Электронная регулировка громкости

Электронным регулятором громкости может быть устройство, в котором через регулирующий элемент (например, резистор R1 в схеме Рис.1) не протекает полезный сигнал. Если на этот резистор подать постоянное напряжение от источника питания Е_К, то на его движке будет формироваться постоянное управляющее напряжение U_УПР, изменяющееся от U_min до U_mах. Этим напряжением можно управлять усилением одного или нескольких каскадов предварительного усиления.

Регулировка усиления каскадов может осуществляться различными способами:

- изменением крутизны характеристики усилительных элементов (К_U = S·R_Н);

- изменением сопротивления нагрузки усилительных элементов (К_U = S·R_Н);

- изменением напряжения питания усилительных элементов (К_U ~ Е_К).

Два последних способа менее эффективны, так как пределы регулировки усиления не превышают 2…4 раза на один каскад. Регулировка за счёт изменения режима работы транзистора по базовой цепи (изменением крутизны входной динамической характеристики) позволяет изменять усиление каскада в 8…10 раз.

Для этой цели разработаны специальные транзисторы с переменной крутизной, в которых растянутый начальный участок входной динамической характеристики позволяет плавно и в широких пределах изменять её крутизну (Рис.6). К таким транзисторам можно отнести ГТ328, ГТ346, КТ3127, КП и много других.

На Рис.6 видно, что при увеличении начального базового смещения U_0Б < U′_0Б рабочая точка РТ перемещается на участок с большей крутизной входной динамической характеристики РТ^̈I. При этом амплитуда базового тока увеличивается I_mБ < I'_mБ за счёт увеличения усиления транзистора.

- 4 -

Для регулировки усиления необходимо выбирать первые каскады предварительного усилителя, работающие при малых уровнях сигнала, тогда нелинейности характеристик не будут вызывать появление искажений.

Рис.6 Удлиненная входная характеристика транзистора

На Рис.7а изображена схема электронной регулировки громкости, в которой задействован транзистор V1 с переменной крутизной. Начальное базовое смещение U_0Б образуется делителем R1, R2, на который подаётся положительное управляющее напряжение +U_УПР с движка потенциометра R3. Изменение U_УПР перемещением движка, вызывает изменения начального базового смещения U_0Б, крутизны характеристики транзистора S, коэффициента усиления К_U = S·R_Н и как следствие амплитуды сигнала на громкоговорителе и громкость его звучания.

Рис.7 Схема электронной регулировки усиления.

Можно исключить из схемы механический потенциометр R3, поручив формирование управляющего напряжения U_УПР процессору. Процессор D1 (Рис.7б) содержит внутренний тактовый генератор с частотой F = 100-200 кГц. На выводе 1 формируется последовательность прямоугольных импульсов с постоянным периодом Т = 1 / F и переменной длительностью t (т.е. скважностью Q = t ∕ Т). Сигнал модулированный по скважности называется ШИМ-сигнал (широтно-импульсная модуляция).

При нажатии на кнопку увеличения громкости S1 “+” на выводе 1 микросхемы D1 начинает увеличиваться скважность Q от 0 до 1 (интервал времени от 0 до t₁). При нажатии на кнопку уменьшения громкости S2 “-” скважность уменьшается от 1 до 0

- 5 -

(интервал времени от t₁ до t₂).

Преобразование ШИМ-сигнала в изменение напряжения производится фильтром нижних частот (ФНЧ) R1C1 с постоянной времени: t = R1·C1 = 2…5 с. Он выделяет постоянную составляющую ШИМ-сигнала (среднее значение за период Т), преобразуя его в плавное изменения напряжения U_УПР от U_min до U_max и наоборот.

Изменение управляющего напряжения U_УПР происходит при удержании одной из кнопок S1 или S2. Отпустив её, можно зафиксировать любой промежуточный уровень громкости.