Stereofoniczny regulator głośności z selektorem wejść i wyświetlaczem VFD

Jakoś tak wyszło, że mimo dużej liczby recenzji praktycznie ani razu nie opisywałem urządzeń związanych w taki czy inny sposób ze sprzętem audio. Owszem, mam recenzję zasilacza do wzmacniacza mocy, ale moim zdaniem to już bardzo pośredni związek. Postanowiłem więc przyjrzeć się wzmacniaczom, przetwornikom DAC i innym urządzeniom audio, a zacznę od regulatora głośności.
Ten regulator głośności wybrałem raczej ze względów estetycznych, bo pod względem funkcjonalnym jest bardzo prosty, dlatego dzisiejsza recenzja nie będzie zbyt długa.


Jak już pewnie domyśliliście się ze wstępu, będę budował coś w rodzaju wzmacniacza, najprawdopodobniej z przetwornikiem DAC, ale w tym przypadku nie ma to większego znaczenia. Kiedyś dużo zajmowałem się podobnym sprzętem, ale minęły lata i część rzeczy po prostu wyleciała mi z głowy, a w międzyczasie pojawiło się wiele nowych. Dlatego częściowo będę sobie przypominał, a częściowo uczył się od nowa, więc mogą pojawić się błędy i nieścisłości. Z góry proszę o wyrozumiałość.

Temat sprzętu audio został poruszony pośrednio w tej recenzji, w której pokazywałem zasilacz do wzmacniacza mocy. Najprawdopodobniej ten zasilacz będzie jeszcze wykorzystywany, zapewne jako obiekt testów pozwalających zrozumieć różnicę między zasilaczem impulsowym a zwykłym, ale to temat na przyszłe recenzje. Na razie przejdę do dzisiejszego tematu — regulatora głośności.

Wiadomo, że dziś głośność można regulować nie tylko przez ingerencję w tor elektryczny, ale też programowo, bezpośrednio w źródle dźwięku. Mnie jednak takie podejście niezbyt odpowiada i trzymam się „klasycznych” rozwiązań w postaci analogowego regulatora głośności.

Na początek warto powiedzieć, że regulatory głośności mogą mieć charakterystykę liniową lub logarytmiczną, a także układ konturów. Nie widzę sensu, by szczegółowo się nimi zajmować, bo to raczej kwestia gustu, ale krótko wyjaśnię:

1. Charakterystyka liniowa lub logarytmiczna.
W regulatorze liniowym współczynnik podziału zmienia się proporcjonalnie do kąta obrotu osi.
Charakterystyka logarytmiczna (a ściślej: antylogarytmiczna) lepiej odpowiada ludzkiemu słuchowi, ponieważ na początku regulacja przebiega bardzo płynnie, a pod koniec — bardziej gwałtownie. Ludzkie ucho lepiej rozróżnia poziom głośności cichych dźwięków, dlatego na początku regulacja jest płynna. Przy dużej głośności różnica jest mniej zauważalna, więc regulacja może być bardziej skokowa.

Wyróżnia się trzy podstawowe charakterystyki:
A (w oznaczeniach importowanych — B) — liniowa, rezystancja zmienia się liniowo wraz z kątem obrotu. Takie rezystory można na przykład wygodnie stosować w układach regulacji napięcia zasilacza.
B (w oznaczeniach importowanych — C) — logarytmiczna, rezystancja początkowo zmienia się gwałtownie, a bliżej środka — bardziej płynnie.
C (w oznaczeniach importowanych — A) — antylogarytmiczna, rezystancja początkowo zmienia się płynnie, a bliżej środka — bardziej gwałtownie. Takie rezystory stosuje się zwykle w regulatorach głośności.
Dodatkowy typ — W, występujący tylko w oznaczeniach importowanych. Charakterystyka regulacji w kształcie litery S, będąca połączeniem charakterystyki logarytmicznej i antylogarytmicznej. Szczerze mówiąc, nie wiem, gdzie się ją stosuje.
Zainteresowani mogą przeczytać więcej tutaj.
Swoją drogą, trafiały mi się importowane potencjometry, w których litera oznaczająca charakterystykę regulacji była taka sama jak w naszych oznaczeniach. Na przykład tutaj jest współczesny importowany potencjometr o charakterystyce liniowej, oznaczony literą A.


2. Kontur.
Przy niskim poziomie głośności ludzkie ucho lepiej słyszy średnie częstotliwości, a gorzej niskie i wysokie. Dlatego w niektórych regulatorach na początku regulacji wprowadza się wymuszoną korekcję charakterystyki częstotliwościowej. Kontur można zwykle wyłączyć, bo nie każdemu odpowiada i wtedy można słuchać oryginalnego dźwięku. Najprostszy układ konturu to kondensator o niewielkiej pojemności między wejściem sygnałowym a ruchomym stykiem rezystora. W bardziej „zaawansowanych” rezystorach znajduje się jeden lub kilka odczepów, które pozwalają dokładniej ustawić korekcję.


Aby lepiej zrozumieć to zjawisko, opracowano rodziny krzywych czułości ludzkiego ucha — uśrednione wykresy zależności tej czułości od częstotliwości słyszalnych fal akustycznych.

Na poniższym rysunku pokazano te wykresy, nazywane krzywymi jednakowej głośności, które przyjęto jako normę międzynarodową.


Przykład podłączenia zwykłego potencjometru w celu uzyskania konturu.


A tak podłącza się specjalny rezystor.


W moim przypadku w większości wystarczyłoby po prostu zastosować zwykły potencjometr. Poniżej przykład prostych potencjometrów: po lewej droższy, po prawej prostszy, ale zasada działania jest taka sama — to potencjometry. Wysokiej jakości potencjometry produkuje firma Alps i są one dość drogie.


Znacznie lepszym rozwiązaniem jest jednak regulator skokowy w postaci zestawu przełączanych rezystorów. W praktyce jest to wielostopniowy tłumik. Jego zaletą jest możliwość uzyskania dowolnej charakterystyki regulacji, a co ważniejsze — dokładniejszego dopasowania kanałów.
Istnieją zwykłe potencjometry z zapadkami, ale nie należy ich mylić z tym rozwiązaniem — to zupełnie co innego, w zasadzie jest to tylko „emulacja”.

Regulatory skokowe stosuje się najczęściej w sprzęcie wysokiej klasy. Na przykład po raz pierwszy spotkałem taki w popularnym wzmacniaczu Odyssej 010. Przy odrobinie chęci i cierpliwości podobny regulator można zresztą wykonać samodzielnie z przełącznika wielopozycyjnego i dobranych rezystorów.


Albo nawet tak — w zasadzie to po prostu przełącznik z całą masą rezystorów.


Zastępując przełącznik przekaźnikami, można uzyskać bardziej eleganckie rozwiązanie, które dodatkowo umożliwia zdalne sterowanie. Dla uproszczenia rezystory są w tym przypadku sterowane kodem binarnym. Dobierając odpowiednio wartości rezystorów, można uzyskać także charakterystykę logarytmiczną.
Przełączając współczynnik podziału za pomocą rezystorów o stałej wartości, można w stosunkowo prosty sposób uzyskać szeroki zakres regulacji: 1 przekaźnik — 2 poziomy, 2 przekaźniki — 4 poziomy, 3 przekaźniki — 8 poziomów.
Na zdjęciu poniżej widać regulator z 256 stopniami regulacji. Jest sterowany przez specjalizowany układ scalony — ADC0804, który przetwarza sygnał analogowy z potencjometru na kod binarny. Potencjometr zmienia w tym układzie jedynie napięcie stałe i nie jest w żaden sposób podłączony do toru sygnałowego.
Należy przy tym stosować specjalne przekaźniki sygnałowe, a nie przekaźniki mocy, ponieważ przy niskich napięciach i prądach te drugie nie zapewniają dobrego styku.
Taki regulator ma jeszcze jedną zaletę: łatwo zrobić z niego wersję wielokanałową, po prostu dodając równolegle kolejną płytkę z przekaźnikami.


Od spodu płytki widać pary rezystorów przy każdym przekaźniku. Początkowo chciałem kupić właśnie taki regulator, ale później zmieniłem zdanie i za chwilę wyjaśnię dlaczego.


Według podobnego schematu zbudowany jest znany regulator Nikitina. Jego zaletą jest stała impedancja wejściowa i wyjściowa, co korzystnie wpływa na jakość pracy i ogranicza wpływ na parametry pozostałej części układu.


Jak wspomniałem wyżej, regulatory skokowe umożliwiają zdalne sterowanie, ale można też kupić zwykły regulator „z silniczkiem”, sterowanym przez specjalny kontroler. W praktyce działa to właśnie tak: wałek potencjometru można obracać ręcznie albo pilotem — wtedy robi to niewielki silnik z przekładnią. Pokrętło regulacji również się obraca, a jeśli dodać do niego jakąś diodę LED wskazującą położenie, efekt jest całkiem niezły.


Zastanawiałem się, jaki regulator zastosować, aż przypadkiem natknąłem się na bardzo ciekawy wariant. Zainteresował mnie przede wszystkim typ wyświetlacza, ale o tym nieco później.
W zestawie znajdują się:
1. Płytka regulatora
2. Płytka sterująca z wyświetlaczem
3. Pilot na podczerwień
4. Filtr światła
5. Przewody zasilające i wyjściowe
6. Taśma do połączenia płytek, długość 280 mm
7. Pokrętło regulatora.

Osobno można też dokupić:
1. Transformator zasilający 12 V, 5 W — $2.22
2. Płytkę sterowania obciążeniem — $3.7
3. Dopłatę za pozłacane złącza RCA — $1.47

Kupiłem zestaw w „podstawowej” konfiguracji, bo mam już transformator, płytkę przekaźnikową mogę zrobić sam, a w „pozłacane” złącza za półtora dolara niezbyt wierzę. Martwiłem się, czy wyświetlacz nie stłucze się w transporcie, ale wszystko dotarło w całości.


Zestaw drobiazgów nie zawiera niczego szczególnego: niebieski filtr światła, taniutkie pokrętło i para przewodów.
Na razie nie będę zdejmować folii ochronnej z filtra, bo muszę go jeszcze zamontować w obudowie i nie chcę go porysować.


Pilot wygląda na pochodzący od jakiegoś telewizora AOC. Jest całkiem wygodny, ale ma błyszczącą obudowę. Wygląda nieźle, choć przycisków mogłoby być mniej, bo większość z nich jest niepotrzebna.
Wejścia można przełączać przyciskiem Input 1-2-3-4 albo przyciskami Bright, w dowolnym kierunku.


Płytka główna — znajdują się na niej przekaźniki, regulator i układ zasilania całego zestawu.



Nie wiem, co dokładnie oznaczały „pozłacane” złącza, za które trzeba było dopłacić, ale dostałem takie jak na zdjęciu. Płytka potrafi przełączać sygnały z czterech źródeł, a wszystkie wejścia wyprowadzono na jeden duży blok złączy.


Lutowanie miejscami zasługuje najwyżej na trójkę, choć ogólna jakość wykonania przypadła mi do gustu: jest schludnie, są otwory montażowe i oznaczenia.


Płytka jest zasilana napięciem przemiennym 12 V, choć u mnie bez problemu działała również przy 9 V. Na niektórych kondensatorach widnieje oznaczenie firmy Elna, ale moim zdaniem w tym przypadku nie ma to znaczenia. Zresztą Chińczycy to niezłe gagatki i takim oznaczeniom nie zawsze można ufać.
Wygląda też na to, że na płytce jest powielacz napięcia, bo wyświetlacz wymaga znacznie więcej niż 12–15 V. Sam powielacz nie jest jednak niczym złym; gorzej byłoby, gdyby konstruktor zastosował przetwornicę impulsową.


Zamontowano tu również cztery stabilizatory napięcia: dwa (78L05 i 79L05) zasilają regulator, jeden 7805 zasila przekaźniki, a drugi odpowiada za płytkę sterującą.


A oto regulator z czterokanałowym przełącznikiem.


Za regulację poziomu sygnału odpowiada specjalizowany układ CS3310 firmy Cirrus Logic. Na początku recenzji nie podałem parametrów regulatora, ale ponieważ w praktyce zależą one od tego układu, najwłaściwiej będzie podać je właśnie w tej postaci. Choć „właściwie” to pojęcie względne, bo dotyczą oryginalnego układu, a nie potrafię powiedzieć, jaki zamontowano tutaj.


Nie bez powodu wspominałem wcześniej o skokowych regulatorach sygnału. Ten regulator również działa skokowo. Na schemacie blokowym na czerwono zaznaczono tłumik, czyli dzielnik, a na zielono — regulowany wzmacniacz.
W przeciwieństwie do zwykłego potencjometru regulator może pracować w dwóch trybach: tłumienia (od -95,5 dB do 0) i wzmocnienia (od 0 do 31,5 dB). Za tłumienie odpowiada tłumik, a za wzmocnienie — wzmacniacz o regulowanym współczynniku wzmocnienia.


Układ regulatora jest bardzo prosty, dlatego parametry zestawu wynikają bezpośrednio z parametrów układu. Niektóre z nich można jednak zepsuć, jeśli ścieżki zostaną poprowadzone nieprawidłowo.
Regulator jest pierwotnie dwukanałowy, ale według karty katalogowej można łączyć układy kaskadowo i stosować je również w systemach wielokanałowych — wystarczy dodać jeszcze jeden lub kilka takich układów.


Na płytce znajduje się złącze do podłączenia panelu sterowania, a także nieznany mi układ z zeszlifowanym oznaczeniem.


Jak wspomniałem wyżej, płytka może sterować załączaniem dodatkowego obciążenia. Służą do tego wyprowadzenia do podłączenia przekaźnika. Po przełączeniu regulatora w tryb pracy na tych stykach pojawia się 5 V; przełączanie odbywa się po stronie masy.
Tego wyjścia można użyć do sterowania zasilaniem wzmacniacza mocy.


1. Układ regulatora CS3310
2. Zespół tranzystorów ULN2003 do sterowania przekaźnikami; steruje on również dodatkowym wyjściem.
3. Przekaźniki sygnałowe TX2 na napięcie 5 V. Gdzieś w domu powinienem mieć takie same przekaźniki, tylko markowe — może później je porównam.
4. Nieznany mi układ; zagadką pozostaje, po co zeszlifowano jego oznaczenie.


Spód płytki jest pusty, a większość pól miedzi pełni funkcję ekranu przeciwzakłóceniowego.


Ponieważ układ regulatora jest sterowany cyfrowo, w zestawie znajduje się płytka sterująca z wyświetlaczem.


Sterować można zarówno enkoderem, jak i pilotem. W tym celu na płytce zamontowano odbiornik podczerwieni, który z oczywistych względów również musi znajdować się za filtrem światła.


A oto powód, dla którego w dużej mierze wybrałem właśnie ten model regulatora: wyświetlacz VFD, czyli po naszemu VLI (wskaźnik fluorescencyjny próżniowy).
Właśnie dlatego tę płytkę można nazwać „ciepłą i lampową”, bo VLI to prawdziwa lampa elektronowa, choć nie ma nic wspólnego z dźwiękiem. Wyświetlacz jest tu naprawdę najzwyklejszy, podobne stosuje się w kalkulatorach i innych urządzeniach, w których wystarcza 9 znaków.


Szczerze mówiąc, naprawdę podobają mi się takie rzeczy i nie miałbym nic przeciwko podobnym wyświetlaczom w wersji będącej zamiennikiem zwykłych 1602, 2004 itp. Zazwyczaj są jednak bardzo drogie, choć trzeba przyznać, że wyglądają ładnie.



Sterownik i pozostałe elementy umieszczono po drugiej stronie płytki, a sama płytka ma taki sam układ jak płytka regulatora. Jest jednak pewien problem: płytka nie jest całkiem płaska, lekko wygina się w stronę przeciwną do panelu przedniego.


Sterownik regulatora i sterownik wyświetlacza.


Na płytce znajdują się styki do podłączenia zewnętrznej klawiatury oraz pola na zworki.
1. Zielona — klawiatura: wyciszanie, wybór wejścia, regulacja głośności. W przeciwieństwie do enkodera ma funkcję wyciszania, ale nie ma przycisku wyłączania.
2. Czerwona — wybór trybu pracy: pełny (tłumik + wzmacniacz) albo sam tłumik.
3. Żółta — wyłączenie funkcji zapamiętywania ustawień.


1. Mikrokontroler sterujący — 12C5A60S2
2. Sterownik wyświetlacza — PT6312BLQ
3. EEPROM, prawdopodobnie do przechowywania ustawień.
4. Lutowanie fotodetektora. Na początku pomyślałem, że jest kiepsko, ale później okazało się, że tak wygląda tylko od spodu — od góry lutowanie jest świetne.



Aby sprawdzić regulator, podłączyłem transformator zasilający 9 V, połączyłem płytki taśmą i... gotowe, można włączać.


Przy włączonej lampie błyskowej i bez filtra próba odczytania czegokolwiek z wyświetlacza jest bezcelowa, choć tutaj nawet poprawiłem zdjęcie w Photoshopie.


Bez lampy błyskowej albo z jakimś filtrem wszystko wygląda znacznie lepiej. Sam wyświetlacz jest bardzo jasny.


Na stronie produktu pokazano przykłady zastosowania tego regulatora, a dokładniej — wygląd panelu przedniego z jego użyciem. W niektórych wariantach zastosowano jednak wyraźnie inny, znacznie dłuższy filtr.


Na razie tymczasowo użyłem kawałka zielonego filtra, który znalazłem w domu. Poniżej opiszę tryby pracy.
1. Wyłączony — na wyświetlaczu świeci się tylko kropka prawej cyfry.
2. Po krótkim naciśnięciu enkodera regulator przechodzi do podstawowego trybu pracy, a na wyświetlaczu pojawia się napis Hello, który po chwili znika. Wspominałem wyżej, że płytka ma wyjście do włączania dodatkowego obciążenia; napięcie pojawia się na nim zaraz po naciśnięciu enkodera. Po podaniu zasilania na płytkę słychać krótkie kliknięcie przekaźnika, a w trybie czuwania wszystkie przekaźniki są wyłączone. Aby przełączyć płytkę w tryb czuwania, trzeba przytrzymać enkoder przez około 2 sekundy.
3. Na wyświetlaczu pojawia się numer włączonego kanału oraz poziom tłumienia/wzmocnienia sygnału.
4. Jeśli na chwilę zewrzemy styki Mute, w polu poziomu pojawią się kreski. Ponowne zwarcie styków przywraca dźwięk.
5, 6. Minimalna wartość to -96 dB, maksymalna +31,5 dB. W nocie katalogowej podano zakres od -95,5 do +31,5 dB.

I właśnie w ostatnim z pokazanych punktów kryje się mały haczyk: pełny zakres regulacji obejmuje 256 poziomów, a ponieważ enkoder ma 20 pozycji na obrót, przejście od minimum do maksimum wymaga prawie 13 pełnych obrotów. Oczywiście lubię płynną regulację, ale wszystko ma swoje granice... Moim zdaniem wystarczy 30 stopni regulacji, a jeśli komuś zależy na płynności, to 60–65, ale 256...


Sytuację można nieco poprawić, wyłączając wbudowany wzmacniacz. Daje to dwie korzyści:
1. Wzmacniacz w mniejszym stopniu wprowadza zniekształcenia sygnału (przypuszczalnie).
2. Zamiast 256 stopni będzie „tylko” 192, czyli 9,5 obrotu enkodera.

Wygodę można jeszcze zwiększyć, wymieniając enkoder na wersję z 24 pozycjami — wtedy wystarczy już tylko 8 obrotów.

Po usunięciu zworki P5 wbudowany wzmacniacz zostanie wyłączony, a maksymalna wartość na wyświetlaczu wyniesie 00,0 zamiast 31,5. Na zdjęciu widać też różne wybrane wejścia: 1 i 4. Wejścia przełącza się krótkim naciśnięciem enkodera.
Ustawienia trybu są zapamiętywane, ale po całkowitym odłączeniu zasilania regulator uruchomi się w trybie, który był aktywny przed prawidłowym wyłączeniem. Nie ma osobnej pamięci dla każdego wejścia, a poziom głośności jest wspólny dla wszystkich wejść. Jeśli zlutujemy zworkę blokady pamięci, po każdym włączeniu aktywne będzie pierwsze wejście i poziom sygnału −46,0 dB.


Ponieważ wyświetlacz jest cały czas włączony, pobór prądu prawie nie zależy od trybu pracy: wynosi 187 mA w trybie czuwania i 236 mA podczas pracy. Podane wartości dotyczą prądu przemiennego, a moc wynosi odpowiednio około 1,7 i 2,2.


Oczywiście przeprowadziłem kilka prostych testów, ale w większości przypadków ograniczały mnie możliwości moich przyrządów pomiarowych, a zwłaszcza oscyloskopu. W przypadku regulatora głośności kluczowe są zwykle liniowość regulacji, wprowadzane zniekształcenia i separacja kanałów, ale szczerze mówiąc, nie bardzo wiem, jak to wszystko sprawdzić za pomocą jednego generatora i prostego oscyloskopu. Przy napięciu wejściowym 2,65 V i poziomie −70 dB woltomierz pokazuje na wyjściu około 1 mV.

Do testów użyłem w pełni analogowego generatora o zakresie 10 Hz–100 kHz oraz oscyloskopu DS203.
Najpierw sprawdziłem przebieg przy częstotliwości 10 Hz.
1. Sygnał wejściowy
2. Sygnał wyjściowy przy poziomie 0 dB.
3. Sygnał wyjściowy przy poziomie +8,5 dB
4. Przy poziomie +9,0 dB pojawiło się obcinanie sygnału, ale zależy ono od amplitudy sygnału wejściowego.
5. Poziom −45 dB
6. Poziom −30 dB


Częstotliwość 20 kHz.
1. Sygnał wejściowy
2. Sygnał wyjściowy przy poziomie 0 dB.
3. Sygnał wyjściowy przy poziomie +12 dB
4. Ponieważ amplituda sygnału wejściowego jest tu mniejsza, obcinanie zaczęło się przy poziomie +12,5 dB. Przy dalszym zwiększaniu wzmocnienia sygnał stopniowo przybiera kształt prostokątny.
5. Poziom −45 dB
6. Poziom −30 dB


Mój generator osiąga maksymalnie 100 kHz, więc postanowiłem sprawdzić również tę częstotliwość.
1. Sygnał wejściowy
2. Sygnał wyjściowy przy poziomie 0 dB.
3. Sygnał wyjściowy przy poziomie +11,5 dB
4. Sygnał wyjściowy przy poziomie 12,5 dB. Przy 12,0 dB obcinanie było prawie niewidoczne, dlatego dla lepszego efektu wybrałem 12,5.


Wzmacniacze mocy nie są jeszcze gotowe, a przetwornik DAC w ogóle jeszcze nie dotarł, więc trochę potestowałem ten wzmacniacz. Działa prawidłowo, przynajmniej ten jedyny sprawny kanał :)
Właśnie ten wzmacniacz zamierzam przerobić. Wiem, że to zdecydowanie nie Odyssey, ale trzeba pracować z tym, co jest. Zresztą zostanie z niego właściwie tylko obudowa, być może jeszcze transformator i radiator, więc nie sądzę, żeby miało to większe znaczenie. Choć trzeba przyznać, że Odyssey wygląda znacznie solidniej i ma lepszą konstrukcję.


Wideo z recenzją


Na razie mogę krótko powiedzieć, że wszystko działa i nie mam zastrzeżeń. Głośność można regulować, pilot działa, wyświetlacz pokazuje wszystkie potrzebne informacje, a zniekształceń dźwięku nie zauważyłem. Zwraca uwagę brak przetwornic impulsowych zasilających wyświetlacz. Wskazania i tak są odświeżane dynamicznie, ale w tym przypadku wynika to z ograniczeń samego wyświetlacza.
Jest jednak wada: regulacja sygnału jest zbyt płynna, dlatego najpewniej wymienię enkoder i odłączę wbudowany wzmacniacz.
Przydałaby się też osobna regulacja głośności dla każdego wejścia, ale to już raczej tylko moje życzenie, bo zwykle się z tego nie korzysta.

Ogólna jakość wykonania jest niezła, nie zauważyłem żadnych poważnych niedoróbek. Niestety nie mogę sprawdzić, czy układ regulatora jest oryginalny.


Na razie to wszystko. Jak zwykle czekam na pytania, rady, sugestie i tym podobne. Mam nadzieję, że recenzja była przydatna.