нормалізована передатна характеристка. Динамічний діапазон регулювання рівня гучності складає 46 dB. Крім цього, існує можливість функції MUTE з ослабленням сигналу на 130 dB. В даний режим регулятор входить після переходу регулятора AD5292 в shutdown режим, шляхом подачі спеціальної команди. Ну і звичайно є спеціальна схема для зменшення впливу ефекту виникнення ріжучих слух імпульсних завад в момент перемикання рівня гучності. Даний ефект найбільшим чином дає про себе знати саме в логарифмічних підсилювачах тому, що їх гучність може змінюватися стрибком в дуже широкому діапазоні. Для зведення перешкоди при перемиканні рівня гучності до мінімуму, це перемикання необхідно проводити при переході сигналу через нуль.
Регулятор може працювати з вхідним сигналом рівнем аж до ±14 вольт (10 V RMS), що забезпечує хороші шумові характеристики. Максимальний струм навантаження виходу 20 мА. Управління по інтерфейсу SPI. Інтерфейс підключення мікросхеми до керуючого мікроконтролеру не показаний, оскільки є стандартним.

Схема і принцип її роботи.



Сигнал з вхідного повторювача поступає на регулятор рівня AD5292 c логарифмічною характеристикою. Частина сигналу відгалужується від основного за допомогою дільника напруги на резистора R4 і R5, навантаженого на ОУ AD8541, який виступає в ролі динамічного навантаження формує штучну землю на рівні 1.81 Ст. Далі сигнал надходить на компаратори U3 і U4, які формують «вікно» шириною всього 13 мілівольт в районі переходу сигналу через нуль. У момент проходу сигналу через нуль логічним елементом U5A формується низький рівень.
Для того, щоб переключити рівень гучності необхідно записати нові дані в буферний регістр і подати негативний фронт на вхід SYNC U6. Коли після запису коду ми подаємо низький рівень на нижній вхід U5B, він транслюється в рівень перемикання значення цифрового опору тільки в момент проходження аудіосигналу через «вікно» компараторів. Зверніть увагу, що для підвищення точності роботи вся схема працює тільки по постійному струму.
Для отримання максимально комфортною для вуха характеристики регулювання гучності середній висновок цифрового опору шунтується резистором R8. В результаті отримуємо нормалізовану характеристику передачі сигналу, зображену на малюнку нижче.



Ілюстрація роботи схеми зменшення імпульсних перешкод..

Давайте для початку подивимося що відбувається при перемиканні рівня опору в відключеній схемою придушення імпульсних перешкод.
Ось так виглядає перехідний процес в момент включення звуку, який стався в час, позначене нулем.



Для випадку перемикання звуку з одного значення на інше все може виглядати ще гірше.



На наступній картинці зображено результат роботи нашої помехогасящей схеми при переході від більшої гучності до меншої.



Характеристики регулятора.

Тепер давайте подивимося на інші характеристики, яких вдалося досягти в нашому регуляторі.
Як справедливо вказав шановний Alex013 в коментарях до моєї попередньої статті якість звуку досить сильно залежить від рівня подавлення парних гармонік сигналу в підсилювальному тракті. Для того щоб показати як на них впливає наш цифровий регулятор давайте розглянемо результат FFT перетворень сигналу частотою 1 КГц проходить через схему при «движка потенціометра» встановленим у крайнє вірніше положення — тобто коефіцієнт передачі дорівнює одиниці.



На мій погляд характеристики вельми гідні, цікаво що скажуть наші експерти по звуку.
Наступний графік я наводжу спеціально для хаброюзера barabanus перепрошую за вираз проевшего мені мозок у коментарях до минулого статті. Сподіваюся тепер ми погодьтеся зі мною, шановний, що опір не тільки 10, але навіть 20 килоомного резистора не змінюється на величину близько десяти відсотків на частотах від нуля до 20 КГц при кожному виставленому опорі! Фаза сигналу змінюється, але на мій погляд досить незначно.



На частоті 1 КГц наша схема забезпечує загальний рівень спотворення сигналу на рівні -93 дБ. Залежність власного рівня шумів схеми і нелінійних спотворень від частоти сигналу при коефіцієнті передачі підсилювача дорівнює одиниці зображена на графіку нижче.



Варіант схеми для любителів компромісів.

На цьому закінчимо дослідження нашої схеми, а як бонус пропоную її спрощений варіант, з дещо гіршими характеристиками, але з більш доступною елементної базою.



А ось осцилограма процесу перемикання гучності на досить високій частоті. Як бачите без нелінійних спотворень в момент перемикання не обійшлося, але ніяких ріжучих вухо викидів немає і в помині!



Спасибі дочитавшим до кінця. Спробую випробувати Ваше терпіння трохи довше. Оскільки я не є фахівцем у галузі «чистого прозорого звуку» і мені важко оцінити якість описаного дівайса, прошу висловити свою думку у вигляді відповіді на запитання або у коментарях.

Посилання на попередню статтю серії: Коли не допомагає ЦАП. Цифрові потенціометри в деталях. Частина перша.

У статті використано фрагмент фотографії лампового підсилювача користувача eta4ever
Відповідає наведене в статті рішення хоча б нижчого цінового сегменту Hi-Fi апаратури?

/>
/>


<input type=«radio» id=«vv67467»
class=«radio js-field-data»
name=«variant[]»
value=«67467» />
Так
<input type=«radio» id=«vv67469»
class=«radio js-field-data»
name=«variant[]»
value=«67469» />
Потягне навіть на середній.
<input type=«radio» id=«vv67471»
class=«radio js-field-data»
name=«variant[]»
value=«67471» />
порівняно навіть з найпростішими традиційними резисторами від ALPS це просто дитячі іграшки.
<input type=«radio» id=«vv67473»
class=«radio js-field-data»
name=«variant[]»
value=«67473» />
Рівень звуку треба регулювати перемикачами, причому з вбудованою нормалізацією АЧХ!
<input type=«radio» id=«vv67475»
class=«radio js-field-data»
name=«variant[]»
value=«67475» />
Справжній Hi-Fi підсилювач взагалі не повинен мати регулятора гучності!

Проголосувало 19 осіб. Утрималося 30 чоловік.


Тільки зареєстровані користувачі можуть брати участь в опитуванні. Увійдіть, будь ласка.


Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.