Как быть со звуком


Эта работа прислана на наш конкурс статей.


Данная статья является результатом эксперимента и не служит руководством к действию. Автор не несет никакой ответственности за поломку любого аппаратного обеспечения вашего компьютера, а также за сбои и "глюки" в работе любого программного обеспечения, установленного на вашем компьютере.

В этой статье мы с Вами добавим функциональности нашему "железному другу" при работе со звуком.

Известно, что последние модели некоторых звуковых плат опционально имеют цифровой регулятор громкости в виде трех контактов, устанавливаемых вертикально. Самый простой способ регулировки громкости при наличии такой звуковой карты это установка двух кнопок без фиксации на передней панели одной из свободных заглушек системного блока отсека 5,25" и подключения их к вышеупомянутым контактам звуковой карты. Однако, для того, чтобы реализовать этот мод у Вас должна быть установлена звуковая карта со встроенным цифровым регулятором громкости. Есть и второй вариант: купить мультимедиа-клавиатуру с клавишами регулировки громкости. А как же быть пользователям у которых установлены старые звуковые карты формата "стерео"?

Есть еще один вариант: изготовить цифровой регулятор громкости самостоятельно. Попутно мы еще изготовим несколько аудиоустройств, которые добавят удобства при работе со звуком, а именно, мы еще установим индикатор уровня сигнала для двух каналов, устройство тонкомпенсации и небольшой усилитель мощности, одновременно с этим мы выведем все необходимые аудио-разъемы на переднюю панель, что значительно облегчит жизнь обладателям 6-ти канальных звуковых кодеков при просмотре фильмов дома с акустикой в формате 5.1 при подключении / отключении акустических систем.

Известно, что из-за особенностей органов слуха человека при уменьшении уровня громкости наблюдается ухудшение восприятия низких и высоких звуковых частот. Обычно для регулировки громкости применяют тонкомпенсированные регуляторы громкости. В нашем же случае регулировка громкости будет осуществляться цифро-аналоговым устройством, и как следствие, мы будем использовать иной метод компенсации, т.е. мы просто ослабим средние частоты, что создаст эффект поднятия низких и высоких частот. Принципиальная электрическая схема блока тонкомпенсации была позаимствована из книги "Функциональные узлы усилителей высококачественного звуковоспроизведения" [1.]. Разрабатываем топологию печатной платы исходя из имеющейся элементной базы, изготавливаем ее и собираем. О том, как это сделать и какие вообще существуют методы изготовления печатных плат можно почитать в [2.].

рис. 1

Далее – цифровой регулятор громкости. В течение 3 дней было проанализировано 11 принципиальных электрических схем электронных регуляторов громкости. Из всего множества возможных вариантов исполнения этого устройства была выбрана принципиальная электрическая схема на микросхеме КА2250 [3.]. Разрабатываем топологию печатной платы, изготавливаем ее и собираем. Более детально ознакомиться с особенностями микросхемы КА2250 можно в [4.].





Далее – усилитель мощности. В течение 5 дней было проанализировано порядка 30 принципиальных электрических схем усилителей мощности низкой частоты. Исходя из предъявляемых характеристик (простота изготовления и настройки, возможность исполнения двухканального варианта при однополярном источнике питания) и потенциальных размеров будущей печатной платы была выбрана принципиальная схема на микросхеме TDA2004. Подробнее об особенностях вышеупомянутой микросхемы можно почитать в [5.].

Я изготовил электронный регулятор громкости и усилитель низкой частоты на одной печатной плате: топология печатной платы приведена на рис.2, рис.3.

рис. 2 рис. 3

На рис.4 изображен вид собранной печатной платы со стороны монтажа элементов, на рис.5 – вид со стороны пайки элементов, что позволило уменьшить количество крепежных элементов и избавиться от лишних помех и наводок.

рис. 4 рис. 5

Т.к. ток покоя транзисторов выходного каскада микросхемы TDA2004 составляет 65-120mA, то микросхему надо обязательно установить на радиатор, чтобы избежать перегрева микросхемы при малом уровне выходного сигнала и даже при его отсутствии. В качестве радиатора для отвода тепла я использовал половину радиатора от процессора РI. Устройство тонкомпенсации и усилитель мощности в настройке не нуждаются.

Далее изготавливаем индикатор уровня сигнала. Существует великое множество схемных реализаций – как на микросхемах, так и на дискретных элементах. Мною было протестировано 8 схем. Схемы на дискретных элементах показали неудовлетворительный результат. Индикаторы на микросхемах UAA180 и A277D показали себя несколько лучше, но все же не отлично. А вот индикаторы на микросхемах LM3915 [6.] показали себя с наилучшей стороны – на этих микросхемах и был изготовлен индикатор уровня сигнала для обоих каналов: на рис.6 изображен вид собранной и настроенной печатной платы индикатора уровня выходного сигнала для обоих каналов со стороны монтажа элементов, на рис.7 - вид собранной и настроенной печатной платы индикатора уровня выходного сигнала для обоих каналов со стороны пайки элементов.

рис. 6 рис. 7

При настройке индикатора можно будет подобрать два сопротивления для получения оптимальной яркости свечения светодиодов (при свечении всей линейки светодиодов и при максимальной яркости микросхема может неслабо нагреваться). Светодиоды запаяны со стороны пайки радиоэлементов.

Покупаем на радиорынке две кнопки без фиксации (регулировка громкости), 4 ответных разъема "Тюльпан" ("In/Rear Speaker Out" и "Front Speaker Out"), 3 гнезда под пальчиковый стерео-штекер ("In", "Out" и на всякий случай) и один тумблер на два положения (включение тонкомпенсации). Это все мы будем устанавливать на переднюю панель заглушки для отсека 5,25" (рис.8).





рис. 8

Также нужно приобрести все необходимые радиоэлементы и пару метров экранированного кабеля в изоляции. На радиорынке повсеместно предлагается экранированный кабель, внутри которого экранирующие проводники расположены с одной стороны от центральной жилы, что не может гарантировать отсутствие помех и наводок. При условии исполнения мода как "внутренний" необходимо приобрести качественный экранированный кабель, у которого экранирующие проводники выполнены в виде плотной оплетки, что сведет к минимуму проникновение помех и шумов извне.

После того, как все необходимое приобретено и изготовлены все печатные платы, мы запаиваем все радиоэлементы и тестируем наш мод. В свободной заглушке отсека 5,25" сверлим отверстия необходимого диаметра и в нужном количестве для крепления всех устанавливаемых разъемов, гнезд, кнопок и тумблера предварительно разметив их (рис.9).

рис. 9

Печатная плата индикаторов уровня сигнала установлена непосредственно на переднюю панель заглушки 5,25" вместе со светодиодами с внутренней стороны (рис.10).

рис. 10

Для двух линеек светодиодов были прорезаны дремелем два отверстия прямоугольной формы. Если нет дремеля, то можно сверлом диаметром 2мм просверлить отверстия по периметру обозначенных прямоугольных отверстий, перешейки, соединяющие соседние отверстия, перекусить кусачками и довести отверстия до прямоугольной формы посредством надфиля.

Для того чтобы вывести разъем "In/Rear Speaker Out" и "Front Speaker Out"на переднюю панель и подать сигнал с выхода аудиокодека на вход нашего мода, можно запаять сигнальные кабели непосредственно на материнскую плату. Но, чтобы не терять гарантию на нашу материнскую плату, я использовал нерабочую звуковую карту, предварительно отрезав дремелем (это можно сделать и ножовкой по металлу) основную часть платы, оставив только ту часть, которая содержит разъемы "Speaker", "Line In", "Mic" и "Game/Midi" (рис.12).

рис. 12

Далее, изготавливаем два переходника – миниджека (рис.13), каждый из которых содержит отрезок (12-15см) экранированного стереофонического шнура и два одинаковых пальчиковых разъема стерео (как у наушников), которые запаиваются на концы обоих отрезков экранированного шнура.





рис. 13

После этого, при помощи одного миниджека соединяем выход нашего аудиокодека с одним из разъемов заглушки (этот разъем служит для подачи сигнала на вход нашего мода); при помощи второго миниджека соединяем вход аудиокодека со вторым разъемом на заглушке (этот разъем служит для вывода сигнала "In/Rear Speaker Out" на переднюю панель заглушки отсека 5,25". Заглушку (часть звуковой платы с разъемами "Speaker", "Line In", "Mic" и "Game/Midi") с подпаянными двумя кабелями устанавливаем в свободное гнездо любого слота расширения на заднюю стенку корпуса.

При установке мода в системный корпус я использовал обе (верхнюю и нижнюю) части от шасси дисковода 3,5" чтобы избежать шумов и наводок. На рис.14 изображен вид сверху законченного мода перед установкой в корпус, на рис.15 – вид сбоку.

рис. 14 рис. 15

Вид корпуса спереди показан на рис.16.

рис. 16

Гравировка, конечно, слегка подкачала, хотя сначала я, как говорил классик, "тренировался на кошках", но, тем не менее, получилось не очень чтобы очень. Собранный, готовый к установке мод показан на рис.17.

рис. 17

Видео с работой данного мода можно посмотреть в файле Video.avi (650 КБ).

Почти все последние материнские платы содержат 6ch аудиокодек, что дает возможность просматривать фильмы с акустикой в формате 5.1. Что делать, если у Вас старая материнская плата без аудиокодека, либо на ней установлен обычный стерео аудиокодек, т.е. возможность переключения "Line In" в режим "Rear Speaker Out" отсутствует, либо установлена старая звуковая карта, на которой установлены разъемы "Speaker", "Line In", "Mic" и "Game/Midi", т.е. в простом двухканальном исполнении, а фильмы с объемным звуком посмотреть таки хочется или послушать музыку в четырехканальном исполнении?





И здесь есть вариант реализации данной возможности на простой звуковой карте с обычным стереовыходом. Как? Да просто изготовить квадропреобразователь ABC. В [1.] приведено две электрические принципиальные схемы для реализации данного мода. Первая из них – это простой квадропреобразователь системы АВС (рис.18). В качестве тыловых громкоговорителей использовано по одной широкополосной динамической головке 4ГД-35. Широкополосные головки обеспечивают относительно высокое звуковое давление, что компенсирует потери мощности в цепи R1, L1 и позволяет получить необходимое соотношение громкости звучания тыловых и фронтальных громкоговорителей. Номинальная мощность тыловых громкоговорителей может быть в 1.5-2 раза ниже фронтальных при одинаковой активной составляющей их сопротивления, т.к. обычно сигналы частотой ниже 200Гц в стереоканал синфазны, а электрическая прочность звуковых катушек широкополосных динамиков достаточно высока. Катушка L1 содержит 90 витков провода ПЭВ-1 0.51, намотанного в два слоя на каркасе диаметром 50 мм (длина намотки – 30 мм) Резистор R1 сопротивлением 9 Ом изготовлен из отрезка нихромового провода.

Если у Вас есть четырехканальный усилитель мощности звуковой частоты (можно спаять самому четыре одинаковых канала), то декодирующее устройство системы АВС ставят на входе. Принципиальная электрическая схема такого декодера (рис.19) содержит четыре ОУ DA1-DA4, позволяющие точно суммировать и вычитать сигналы, и масштабные резисторы R5, R7, R9, R11, R13-R18, подобранные с точностью 1%. Эти резисторы образуют прецизионные делители напряжения на инвертирующих входах DA1-DA4. Налаживание декодера заключается в проверке соотношения выходных сигналов ЛФ-Л, ПФ-П, ПТ-ПФ-0.7ЛФ и ЛТ-ЛФ-0.7ПФ. В процессе эксплуатации какой-либо регулировки устройства не требуется. Единственный недостаток схемы – двухполярное питание, в силу чего устройство можно сделать внешним.

Литература:

  1. Д.И. Атаев, В.А. Болотников//Функциональные узлы усилителей высококачественного звуковоспроизведения./М., Радио и связь, 1989, МРБ, выпуск 1140
  2. http://www.radioradar.net/radio_amator/plata.php#1
  3. С. Сыч//Электронный регулятор громкости/Ж-л "Радиолюбитель" №12, 1999 (http://radiotech.by.ru/Shematic_PCB/Audio/audio.htm)
  4. http://kulibin2000.narod.ru/sprav/ic/ka/ka2250.pdf
  5. http://kulibin2000.narod.ru/sprav/ic/tda2004a.pdf
  6. http://asu.info.kuzbass.net/documentation/pdf/lm/lm3915.pdf

Удачного моддинга Вам.
Апранич Сергей aka Pryanick
pryan@mail.ru
Telegram-канал @overclockers_news - это удобный способ следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
Страницы материала
Страница 1 из 0
Оценитe материал
рейтинг: 4.1 из 5
голосов: 80


Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают