Аналоговые коммутаторы сигналов для унч. Обработка сигналов. Коммутация и управление сигналами. Подрывы в телестудиях

категория Схемы аудиотехники материалы в категории * Подкатегория Схемы устройств коммутации и индикации аудиосигналов и предусилителей

Электронные коммутаторы входных сигналов в сравнении с электромеханическими обладают большей надежностью, имеют меньшие габариты и массу и более удобны в управлении.

Наряду со всеми перечисленными достоинствами, предлагаемый вниманию радиолюбителей коммутатор отличается простотой схемного решения и оригинальной индикацией подключаемого входа.

Вносимые им во входной сигнал нелинейные искажения при нагрузке не менее 1 МОм и входном сигнале до 0,5 В составляют около 0,001%. Входы переключаются всего одной кнопкой.

Схема коммутатора входов звукового сигнала

Работает коммутатор следующим образом:
При включении питания происходит сброс счетчиков DD1 и DD2, при котором на всех (кроме выхода 0) выходах счетчика DD2 устанавливается уровень логического нуля. На выходе 0 устанавливается уровень логической единицы» Это напряжение открывает соответствующие ключи коммутаторов DD3 и DD4, сигналы со входов Вх1 проходят на выход коммутатора.

Индикатор HG1 индицирует это состояние как 0, что соответствует подключению первого входа. При однократном нажатии на кнопку выбора входного сигнала SB1 на вход счетчиков DD1 и DD2 поступает импульс, при котором на индикаторе HG1 загорается 1, а уровень логической единицы с выхода 0 счетчика DD2 сдвигается на выход 1» Напряжение, появившееся на этом выходе, окрывает соответствующие ключи коммутаторов DD3, DD4, после чего к выходу коммутатора подключаются его вторые входы Вх2.

Аналогичные процессы сопровождают нажатие на клавишу второй и третий раз, при которых подключаются третий и четвертый входы. При нажатии на кнопку SB1 в четвертый раз снова происходит сброс счетчиков DD1 и DD2, т. е. к нагрузке опять подключаются первые входы, индикатор HG1 индицирует 0 и процесс повторяется с самого начала.

В коммутаторе можно использовать и способ индикации подключаемых входов с помощью светодиодов HL1 - HL4 (часть схемы, обведенная штрих-пунктирной линией), при этом надобность в микросхеме DD1 и индикаторе HG1 отпадает.

При монтаже вместо микросхемы К176ИЕ8 можно использовать К561ИЕ8, К561ИЕ9. Микросхему К561КТЗ вполне заменит К176КТ1, но при этом примерно в пять раз увеличатся нелинейные искажения.

Селектор входов для усилителя на реле (DIY).

Чтобы коммутировать несколько входных сигналов на усилитель мощности без постоянного передергивания шнуров используются различного рода селекторы. Ниже представлена принципиальная схема такого селектора, в качестве коммутирующих элементов в ней применены реле на напряжение 12 Вольт. Схема способна коммутировать 4 стереофонических источника звукового сигнала. Входные разъемы RCA и реле располагаются на одной небольшой плате, это позволяет снизить помехи и использовать меньшее число экранированных кабелей. Выбор входов осуществляется миниатюрным галетным переключателем на 4 положения. Так же на плате расположены выпрямитель и фильтрующая емкость блока питания. Принципиальная схема селектора приведена ниже:

На разъем питания подается переменное напряжение 9...12 Вольт от понижающего трансформатора. На схеме после выпрямителя мы видим резистор R* с маркировкой 0R or more. Это сопротивление нужно для ограничения тока при использовании трансформаторов с более высоким напряжением, чем 9 Вольт. При подаче переменного напряжения 9 Вольт просто ставится перемычка. При подаче переменки 12 Вольт после выпрямителя и сглаживающей емкости получится 16,92 Вольта, а это для 12-ти вольтового реле уже многовато, ставим токоограничивающий резистор. Номинал прикидываем по формуле: 16,92-12 / ток обмотки реле.

Конфигурация платы выглядит следующим образом:

На рисунке желтой точкой под резистором R* обозначено место разреза дрожки в случае применения токоограничительного резистора.

Печатная плата релейного селектора входных сигналов в формате LAY6:

Фото-вид платы селектора LAY6 формата:

Разъем RCA стерео – 4 шт.
Реле 12 Вольт HK19F-DC12V-SHG – 4 шт.

Ссылка на страницу товара
Галетный переключатель на 4 положения – 1 шт.
Разъем 5Pin (2,54mm) подключения галетного переключателя – 1 шт.
Разъем 2Pin с болтовым зажимом (подключение питания) – 1 шт.
Разъем 3Pin (подключение выхода селектора на вход усилителя) – 1 шт.
Импортная диодная сборка типа W04, W06 – 1 шт.
Так же на плату можно поставить диодные сборки типа DB102, DB103 или подобные.
Конденсатор электролит 470...1000mF/25-35V – 1 шт.
Диод 1N4001 (в параллель обмоткам реле) – 4 шт.
Светодиод 5mm – 4 шт.
Резисторы в цепь светодиода 1 кОм – 4 шт.
Токоограничительный резистор 200R 0,25W – 1 шт.
Разъемы Input1 – Input4 - 3Pin 2,54mm – 4 шт. Это если вы будете использовать не штатные RCA входные разъемы, а внешние, которые установлены не на плате селектора, а на корпусе усилителя.
И еще один разъем Vcc – для подачи на плату постоянного напряжения питания, в этом случае переменка не подключается, да и диодную сборку можно не впаивать.

Коммутатор переключает до четырех различных стереофонических источников сигнала звуковой частоты. Он предназначен для установки на входе предварительного усилителя звуковой частоты аудиоцентра. Коммутация - квазисенсорная, при помощи четыре переключающих кнопок без фиксации. Индикация номера включенного входа при помощи одноразрядного светодиодного семисегментного индикатора (показания от "0" до "3").

Роль переключающего устройства выполняет двухканальный четырех-позиционный мультиплексор. Принципиальная схема показана на рисунке. Квазисенсорное устройство выполнено на основе четырех-фазного триггера D1 - К561ТМ3. К его входам подключены четыре кнопки S1 - S4. Первоначально, при включении питания все триггеры микросхемы установлены в нулевое положение, поскольку контакты кнопок S1-S4 в исходном не нажатом состоянии подают на все входы "D" логические нули.

При этом на выходах триггеров устанавливаются так же нули, и включается первый вход, потому что на управляющие входы (выв. 10 и 9) мультиплексора D2 через резисторы R6 и R7 поступают нули и открываются первые каналы мультиплексора. Одновременно, эти же нули поступают на входы дешифратора D3 и индикатор Н1 индицирует "0".

При нажатии на кнопку S1 положение не изменяется. При нажатии на кнопку S2 на вывод 7 D1 поступает единица через R3, и в это же время через S2 на общие входы С1 (вывод 5) поступает нуль. В результате состояние с входа D второго триггера переносится на его выход и второй триггер микросхемы D1 устанавливается в единичное состояние. При этом на выводе 10 D1 устанавливается единица, которая через диод VD2 поступает на вывод 10 D2 и вывод 5 D3. В результате мультиплексор закрывает свои первые каналы и открывает вторые, подключая вход 2 (Х2) к выходу (Х5). На индикаторе появляется цифра "1".

При нажатии на кнопку S3 единица через R4 поступает на вход D третьего триггера (вывод 13), а нуль на общий вход С1 (вывод 5). В результате, установленный ранее в единичное состояние второй триггер возвращается в нулевое, а третий переходит в единичное. При этом на выводе 11 D1 устанавливается единица, которая через диод VD3 поступает на управляющий вход 2 (вывод 9) D2 и на вывод 3 D3. В результате разъем Х5 по внутренним каналам мультиплексора D2 переключается на третий вход (разъем ХЗ), а на индикаторе Н1 отображается цифра "2".

При нажатии на кнопку S4 четвертый триггер переходит в единичное состояние, а третий, или какой то другой, включенный до того, устанавливается в нулевое положение. В результате единица появляется на выводе 1 D1 и она через диоды VD1 и VD4 поступает одновременно на оба управляющих входа D2 и на оба входа D3. В результате включается четвертый вход (Х4), и на индикаторе отображается цифра "3".

Таким образом, нажатие на любую кнопку приводит к установке одного триггера, к входу D которого подключена эта кнопка, в единичное состояние. При этом любой" другой триггер, который был установлен в единичное состояние ранее, принудительно переводится в нулевое. Поэтому кнопка S1 служит для перевода в нулевые состояния всех остальных трех триггеров, и таким образом получается на входе D2 код "00" и включается первый вход.

Мультиплексор D2 питается двухполярным напряжением, отрицательное напряжение, поступающее на вывод 7 должно быть не более 5В и не менее 1 В, оно служит для переноса входного сигнала в линейный участок передаточной характеристики открытого канала мультиплексора, в котором коэффициент нелинейных искажения сигнала ре превышает 0,01%. При отсутствии отрицательного напряжения КНИ может возрасти до нескольких процентов. Нужно учитывать, что разность потенциалов, приложенная между выводами 16 и 7 D2 не должна превышать 15В (9+5=14В).

При отсутствии дешифратора К176ИД2 или семисегментного индикатора можно сделать индикации при помощи четырех светодиодов, при помощи которых подсвечивать кнопки. Светодиоды нужно, через транзисторные ключи, подключить к выходам всех четырех триггеров D1 (выход первого - вывод 2, на схеме он не показан).

Мультиплексор К561КП1 можно заменить на два мультиплексора К561КП2, используя каждый только на половину (К561КП1 переключает восемь одноканальных входа). Микросхему К561ТМ3 можно заменить на К176ТМ3. К176ИД2 можно заменить на К176ИДЗ или на КР514ИД2, но при этом питание прийдется понизить до +5В. Диоды КД522 можно заменить на КД521, КД503, или даже на Д9 или Д220-Д223.

Если будет использоваться индикатор Н1 с общими катодами, нужно его общий вывод подключить к общему проводу и подать логический нуль на вывод 6 D3.

Целью создания данного проекта послужило желание создать простое и надежное устройство, которое выполняло бы функции коммутации входов и выходов высококачественного усилителя.

Данный проект полностью открытый. Выкладываю на Ваш суд исходный код, принципиальную схему и проект в .
Исходный код написан на языке высокого уровня "Си" в среде CVAVR буквально за вечер. Он хорошо прокомментирован и кто хотя бы немного знает данный язык, сможет с легкостью модифицировать проект под свои цели.

Селектор работает следующим образом:
При подаче питания выполняется задержка в две секунды для исключения щелчков АС при переходном процессе, при этом все входы и выходы отключены. После задержки происходит сравнение 4-го байта EEPROM с числом 0х22, если число совпадает - загружаем данные с энергонезависимой памяти. Если не совпадает - значит данные повреждены либо данные были стерты, грузим значения по умолчанию (АС1 откл. АС2 откл. CD вкл.). При выборе нужного входа происходит кратковременное мигание светодиода выбранного входа и далее он просто горит, данный эффект повышает визуальную функциональность аппарата в целом.
Те, кому по какой либо причине не нужно куча кнопок может использовать 1 кнопку (select), которая по кругу переключает входы.

Выходы АС тоже можно не использовать, для этого просто не надо впаивать диоды и кнопки отвечающие за управление выходами и не впаивать ключи коммутирующие реле АС1 и АС2. После того как мы выбрали нужный вход или выход, начинает считать программный таймер, который примерно через 10 секунд (если не было повторного нажатия на кнопки) записывает данные в EEPROM память. При снятии питания и повторной подаче входы и выходы после задержки сохраняют свое состояние, что тоже очень удобно.

Реле могут быть любыми, которые у Вас есть в наличии. Но лучше применить в АС на 16А фирмы SHRACK RT серии. Рекомендую на эту роль реле RTD14005 на 5V или RT314012 на 12V (при использование реле на 5V необходимо заменить транзисторы более мощными, например KSE340 или MJE340). А в качестве реле в сигнальных цепях, следует использовать специализированные сигнальные реле, которых сейчас в продаже имеется в большом количестве. Рекомендую миниатюрные сдвоенные реле 12V TQ2-12V или A5W-K на 5V

При прошивке чипа фьюзы трогать не надо!

Ниже вы можете скачать прошивку, исходник и проект в

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Мой блокнот
U1	МК AVR 8-бит	ATtiny2313	1		В блокнот
U2	Линейный регулятор	LM7805	1		В блокнот
Q1-Q3	Биполярный транзистор	2N5551	6		В блокнот
D5-D8, D11-D13	Выпрямительный диод	1N4148	10	Три из них в схеме не показаны	В блокнот
С1-С4	Конденсатор	0.1 мкФ	4		В блокнот
R1-R3	Резистор	680 Ом	3		В блокнот
R4, R5, R8	Резистор	3.3 кОм	6	Три из них в схеме не показаны	В блокнот
R6, R7, R9	Резистор	2 кОм	6	Три из них в схеме не показаны	В блокнот
R10	Резистор	10 кОм	1		В блокнот
RL1-RL3	Реле	RT314012	6	Три из них в схеме не показаны

Наверняка у многих радиолюбителей, особенно старшего поколения, в закромах до сих пор пылятся микросхемы «жёсткой» логики типа серий К155, КР1533, К561 и аналогичных. Многие с них начинали своё знакомство с цифровой техникой. В эпоху микроконтроллеров такие микросхемы применяются всё реже и реже, а выкинуть подобный "раритет " не у каждого поднимется рука...

Попробуем найти им хоть какое-то применение, а в разрезе нашего издания, разумеется, попытаемся их пристроить в аудиотехнику.

Предлагаемая конструкция селектора входов усилителя позволяет с помощью удобного и модного валкодера переключать входы вашего аппарата, а также выбирать какой из них будет активирован при включении питания (валкодер должен иметь функцию нажатия кнопки). Забавная схема получилась, однако.

В промышленных аппаратах это выглядит примерно так:

Теперь свой усилитель вы можете тоже оснастить таким модным коммутатором.

Плюсы устройства:

довольно удобная коммутация входов с различными вариантами индикации активного входа
низкая стоимость и доступность комплектующих элементов,
отсутствие тактовых сигналов (истинные аудиофилы могут смело встраивать этот селектор в свои ламповые усилители — схема генерирует импульсы только в момент переключения входов .)
возможность выбрать и при необходимости оперативно поменять вход, который будет активироваться при включении усилителя.
количество коммутируемых входов можно изменять от 2 до 10.

Справедливости ради отметим и минусы устройства:

нерациональное использование микросхемы памяти. В работе задействована только одна ячейка. Хотя, учитывая нынешнюю стоимость таких микросхем, этот недостаток можно считать несущественным.
отсутствие дистанционного управления.
относительная сложность. На микроконтроллере всё было бы гораздо проще, хотя не факт, что дешевле.
повышенное энергопотребление. Зависит от примененной серии микросхем. На фоне общего потребления электроэнергии ламповым усилителем этот недостаток тоже весьма относительный.

Принципиальная схема устройства представлена на рисунке:

Увеличение по клику

На микросхеме IC7 выполнен подавитель дребезга контактов валкодера. Элементы IC8A, IC8B, IC1a, IC1C формируют счётные импульсы в одном канале при вращении валкодера в соответствующую сторону, блокируя второй канал для предотвращения ложных срабатываний. Счётные импульсы поступают на реверсивный счётчик IC3, который является «сердцем» данного устройства.

С выходов счётчика двоичный код выбранного входа поступает на дешифратор — микросхему IC6. С выходов дешифратора сигналы через буферные каскады (на схеме не показаны) используются для управления реле или электронными ключами, которые непосредственно коммутируют входы усилителя.

Также сигналы с выводов 1 и 10 используются для блокировки счёта при достижении первого или последнего входов. В показанном на схеме варианте селектор способен коммутировать 9 входов. Если нужно меньше, например 4 входа, то вывод 6 микросхемы IC1B следует подключить к 4 выводу микросхемы IC6.

С выходов двоичного счетчика (кстати, если входов меньше 10, то можно использовать и двоично-десятичный счётчик) двоичный код выбранного входа поступает также на двунаправленный буфер IC5. При нажатии на кнопку валкодера через подавитель дребезга контактов на элементе IC8C элементами IC2a IC2B формируются управляющие сигналы для записи кода активного входа в энергонезависимую память EEPROM IC4 в ячейку с нулевым адресом.

При включении питания микросхема памяти выставляет на шину данных значение, записанное в нулевую ячейку памяти. Это значение загружается по асинхронным входам в счетчик IC3 по импульсу, сформированному цепью R6, R7, C6. Так происходит активация выбранного входа.

Организовать индикацию активного входа можно двумя способами.

Первый способ — это к выходам дешифратора IC6 подключить светодиоды. Тогда получится вариант, как показан на первом рисунке (смотри выше).

Второй способ более продвинутый. К выходам счётчика A B C D можно подключить через дешифратор типа КР514ИД1/КР514ИД2 семисегментный светодиодный индикатор, который будет показывать номер выбранного входа.

Так как высокое быстродействие от схемы не требуется, то в устройстве можно применить цифровые микросхемы разных серий, от чего будет зависеть потребляемая мощность.

Отечественные аналоги используемых микросхем:

IC1, IC2, IC7, IC8 — 4093 — К561ТЛ1 и аналогичные
IC3 — 74HC193 - КхххИЕ6, КхххИЕ7
IC5 — 74HC245 — КхххАП6 (АП4 или АП5 с изменением схемы)
IC6 — 74HC42 — КхххИД6 (можно применить другие дешифраторы в зависимости от требуемого количества коммутируемых входов)

Статья подготовлена по материалам журнала «Электор».

Вольный перевод Главного редактора «РадиоГазеты».

Удачного творчества!

Возможно, будет полезно почитать: