Электронный коммутатор входов схема. Аналоговые коммутаторы и мультиплексоры в устройствах на микросхемах. Помехи при коммутации звука

Селектор входов для усилителя на реле (DIY).

Чтобы коммутировать несколько входных сигналов на усилитель мощности без постоянного передергивания шнуров используются различного рода селекторы. Ниже представлена принципиальная схема такого селектора, в качестве коммутирующих элементов в ней применены реле на напряжение 12 Вольт. Схема способна коммутировать 4 стереофонических источника звукового сигнала. Входные разъемы RCA и реле располагаются на одной небольшой плате, это позволяет снизить помехи и использовать меньшее число экранированных кабелей. Выбор входов осуществляется миниатюрным галетным переключателем на 4 положения. Так же на плате расположены выпрямитель и фильтрующая емкость блока питания. Принципиальная схема селектора приведена ниже:

На разъем питания подается переменное напряжение 9...12 Вольт от понижающего трансформатора. На схеме после выпрямителя мы видим резистор R* с маркировкой 0R or more. Это сопротивление нужно для ограничения тока при использовании трансформаторов с более высоким напряжением, чем 9 Вольт. При подаче переменного напряжения 9 Вольт просто ставится перемычка. При подаче переменки 12 Вольт после выпрямителя и сглаживающей емкости получится 16,92 Вольта, а это для 12-ти вольтового реле уже многовато, ставим токоограничивающий резистор. Номинал прикидываем по формуле: 16,92-12 / ток обмотки реле.

Конфигурация платы выглядит следующим образом:

На рисунке желтой точкой под резистором R* обозначено место разреза дрожки в случае применения токоограничительного резистора.

Печатная плата релейного селектора входных сигналов в формате LAY6:

Фото-вид платы селектора LAY6 формата:

Разъем RCA стерео – 4 шт.
Реле 12 Вольт HK19F-DC12V-SHG – 4 шт.

Ссылка на страницу товара
Галетный переключатель на 4 положения – 1 шт.
Разъем 5Pin (2,54mm) подключения галетного переключателя – 1 шт.
Разъем 2Pin с болтовым зажимом (подключение питания) – 1 шт.
Разъем 3Pin (подключение выхода селектора на вход усилителя) – 1 шт.
Импортная диодная сборка типа W04, W06 – 1 шт.
Так же на плату можно поставить диодные сборки типа DB102, DB103 или подобные.
Конденсатор электролит 470...1000mF/25-35V – 1 шт.
Диод 1N4001 (в параллель обмоткам реле) – 4 шт.
Светодиод 5mm – 4 шт.
Резисторы в цепь светодиода 1 кОм – 4 шт.
Токоограничительный резистор 200R 0,25W – 1 шт.
Разъемы Input1 – Input4 - 3Pin 2,54mm – 4 шт. Это если вы будете использовать не штатные RCA входные разъемы, а внешние, которые установлены не на плате селектора, а на корпусе усилителя.
И еще один разъем Vcc – для подачи на плату постоянного напряжения питания, в этом случае переменка не подключается, да и диодную сборку можно не впаивать.

Коммутатор переключает до четырех различных стереофонических источников сигнала звуковой частоты. Он предназначен для установки на входе предварительного усилителя звуковой частоты аудиоцентра. Коммутация - квазисенсорная, при помощи четыре переключающих кнопок без фиксации. Индикация номера включенного входа при помощи одноразрядного светодиодного семисегментного индикатора (показания от "0" до "3").

Роль переключающего устройства выполняет двухканальный четырех-позиционный мультиплексор. Принципиальная схема показана на рисунке. Квазисенсорное устройство выполнено на основе четырех-фазного триггера D1 - К561ТМ3. К его входам подключены четыре кнопки S1 - S4. Первоначально, при включении питания все триггеры микросхемы установлены в нулевое положение, поскольку контакты кнопок S1-S4 в исходном не нажатом состоянии подают на все входы "D" логические нули.

При этом на выходах триггеров устанавливаются так же нули, и включается первый вход, потому что на управляющие входы (выв. 10 и 9) мультиплексора D2 через резисторы R6 и R7 поступают нули и открываются первые каналы мультиплексора. Одновременно, эти же нули поступают на входы дешифратора D3 и индикатор Н1 индицирует "0".

При нажатии на кнопку S1 положение не изменяется. При нажатии на кнопку S2 на вывод 7 D1 поступает единица через R3, и в это же время через S2 на общие входы С1 (вывод 5) поступает нуль. В результате состояние с входа D второго триггера переносится на его выход и второй триггер микросхемы D1 устанавливается в единичное состояние. При этом на выводе 10 D1 устанавливается единица, которая через диод VD2 поступает на вывод 10 D2 и вывод 5 D3. В результате мультиплексор закрывает свои первые каналы и открывает вторые, подключая вход 2 (Х2) к выходу (Х5). На индикаторе появляется цифра "1".

При нажатии на кнопку S3 единица через R4 поступает на вход D третьего триггера (вывод 13), а нуль на общий вход С1 (вывод 5). В результате, установленный ранее в единичное состояние второй триггер возвращается в нулевое, а третий переходит в единичное. При этом на выводе 11 D1 устанавливается единица, которая через диод VD3 поступает на управляющий вход 2 (вывод 9) D2 и на вывод 3 D3. В результате разъем Х5 по внутренним каналам мультиплексора D2 переключается на третий вход (разъем ХЗ), а на индикаторе Н1 отображается цифра "2".

При нажатии на кнопку S4 четвертый триггер переходит в единичное состояние, а третий, или какой то другой, включенный до того, устанавливается в нулевое положение. В результате единица появляется на выводе 1 D1 и она через диоды VD1 и VD4 поступает одновременно на оба управляющих входа D2 и на оба входа D3. В результате включается четвертый вход (Х4), и на индикаторе отображается цифра "3".

Таким образом, нажатие на любую кнопку приводит к установке одного триггера, к входу D которого подключена эта кнопка, в единичное состояние. При этом любой" другой триггер, который был установлен в единичное состояние ранее, принудительно переводится в нулевое. Поэтому кнопка S1 служит для перевода в нулевые состояния всех остальных трех триггеров, и таким образом получается на входе D2 код "00" и включается первый вход.

Мультиплексор D2 питается двухполярным напряжением, отрицательное напряжение, поступающее на вывод 7 должно быть не более 5В и не менее 1 В, оно служит для переноса входного сигнала в линейный участок передаточной характеристики открытого канала мультиплексора, в котором коэффициент нелинейных искажения сигнала ре превышает 0,01%. При отсутствии отрицательного напряжения КНИ может возрасти до нескольких процентов. Нужно учитывать, что разность потенциалов, приложенная между выводами 16 и 7 D2 не должна превышать 15В (9+5=14В).

При отсутствии дешифратора К176ИД2 или семисегментного индикатора можно сделать индикации при помощи четырех светодиодов, при помощи которых подсвечивать кнопки. Светодиоды нужно, через транзисторные ключи, подключить к выходам всех четырех триггеров D1 (выход первого - вывод 2, на схеме он не показан).

Мультиплексор К561КП1 можно заменить на два мультиплексора К561КП2, используя каждый только на половину (К561КП1 переключает восемь одноканальных входа). Микросхему К561ТМ3 можно заменить на К176ТМ3. К176ИД2 можно заменить на К176ИДЗ или на КР514ИД2, но при этом питание прийдется понизить до +5В. Диоды КД522 можно заменить на КД521, КД503, или даже на Д9 или Д220-Д223.

Если будет использоваться индикатор Н1 с общими катодами, нужно его общий вывод подключить к общему проводу и подать логический нуль на вывод 6 D3.

Целью создания данного проекта послужило желание создать простое и надежное устройство, которое выполняло бы функции коммутации входов и выходов высококачественного усилителя.

Данный проект полностью открытый. Выкладываю на Ваш суд исходный код, принципиальную схему и проект в .
Исходный код написан на языке высокого уровня "Си" в среде CVAVR буквально за вечер. Он хорошо прокомментирован и кто хотя бы немного знает данный язык, сможет с легкостью модифицировать проект под свои цели.

Селектор работает следующим образом:
При подаче питания выполняется задержка в две секунды для исключения щелчков АС при переходном процессе, при этом все входы и выходы отключены. После задержки происходит сравнение 4-го байта EEPROM с числом 0х22, если число совпадает - загружаем данные с энергонезависимой памяти. Если не совпадает - значит данные повреждены либо данные были стерты, грузим значения по умолчанию (АС1 откл. АС2 откл. CD вкл.). При выборе нужного входа происходит кратковременное мигание светодиода выбранного входа и далее он просто горит, данный эффект повышает визуальную функциональность аппарата в целом.
Те, кому по какой либо причине не нужно куча кнопок может использовать 1 кнопку (select), которая по кругу переключает входы.

Выходы АС тоже можно не использовать, для этого просто не надо впаивать диоды и кнопки отвечающие за управление выходами и не впаивать ключи коммутирующие реле АС1 и АС2. После того как мы выбрали нужный вход или выход, начинает считать программный таймер, который примерно через 10 секунд (если не было повторного нажатия на кнопки) записывает данные в EEPROM память. При снятии питания и повторной подаче входы и выходы после задержки сохраняют свое состояние, что тоже очень удобно.

Реле могут быть любыми, которые у Вас есть в наличии. Но лучше применить в АС на 16А фирмы SHRACK RT серии. Рекомендую на эту роль реле RTD14005 на 5V или RT314012 на 12V (при использование реле на 5V необходимо заменить транзисторы более мощными, например KSE340 или MJE340). А в качестве реле в сигнальных цепях, следует использовать специализированные сигнальные реле, которых сейчас в продаже имеется в большом количестве. Рекомендую миниатюрные сдвоенные реле 12V TQ2-12V или A5W-K на 5V

При прошивке чипа фьюзы трогать не надо!

Ниже вы можете скачать прошивку, исходник и проект в

Список радиоэлементов

Стереоусилитель редко используется только с однимисточником сигнала, для оперативного переключения различных источников сигнала желательно чтобы у стереоусилителя было несколько переключаемых входов.

В простейшем случае входы можно переключать механическим переключателем. Но надежность механического переключателя весьма относительна, его контакты корродируют и в какой то момент возникают шумы, часто связанные с механическим воздействием.

В самом плохом случае даже может возникнуть акустическая обратная связь, при которой вибрации от работы акустических систем передаются изношенному механическому переключателю, контакты которого дребезжат.

В этом смысле, электронный переключатель значительно надежнее. На рисунке показана схема простого электронного переключателя трех входов стереоусилителя, с квазисенсорным управлением и светодиодной индикацией включенного входа.

Схема селектора каналов

Схема состоит из устройства управления, выполненного на микросхеме D1 и электронного переключателя на микросхеме D2.

Рис. 1. Принципиальная схема электронного коммутатора входов для стерео усилителя мощности.

Схема на микросхеме D1 представляет собой широко известную схему трехфазного RS-триггера, реализованную на микросхеме К561ЛА7. Изменение состояния триггера осуществляется кнопками S1-S3, подающими на его три входа логические нули (активный уровень - логический ноль). Соответственно, есть и три выхода (активный уровень тоже - ноль).

Трехфазный триггер может принимать три состояния, в каждом из которых логический ноль есть только на одном из его выходов. Соответственно, на выходе элемента D1.1, D1.2 или D1.3. Состояние триггера индицируется светодиодами HL1-HL3, подключенными к его выходам через транзисторные ключи VТ1-VТЗ.

Ключи выполнены на транзисторах р-п-р структуры, поэтому они открываются логическими нулями, поступающими на их базы с выходов логических элементов через резисторы R4-R6.

Электронный переключатель сделан на микросхеме D2 типа К561КП1. Микросхема содержит два переключателя на два направления и четыре положения, управляемые цифровым кодом, поступающим на управляющие входы. Код управления цифровой и двухразрядный. То есть, всего четыре положения «00», «01», «10» и «11».

Соответственно, открываются каналы «0», «1», «2» и «3». Для управления переключателем берутся логические уровни только с двух выходов трехфазного триггера на D1. В результате, в различных состояниях триггера на D1 получаются коды «01», «10» и «11».

Этого достаточно для управления микросхемой К561КП1 для переключения на три положения («1», «2» и «3»).

Входные сигналы от разных трех источников сигналов поступают на парные разъемы Х1, Х2 и ХЗ. Каждый из них представляет собой пару коаксиальных гнезд «тюльпанов», сейчас широко используемых в различной аудио и видео технике.

Выходным является такой же разъем Х4, но на практике, если переключатель входов будет размещен внутри стереоусилителя, этой пары Х4 может и не быть, просто с выводов 13 и 3 сигнал по экранированным кабелям поступает на вход предварительного УНЧ.

Детали и подключение

Микросхема К561КП1 может коммутировать как цифровые, так и аналоговые сигналы. Но, при коммутации аналогового сигнала нужно чтобы он находился между полюсами питания, желательно посредине (при этом будут минимальные искажения аудиосигнала).

Поэтому, второй вывод минуса питания ключей (вывод 7), который обычно соединяется с общим минусом питания, здесь соединяется с отрицательным источником питания (-5V). Таким образом, питание переключателя двухполярное.

С этим нет никаких проблем, так как предварительные УНЧ обычно делают по схемам на ОУ, также, питающимся от двуполярного источника. Если напряжение источника более ±7V, нужно на схему подавать питание через понижающие стабилизаторы, например, на интегральном стабилизаторе 7805 сделать источник +5V, а отрицательный на простои параметрическом стабилизаторе из стабилитрона на 4,7-5,6V и резистора. Светодиоды HL1-HL3 - любые индикаторные, например, АЛ307 или их аналоги.

В любительской практике часто возникает необходимость периодического подключения различных источников звука к одному оконечному усилителю. Каждый раз при этом переставлять разъемы - занятие утомительное. Намного удобнее подключить нужный источник звука простым поворотом ручки переключателя стереофонического электронного коммутатора сигналов, который можно собрать из предлагаемого набора. Он предназначен как для использования в составе любительского усилителя низкой частоты (например, наборы NM2011 или NM2012 - УНЧ, наборы NM2111 или NM2112 - блок регулировок тембра и громкости), так и для самостоятельного применения в различных низкочастотных усилительных устройствах.

Технические характеристики

Напряжение питания [В]...................................................................6-23

Ток потребления не более [мА]...............................................................5

Полоса частот [кГц]...................................................................0.02-1000

Напряжение шумов [мкВ].........................................................................5

Максимальный уровень входного сигнала (эфф.) [В]....................5

Входное сопротивление не менее [кОм]..........................................100

Выходное сопротивление не более [Ом]..........................................400

Коэффициент гармоник не более [%]...............................................0.03

Переходное затухание между входами не менее [дБ]....................75

Описание работы электронного коммутатора

Плата коммутатора в сборе показана на Рис. 1. Электрическая схема стереофонического электронного коммутатора (Рис. 2) построена на основе микросхемы TDA1029, которая представляет собой стереофонический четырехканальный аналоговый мультиплексор. Готовое устройство имеет пять стереовходов и один выход.

Сигналы, подаваемые на вход IN1, поступают непосредственно на микросхему. Это обеспечивает возможность использовать ее полный частотный диапазон, превышающий 1 МГц. Однако рекомендовать его

использование можно только для ограниченного набора источников сигналов. Это связано с тем, что из-за избыточно широкой полосы пропускания микросхемы могут возникнуть помехи от радиостанций, работающих в длинноволновом диапазоне и генераторов, работающих в диапазоне ультразвуковых частот (25...100 кГц). Для ослабления действия возможных помех, во входные цепи IN2...IN4 схемы коммутатора введены ЯС-фильтры низкой частоты (ФНЧ) первого порядка (R1...R6, С9...С14). Подбором характеристик фильтров можно установить необходимую полосу пропускания соответствующего входа.

Входы IN/OUT4 и IN5 - многофункциональные. Вход IN/OUT4 может работать как обычный, универсальный вход, равноценный входам IN2 и IN3. Если необходимо использовать микрофон, к коммутатору дополнительно подключается микрофонный усилитель (в рассматриваемый набор не входит), выход которого соединяют с входом IN5 (на плате обозначен как «input microphone amplifier»). В этом случае разъем IN/OUT4 служит дополнительным выходом микрофонного усилителя, например для записи. При необходимости установить блокировку звука три контакта входа IN5 нужно соединить перемычкой и, установив переключатель SA2, использовать его как быструю блокировку звука (режим «Mute»). Как видно из Рис. 2, нажатие на SA2 приведет к немедленному переключению на заблокированный вход IN4. и звук прекратится. Отпустив кнопку, тут же подключится тот источник, который был прежде. Но в этом случае устройством можно коммутировать всего три входа.

Переключатель SA1 может быть любого типа и устанавливается на передней панели усилителя. На Рис. 2 показано положение иереклю

чателя SA1 при выборе источника сигнала, подключенного к первому входу (IN1). Светодиоды VD1...VD4 также устанавливаются на передней панели и служат для индикации включенного канала. При установке кнопки SA2 светодиод VD4 индицирует режим «Mute».

Переключение каналов мультиплексора происходит при подаче на управляющие выводы микросхемы кодовой комбинации. Соответствие кода, поданного на управляющие выходы, и включенного канала приведено в Табл. 1.

Входное напряжение от источников стереосигнала подается на входы 1...8 микросхемы TDA1029. Кроме того, с вывода 10 на входы 1...8 Микросхемы подается напряжение смещения через резисторы R7...R14.

Конденсаторы Cl...С8 - разделительные. Они предназначены для развязки входных цепей по постоянной составляющей.

В качестве входных разъемов IN1...IN4 используются блоки разъемов RCA («тюльпан»).

Сборка коммутатора

Перед сборкой платы ознакомьтесь с рекомендациями, которые даются в начале этой книги. Чтобы избежать выхода из строя радиоэлементов, старайтесь соблюдать общепринятые правила монтажа. Перечень всех входящих в набор элементов представлен в Табл. 2. Расположение элементов на плате показано на Рис. 3.

При подключении коммутатора к уже имеющемуся УНЧ межблочный монтаж желательно выполнять экранированным проводом для уменьшения влияния помех. Если такой возможности нет, для общей шины необходимо использовать монтажный провод большего сечения.

Правильно собранное устройство настройки не требует. Удачи вам!