Управляемые напряжением микшер и блок обработки сигнала на микросхеме LM1036

5168
0
28 апреля 2009
Микросхема LM1036 компании National Semiconductor была разработана для выполнения функций регулировки громкости, панорамы и тембра бытовой электронной техники. Похоже, что этот небольшой милый чип был практически не замечен сообществом, занимающимся сборкой синтезаторов.

Тот факт, что все входы и выходы регулируются не силой тока, а напряжениями является залогом исключительной простоты его использования. Чип может панорамировать один входной сигнал на два выходных канала или же передавать перекрёстное затухание двух входящих сигналов на один выходной канал.

Ниже приведены несколько вариантов схем на LM1036, демонстрирующих различные конфигурации, используемые для различных целей. Модули разработаны на основе схем, приведённых в листках технических данных компании National Semiconductor. Главные внесённые модификации это введение дополнительной суммирующей схемы, а также изменения компоновки схемы шины, оптимизированной под питание +/-15 В и для используемой синтезатором среды управляющего напряжения 0-5 В.

Микросхема LM1036

Микросхема оснащена двумя аудиовходами, двумя аудиовыходами, входами управления напряжением для громкости звука, панорамирования, верхних частот, низких частот (параметры V/P/T/B), управляющим входом для тонкомпенсации (комбинация высоких и низких частот), и двумя аудио выходами. Также имеются дополнительные выводы, что в целом даёт 20 выводов. Ниже приведена наиболее важная информация из листка технических данных на рассматриваемую нами микросхему:

  1. Микросхема предназначена для использования при питании от 0 до +15 В: она не подходит для работы под напряжением +/-15 В.

  2. Значение управляющего напряжения лежит в диапазоне от 0…+5,4 В. При 0 В имеем минимальные значения V/P/T/B, а при 5,4 В — максимальные. При постоянном напряжении 2,7 В (то есть 5,4 В поделённые на два) мы получаем центральную панораму и плоскую амплитудно-частотную характеристику высоких и низких частот.

  3. Функция тонкомпенсации включена, когда вход заземлён, и выключена, когда к ней прикладывается напряжение +5,4 В.

  4. Хотя на чипе и реализована стереофоническая функция, он не представляет собой два независимых аудио процессора, есть только один вход напряжения для каждого параметра (V/P/T/B), влияющий на оба сигнал.

  5. Внутри микросхемы не происходит смешивания аудиосигналов. Лучше всего рассматривать регулировку панорамирования как регулировку громкости, как если бы управляющее напряжение проходило через два усилителя, управляемых напряжением, один из которых управляется напряжением панорамирования, а другой — инверсным управляющим напряжением панорамирования, и затем эти два управляющих напряжения управляют усилителями для получения двух звуковых сигналов.

Схематические диаграммы

Схема поделена на две части: звуковые компоненты и суммирующие схемы управляющего напряжения. В схеме используются два типа суммирующих цепей. Выбор той или иной цепи зависит от того какую степень контроля вы хотите иметь и как вы представляете будущую лицевую панель устройства. Существует множество способов использования микросхемы, один из которых заключается в использовании одной из базовых концепций — концепции «звукового процессора». «Звуковой процессор» представляет собой модуль, в котором реализована функция переключения между режимами панорамирования и перекрёстного затухания, и даёт возможность полного контроля над всеми входами управляющего напряжения. Другой возможностью использования микросхемы является её применения для создания модуля многоканального микшера, где может потребоваться не такое большое количество опций управляющих напряжений (для экономии места на панели), и где вы сможете собрать суммирующие шины.

Центральная часть схемы

В представленном варианте схемы не был использован вход тонкомпенсации, причём в целях деактивации он аппаратно подключён на опорное напряжение. В этой части схемы можно также установить переключатель, или дополнительный вход управляющего напряжения. Для низких частот можно использовать конденсатор ёмкостью 0,3 мкФ, вместо конденсатора 0,39 мкФ, рекомендуемого в листке технических данных на микросхему.

Так выглядит центральная часть схемы:

  LM1036Core.gif

Обратите внимание, что некоторые выводы остались свободными: входы управляющего напряжения, аудиовходы, а также аудиовыходы. Ниже мы остановимся отдельно на каждом из этих пунктов…


Входы управляющего напряжения

Для полного контроля над управляющими напряжениями неплохо иметь на входе управляющего напряжения «инвертирующее масштабирование», в нашем случае это будет комбинация операционного усилителя и потенциометра. Когда потенциометр находится в центральном положении, уровень управляющего напряжения равен 0, когда он полностью повёрнут по часовой стрелке, управляющее напряжение равно +1 (без затухания или даже с усилением), а когда он полностью повёрнут против часовой стрелки — управляющее напряжение составляет -1 (инвертировано). Возможно также использовать ещё один потенциометр для установки начальный уровень управляющего напряжения, для контроля параметров в отсутствие управляющего напряжения. Это достаточно хитроумный приём: напряжение с этого потенциометра должно быть масштабировано от 0 до 5,4 В, а вам может потребоваться высокий импеданс относительно значения вашего потенциометра, с тем чтобы минимизировать эффект параллельных резисторов на входном аттенюаторе. На самом деле, гораздо более важно, чтобы срединная точка движения потенциометра создавала напряжение 2,7 В — поскольку это будет центр панорамирования и плоской амплитудно-частотной характеристики для низких и высоких частот. Для представленной схемы были тщательно подобраны номиналы резисторов, при этом они доступны в продаже и удовлетворяют этим причудливым критериям масштабирования напряжения. Обычно «эффект параллельных резисторов» таков: когда «потенциометр исходного уровня» установлен на 100%, то напряжение на выходе несколько выше (5,76 В против 5.4 В), однако при 50% мы получаем значение очень близкое к 2,7 В.

Микросхема LM1036 также не очень устойчива к отрицательным напряжениям, поэтому для защиты используется диод. Он хорошо держит перегрузку управляющих напряжений (за пределами 5,4 В). Это может немного искажать аудиосигнал, но искажение не переходит в жёсткое ограничение, при котором возникает «хрип» — по крайней мере звучит намного лучше, чем перегруженный операционный усилитель.

Ниже показана схема для входов управляющего напряжения — на каждый чип LM1036 вам понадобится четыре таких модуля, и его можно собрать с помощью двух ОУ TL074.

 LM1036CV_show.jpg


Аудио входы и выходы

Для того чтобы обеспечить переключение между режимами перекрёстного затухания и панорамирования, используется двухполюсный переключатель на два направления, для переключения входов и выходов. В режиме панорамирования, отключён Вход 2, а в режиме перекрёстного затухания отключён Выход 1. Обратите внимание, что Вход / Выход 1 это левый вход / выход на лицевой панели и, вследствие того способа, согласно которому работает управляющее напряжение панорамирования и того, как повёрнута ручка управления, на чипе LM1036 он должен работать через Канал № 2.

На каждом канале есть секция входа, состоящая из двух резисторов и конденсатора для ослабления сигнала на входе (предполагаются выходы 10 В p-to-p) до диапазона низкого уровня искажения для 1036. Конденсаторы задают смещение постоянным током для входа до уровня 7,5 В, существующего на входных разъемах. На нижеприведённой диаграмме показана схема разводки для переключателя и выходных секций. На диаграмме переключатель показан в положении режима работы перекрёстного затухания.

LM1036Switch_show.gif

Выходные секции — по одной на каждый канал. Вспомогательный канал «Aux. Input Channel» собирается опционально, и используется в том случае, если вы делаете модуль микшера и желаете включить его в цепь других модулей микшера. Этот канал не включён в топологию макетной платы и лицевую панель.

LM1036Output_show.jpg

На следующей схеме показан другой способ входа управляющего напряжения, при котором используется только один операционный усилитель, задача которого — усреднение напряжения между потенциометром и входом управляющего напряжения. Его можно использовать в конструкции, например, многоканального микшера, если вы не желаете расходовать пространство лицевой панели под ручки масштабирования входов управляющего напряжения.

LM1036CV2.gif

Топология макетной платы

Перед началом работы ознакомьтесь с советами по сборке на макетной плате. Здесь находится последняя версия файла макета лицевой панели (Visio).

LM1036vboard_show.gif

Лицевая панель

Ниже показан вариант лицевой панели готового модуля. Высота изображения должна составлять примерно 13 см, (под панель стоечного типа 3U). Изображение можно распечатать непосредственно из CorelDraw, тогда не возникнет проблем дискретизации и чёткости изображения. Здесь выложен файл изображения в формате CorelDraw v7 для показанной ниже панели.

LM1036Face_show.gif

Теги


    Вы должны авторизоваться, чтобы оставлять комментарии.

    При использовании материалов данного сайта прямая и явная ссылка на сайт radiomaster.ru обязательна. 0.1703 s