Стереорегулятор гучності з селектором входів і VFD-дисплеєм

Так уже склалося, що попри велику кількість оглядів я майже жодного разу не писав про пристрої, так чи інакше пов’язані з аудіотехнікою. Хоча, звісно, у мене є огляд блока живлення для підсилювача потужності, але, на мій погляд, це зовсім опосередкований стосунок. І ось я вирішив звернути увагу на підсилювачі, ЦАПи та інші аудіопристрої й почну з регулятора гучності.
Цей регулятор гучності я вибрав радше з естетичних міркувань, адже функціонально він дуже простий, тож сьогоднішній огляд буде не надто довгим.


Як ви вже зрозуміли з передмови, я збиратиму щось на кшталт підсилювача, найімовірніше з ЦАП, але в цьому випадку це не надто принципово. Раніше я багато займався подібною технікою, але минули роки, дещо просто забулося, натомість з’явилося багато нового, тож частково я згадуватиму, а частково займатимуся самоосвітою. Тому можливі помилки й неточності, за які заздалегідь прошу вибачення.

Теми аудіотехніки я побіжно торкався у цьому огляді, де показував блок живлення для підсилювача потужності. Найімовірніше, цей БЖ і надалі братиме участь, імовірно як піддослідний для з’ясування різниці між імпульсним і звичайним блоком живлення, але це тема майбутніх оглядів, а поки перейду до сьогоднішньої теми — регулятора гучності.

Зрозуміло, що зараз гучність звуку можна регулювати не лише втручанням в електричний тракт, а й програмно, безпосередньо з джерела, але особисто мені такий підхід не дуже подобається, і я дотримуюся «класичних» рішень у вигляді аналогового регулятора гучності.

Для початку варто сказати, що регулятори гучності бувають лінійні й логарифмічні, а також із тонкомпенсацією. Не бачу сенсу розглядати їх докладно, адже це радше справа смаку, але коротко поясню:

1. Лінійний або логарифмічний.
Лінійний змінює коефіцієнт поділу прямо пропорційно до кута повороту вала регулятора.
Логарифмічний (а точніше, обернено-логарифмічний) краще підходить для людського слуху, адже на початку регулювання відбувається дуже плавно, а наприкінці — різкіше. Людське вухо краще розрізняє гучність тихих звуків, тому на початку регулювання плавне. Коли ж гучність велика, різниця менш помітна, тож регулювання може бути грубішим.

Є три основні характеристики:
А (в імпортному варіанті В) — лінійна, опір змінюється лінійно залежно від кута повороту. Такі резистори, наприклад, зручно застосовувати у вузлах регулювання напруги БЖ.
Б (в імпортному варіанті С) — логарифмічна, опір спочатку змінюється різко, а ближче до середини — плавніше.
В (в імпортному варіанті A) — обернено-логарифмічна, опір спочатку змінюється плавно, а ближче до середини — різкіше. Такі резистори зазвичай застосовують у регуляторах гучності.
Додатковий тип — W, випускається лише в імпортному варіанті. S-подібна характеристика регулювання, гібрид логарифмічної та обернено-логарифмічної. Чесно кажучи, не знаю, де такі застосовують.
Кому цікаво, докладніше можна почитати тут.
До речі, мені траплялися імпортні змінні резистори, у яких літера характеристики регулювання збігалася з нашою. Наприклад, ось сучасний імпортний змінний резистор із лінійною характеристикою та літерою А в позначенні.


2. Тонкомпенсація.
За низької гучності людське вухо краще чує середні частоти, але гірше — низькі й високі, тому в деякі регулятори додають примусову корекцію АЧХ на самому початку регулювання. Зазвичай тонкомпенсацію можна вимкнути, адже вона подобається далеко не всім, і тоді є можливість слухати оригінальний звук. Найпростіша тонкомпенсація — це конденсатор невеликої ємності між вхідним сигнальним і рухомим контактом резистора. У більш «просунутому» резисторі є один або кілька відводів, що дають змогу точніше налаштувати корекцію.


Для кращого розуміння побудували сімейства кривих чутливості людського вуха — усереднені графіки залежності цієї чутливості від різних частот чутних акустичних коливань.

На рисунку нижче показано ці графіки, що дістали назву кривих однакової гучності й були прийняті як міжнародний стандарт.


Варіант підключення звичайного змінного резистора для отримання тонкомпенсації.


А ось підключення спеціального резистора.


У моєму випадку здебільшого можна було просто використати звичайний змінний резистор. Нижче на фото — приклад простих змінних резисторів: ліворуч дорожчий, праворуч простіший, але суть у них однакова — змінний резистор. Якісні змінні резистори випускає фірма Alps, і коштують вони недешево.


Але значно якісніший варіант — ступінчастий регулятор у вигляді набору резисторів, що перемикаються. Фактично це багатоступеневий атенюатор, перевагою якого є можливість задавати довільні характеристики регулювання, але, що важливіше, — точніше підганяти ідентичність каналів.
Існують звичайні змінні резистори з тріскачкою, не плутайте — це зовсім інше, по суті там просто «імітація».

Ступінчасті регулятори найчастіше застосовують у висококласній апаратурі. Наприклад, уперше я зустрів такий у популярному підсилювачі «Одиссей 010». До речі, за бажання і з певним терпінням подібний регулятор можна виготовити самостійно з багатопозиційного перемикача та підібраних резисторів.


Або навіть так — по суті, просто перемикач із купою резисторів.


Якщо замінити перемикач на реле, можна зробити елегантніше рішення, до того ж із можливістю дистанційного керування. Для спрощення резисторами в цьому разі керують двійковим кодом. Коригуючи номінали резисторів, можна також задати логарифмічну характеристику.
Перемикаючи коефіцієнт поділу за допомогою фіксованих резисторів, можна відносно простим способом отримати широкий діапазон регулювання: 1 реле — 2 рівні, 2 реле — 4 рівні, 3 реле — 8 рівнів.
Нижче на фото показано регулятор із 256 ступенями регулювання. Ним керує спеціальна мікросхема — ADC0804, яка перетворює аналоговий сигнал від змінного резистора на двійковий код. При цьому змінний резистор лише змінює постійну напругу і ніяк не підключений до сигнального кола.
Реле тут треба застосовувати спеціальні — сигнальні, а не силові, оскільки за низьких напруг і струмів силові реле не можуть забезпечити якісний контакт.
Крім того, такий регулятор має ще одну перевагу: його легко зробити багатоканальним, просто додавши паралельно ще одну плату з реле.


Знизу плати видно пари резисторів біля кожного реле. Взагалі спочатку я хотів купити саме такий регулятор, але потім передумав і згодом поясню чому.


Приблизно за такою самою схемою зібраний і відомий регулятор Нікітіна. Його перевага в тому, що вхідний і вихідний опір завжди сталі, що позитивно позначається на якості роботи та зменшує вплив на параметри решти схеми.


Як було написано вище, ступінчасті регулятори дають змогу реалізувати дистанційне керування, але за бажання можна купити й звичайний регулятор «із моторчиком», яким керує спеціальний контролер. Фактично так воно і є: вал змінного резистора можна обертати як вручну, так і з пульта. Тоді це робитиме невеликий двигун із редуктором, а ручка регулювання також обертатиметься. Якщо додати до неї який-небудь світлодіодний індикатор положення, виглядатиме це досить ефектно.


Коротше, думав я, думав, який регулятор застосувати, і випадково натрапив на дуже цікавий варіант. Найбільше мене зацікавив тип дисплея, але про це трохи згодом.
До комплекту входять:
1. Плата регулятора
2. Плата керування з дисплеєм
3. Пульт ІЧ ДК
4. Світлофільтр
5. Проводи для підключення живлення та виходу
6. Шлейф для з'єднання плат, довжина 280мм
7. Ручка регулятора.

Окремо також можна докупити
1. Трансформатор живлення 12 Вольт 5 Ватт — $2.22
2. Плата керування навантаженням — $3.7
3. Доплатити за позолочені RCA роз'єми — $1.47

Я купував у «базовій» комплектації, оскільки трансформатор у мене є, плату реле можна зробити самому, а в «позолочені» роз'єми за півтора бакса я мало вірю. Переживав, щоб дисплей не розбили в дорозі, але все обійшлося.


Комплект усіляких дрібниць нічого особливого собою не являє: синій світлофільтр, дешевенька ручка та пара дротів.
Захисний папір зі світлофільтра поки знімати не буду, бо мені ще встановлювати його в корпус і не хотілося б подряпати.


Пульт, схоже, від якогось телевізора AOC. Досить зручний, але має глянцевий корпус. Виглядає непогано, хоча кнопок могло б бути й менше, бо більшість із них не потрібна.
Входи можна перемикати як кнопкою Input 1-2-3-4, так і кнопками Bright у будь-якому напрямку.


Основна плата, на якій розташовані реле, регулятор і вузол живлення всього комплекту.



Не знаю, що мали на увазі під «позолоченими» роз'ємами, за які треба було доплачувати окремо, але мені надіслали такі, як на фото. Плата вміє комутувати сигнали від чотирьох джерел, усі входи виведені на один великий блок роз’ємів.


Паяння місцями на трієчку, хоча загальна якість виготовлення сподобалася: усе акуратно, є кріпильні отвори й маркування.


Плата живиться змінною напругою 12 В, хоча в мене вона без проблем працювала й від 9 В. На деяких конденсаторах є маркування фірми Elna, хоча, на мій погляд, у цьому випадку це не має значення, не кажучи вже про те, що китайці ще ті вигадники, і таким маркуванням можна вірити далеко не завжди.
Також, судячи з усього, на платі є й помножувач напруги, адже дисплею потрібно помітно більше, ніж 12–15 В. Але в помножувачі немає нічого поганого, гірше було б, якби розробник поставив імпульсний перетворювач напруги.


Також тут встановлено чотири стабілізатори напруги: два (78L05 і 79L05) живлять регулятор, один 7805 живить реле, другий відповідає за плату керування.


А ось і регулятор із чотириканальним комутатором.


Регулюванням рівня сигналу займається спеціалізований чип CS3310 виробництва Cirrus logic. На початку огляду характеристики регулятора не були вказані, але оскільки фактично вони залежать від цього чипа, коректніше навести їх саме в такому вигляді. Хоча коректність — поняття відносне, адже йдеться про оригінальний чип, а який стоїть тут, я сказати не можу.


Вище я недарма писав про ступінчасті регулятори сигналу. Річ у тім, що цей регулятор також ступінчастий. На блок-схемі червоним виділено вузол атенюатора, тобто подільника, а зеленим — регульований підсилювач.
На відміну від звичайного змінного резистора, регулятор може працювати у двох режимах: ослаблення (-95.5 дБ – 0) і підсилення (0–31.5 дБ). За ослаблення відповідає атенюатор, а за підсилення — підсилювач зі змінним коефіцієнтом підсилення.


Схема підключення регулятора гранично проста, тому характеристики набору, власне, і визначаються характеристиками чипа, хоча деякі параметри за бажання можна зіпсувати неправильним трасуванням.
Спочатку регулятор двоканальний, але, судячи з даташита, він допускає каскадне підключення, тож його можна застосовувати й у багатоканальних системах — потрібен просто ще один або кілька таких чипів.


На платі є роз’єм для підключення панелі керування, а також невідомий мені чип зі стертою маркировкою.


Як зазначалося вище, плата може керувати ввімкненням додаткового навантаження. Для цього на платі є контакти для підключення реле. На цих контактах з’являється 5 В, коли регулятор переходить у робочий режим; комутація відбувається по мінусу.
Цей вихід можна використовувати для керування подаванням живлення на підсилювач потужності.


1. Чип регулятора CS3310
2. Транзисторна збірка ULN2003 для керування реле, вона ж керує й додатковим виходом.
3. Сигнальні реле TX2 на напругу 5 В. Десь удома мають бути такі самі реле, тільки фірмові, може, пізніше порівняю.
4. Невідомий мені чип, навіщо стерли маркування — загадка.


Знизу плати порожньо, більша частина полігонів використовується як екран від завад.


Оскільки чип регулятора має цифрове керування, у комплекті є плата керування та індикації.


Керувати ним можна як енкодером, так і пультом. Для цього на платі встановлено фотоприймач, тож, зрозуміло, світлофільтр має закривати й його.


А це те, через що я частково зупинив свій вибір саме на цій моделі регулятора: VFD-дисплей, або, як у нас кажуть, ВЛІ (вакуумно-люмінесцентний індикатор).
Власне, саме через це цю плату можна назвати «теплою і ламповою», адже ВЛІ — це і є справжня радіолампа, щоправда, жодного стосунку до звуку вона не має. Дисплей тут справді найзвичайнісінький, подібні використовують у калькуляторах та інших пристроях, де достатньо 9 знакомісць.


Скажу чесно, мені справді подобаються такі речі, і я не відмовився б від подібних дисплеїв, але у вигляді аналогів звичайних 1602, 2004 тощо. Та коштують вони зазвичай дуже дорого, хоча й мають гарний вигляд.



Контролер керування та інші елементи розміщені на зворотному боці плати, а сама плата виконана в тому самому дизайні, що й плата регулятора. Щоправда, є зауваження: плата не зовсім рівна, вона трохи вигнута в бік від передньої панелі.


Контролер керування регулятором і драйвер дисплея.


На платі є контакти для підключення зовнішньої клавіатури та місця для перемичок.
1. Зелений — клавіатура: вимкнення звуку, вибір входу, регулювання гучності. На відміну від енкодера, тут є функція вимкнення звуку, але немає кнопки вимкнення.
2. Червоний — повний режим роботи (атенюатор + підсилювач) або лише атенюатор.
3. Жовтий — вимкнення функції запам’ятовування налаштувань.


1. Мікроконтролер керування — 12C5A60S2
2. Драйвер дисплея — PT6312BLQ
3. EEPROM, імовірно, для зберігання налаштувань.
4. Паяння фотоприймача. Спочатку я вирішив, що все погано, але згодом з’ясувалося, що такий вигляд воно має лише знизу, а зверху паяння чудове.



Щоб перевірити регулятор, під’єднав трансформатор живлення на 9 Вольт, з’єднав плати шлейфом і... усе, можна вмикати.


Зі спалахом і без світлофільтра розгледіти щось на дисплеї нереально, хоча тут я навіть трохи підкоригував зображення у фотошопі.


Без спалаху або з якимось світлофільтром усе помітно краще, сам по собі індикатор досить яскравий.


На сторінці товару є приклади використання цього регулятора, а точніше — оформлення передньої панелі з ним, хоча в деяких варіантах використано явно інший світлофільтр, помітно довший.


Я ж поки тимчасово обмежився шматочком зеленого світлофільтра, який знайшов удома, а нижче розповім про режими роботи.
1. Вимкнено, на дисплеї світиться лише крапка правого розряду.
2. Після короткого натискання на енкодер регулятор переходить в основний режим роботи, при цьому на дисплеї з’являється напис Hello, який потім зникає. Вище я писав, що плата має вихід для ввімкнення додаткового навантаження, на ньому живлення з’являється відразу після натискання на енкодер. Після подавання живлення на плату вона короткочасно клацає реле, у режимі очікування всі реле вимкнені. Щоб перевести плату в режим очікування, треба утримувати енкодер натиснутим приблизно пару секунд.
3. На дисплей виводиться номер увімкненого каналу та рівень ослаблення/підсилення сигналу.
4. Якщо на деякий час замкнути контакти Mute, у полі рівня з’являться риски; повторне замикання контактів знову вмикає звук.
5, 6. Мінімальне значення — -96 дБ, максимальне — +31.5 дБ. У даташиті було вказано діапазон -95.5 — +31.5 дБ.

І саме в останньому показаному пункті криється невелика засідка: повний діапазон регулювання становить 256 рівнів, а оскільки енкодер має 20 положень на один оберт, то для переходу від мінімуму до максимуму треба зробити майже 13 повних обертів. Я, звісно, люблю плавне регулювання, але всьому є межа... На мій погляд, достатньо 30 ступенів регулювання, ну а якщо хочеться плавності, то 60–65, але 256...


Трохи поліпшити ситуацію дає змогу вимкнення вбудованого підсилювача, це має два позитивні наслідки:
1. Підсилювач менше спотворює сигнал (імовірно)
2. Замість 256 ступенів буде «лише» 192, або 9.5 обертів енкодера.

Ще зручніше буде, якщо замінити енкодер на варіант із 24 положеннями, тоді буде лише 8 обертів.

Якщо зняти перемичку Р5, вбудований підсилювач вимкнеться, а максимальне значення на дисплеї становитиме вже 00.0, а не 31.5. Також на фото видно різні варіанти ввімкнених входів — 1 і 4. Входи перемикаються коротким натисканням на енкодер.
Пам’ять режимів є, але після повного вимкнення живлення регулятор увімкнеться в режимі, який був перед коректним вимкненням; окремої пам’яті для кожного входу немає, рівень гучності один для всіх входів. Якщо запаяти перемичку блокування пам’яті, то під час кожного ввімкнення буде активовано перший вхід і рівень сигналу −46.0 дБ.


Оскільки дисплей увімкнений постійно, споживання майже не залежить від режиму роботи: 187 мА в режимі очікування та 236 мА в робочому режимі. Споживання вказано для змінного струму, потужність становить приблизно 1.7 і 2.2 відповідно.


Звісно, я провів невелику перевірку, але здебільшого вперся у можливості своїх вимірювальних приладів, зокрема осцилографа. Для регулятора гучності зазвичай ключовими є лінійність регулювання, внесені спотворення та розділення каналів, але я навіть не знаю, як усе це перевірити за допомогою одного генератора й простенького осцилографа. За вхідної напруги 2.65 Вольта та рівня −70 дБ вольтметр показує на виході близько 1мВ.

Для тесту використовувався повністю аналоговий генератор 10 Гц — 100 кГц та осцилограф DS203.
Спочатку перевірив, який вигляд має сигнал на частоті 10 Гц.
1. Вхідний сигнал
2. Вихідний сигнал на рівні 0 дБ.
3. Вихідний сигнал на рівні +8.5 дБ
4. На рівні +9.0 дБ почалося обмеження, але воно визначається розмахом вхідного сигналу.
5. Рівень −45 дБ
6. Рівень −30 дБ


Частота 20 кГц.
1. Вхідний сигнал
2. Вихідний сигнал на рівні 0 дБ.
3. Вихідний сигнал на рівні +12 дБ
4. Оскільки розмах вхідного сигналу тут менший, обмеження почалося на рівні +12,5 дБ; за подальшого збільшення підсилення сигнал поступово перетворюється на прямокутний.
5. Рівень −45 дБ
6. Рівень −30 дБ


Максимум, на який здатен мій генератор, — 100 кГц, тож я вирішив перевірити й цю частоту.
1. Вхідний сигнал
2. Вихідний сигнал на рівні 0 дБ.
3. Вихідний сигнал на рівні +11,5 дБ
4. Вихідний сигнал на рівні 12.5 дБ; за 12.0 дБ обмеження було майже непомітним, тому для наочності я вибрав 12.5.


Оскільки підсилювачі потужності поки не готові, а ЦАП ще навіть не приїхав, я трохи випробував цей підсилювач — працює нормально, принаймні єдиний справний канал :)
Власне, саме цей підсилювач я й перероблятиму. Розумію, це явно не «Одиссей», але маємо те, що маємо. Хоча, якщо врахувати, що від нього, по суті, залишиться тільки корпус, ну, можливо, ще трансформатор і радіатор, то не думаю, що це важливо. Хоча в того ж «Одиссея» вигляд і конструкція куди солідніші.


Відеоверсія огляду


Поки що коротко можу сказати, що все працює, і в цьому плані зауважень у мене немає. Гучність регулюється, пульт працює, дисплей показує всю необхідну інформацію, спотворень звуку не помічено. Зазначу відсутність імпульсних перетворювачів для живлення дисплея, хоча індикація все одно динамічна, але в цьому разі це обмеження самого дисплея.
Але є й недолік: сигнал регулюється надто плавно, тому, найімовірніше, я заміню енкодер і вимкну вбудований підсилювач.
Крім того, хотілося б мати окреме регулювання рівня гучності для кожного входу, але це вже радше з розряду «хотілок», бо зазвичай таке не використовують.

Загальна якість виготовлення непогана, явних косяків не помічаю. Перевірити оригінальність чипа регулятора, на жаль, не можу.


На цьому поки все. Як завжди, чекаю на запитання, поради, побажання тощо. Сподіваюся, огляд був корисним.