Bruce Trump, inżynier formy Texas Instruments, na swoim blogu na portalu E2E (Engineer to Engineer - inżynierzy inżynierom) przyjrzał się dokładniej sprawie regulacji głośności z pomocą potencjometru.
Czy próbowaliście kiedyś wykorzystać potencjometr liniowy do regulacji głośności w systemie audio? Zmienia się ona wyjątkowo szybko - trzeba regulować ją z zegarmistrzowską precyzją aby uzyskać satysfakcjonujący poziom natężenia dźwięku, szczególnie jeśli zależy nam na komfortowym słuchaniu po cichu. Dlatego też stosuje się potencjometry logarytmiczne - ich charakterystyka jest lepiej dopasowana do regulacji głośności i do tego jak pracują nasze uszy. Nasze zmysły mają niesamowity zakres dynamiki. Ludzkie ucho wykorzystuje ponad 120 dB zakresu, to oznacza milion do jednego! Stąd wykorzystanie logarytmicznej skali decybelowej - 1 dB to najmniejsza słyszalna różnica w głośności. Potencjometr o charakterystyce oporu logarytmicznej ma liniową skalę decybelową. Co oznacza, że obrót potencjometra o zadany kąt daje zawsze podobną zmianę w odczuwanej głośności niezależnie od jego położenia.
Na poniższym obrazku pokazane są charakterystyki regulacji natężenia dźwięku, gdy wykorzystane są potencjometry liniowe i logarytmiczne w konfiguracji dzielnika napięcia.
Zastosowany potencjometr logarytmiczny daje zmniejszenie sygnału o -20 dB (0,1 Vin) przy obrocie do 50% - to częsta wartość w systemach audio. Taki potencjometr daje ok 4 dB na każde 10% obrotu, ale problem jest taki, że przy 100% obrotu zapewnia on jedynie 40 dB zmniejszenia natężenia sygnału. W rzeczywistym układzie (wykres przedstawia idealny potencjometr) na krańcu skali znajduje się zwarcie do masy, co oznacza, że rzeczywisty potencjometr jest w stanie ściszyć muzykę do zera.
Bardzo często potencjometry logarytmiczne wykonywane są poprzez przybliżenie ich charakterystyki dwoma liniowymi odcinkami, jak pokazano na poniższym wykresie. Dwa zakresy posiadają różną oporność, co pozwala dosyć dobrze przybliżyć charakterystykę idealną. Układ taki ma też tą dobrą cechę, że przy zadaniu 0% istotnie sygnał na wyjściu jest zerowy.
Jednakże istnieje jeszcze inna możliwość przybliżenia potencjometra logarytmicznego. Wykorzystuje się do tego zwykły potencjometr liniowy zbocznikowany dodatkowym oporem, tak jak pokazano to na poniższej ilustracji po lewej stronie. Układ taki nadal dosyć szybko zwiększa głośność wraz z oporem, jednakże niedogodność ta najbardziej manifestuje się dla dużego tłumienia układu. Charakterystykę potencjometra można zmieniać dobierając odpowiedni opornik bocznikujący. Proponowany układ jest stanowczo lepszy niż zwykły liniowy potencjometr, jednakże nie tak dobry jak układ rzeczywiście logarytmiczny. Pamiętać także należy w przypadku tego układu o tym, aby źródło było w stanie zasilić opornik bocznikujący, gdyż obciąży on układ na wejściu swoim oporem, gdy potencjometr zostanie ustawiony na 100%.
Źródła:
http://e2e.ti.com/blogs_/b/thesignal/archive/...id_pod3=LTIwNDc3MzgxOTUS1&sp_mid_pod3=4968551
Czy próbowaliście kiedyś wykorzystać potencjometr liniowy do regulacji głośności w systemie audio? Zmienia się ona wyjątkowo szybko - trzeba regulować ją z zegarmistrzowską precyzją aby uzyskać satysfakcjonujący poziom natężenia dźwięku, szczególnie jeśli zależy nam na komfortowym słuchaniu po cichu. Dlatego też stosuje się potencjometry logarytmiczne - ich charakterystyka jest lepiej dopasowana do regulacji głośności i do tego jak pracują nasze uszy. Nasze zmysły mają niesamowity zakres dynamiki. Ludzkie ucho wykorzystuje ponad 120 dB zakresu, to oznacza milion do jednego! Stąd wykorzystanie logarytmicznej skali decybelowej - 1 dB to najmniejsza słyszalna różnica w głośności. Potencjometr o charakterystyce oporu logarytmicznej ma liniową skalę decybelową. Co oznacza, że obrót potencjometra o zadany kąt daje zawsze podobną zmianę w odczuwanej głośności niezależnie od jego położenia.
Na poniższym obrazku pokazane są charakterystyki regulacji natężenia dźwięku, gdy wykorzystane są potencjometry liniowe i logarytmiczne w konfiguracji dzielnika napięcia.
Zastosowany potencjometr logarytmiczny daje zmniejszenie sygnału o -20 dB (0,1 Vin) przy obrocie do 50% - to częsta wartość w systemach audio. Taki potencjometr daje ok 4 dB na każde 10% obrotu, ale problem jest taki, że przy 100% obrotu zapewnia on jedynie 40 dB zmniejszenia natężenia sygnału. W rzeczywistym układzie (wykres przedstawia idealny potencjometr) na krańcu skali znajduje się zwarcie do masy, co oznacza, że rzeczywisty potencjometr jest w stanie ściszyć muzykę do zera.
Bardzo często potencjometry logarytmiczne wykonywane są poprzez przybliżenie ich charakterystyki dwoma liniowymi odcinkami, jak pokazano na poniższym wykresie. Dwa zakresy posiadają różną oporność, co pozwala dosyć dobrze przybliżyć charakterystykę idealną. Układ taki ma też tą dobrą cechę, że przy zadaniu 0% istotnie sygnał na wyjściu jest zerowy.
Jednakże istnieje jeszcze inna możliwość przybliżenia potencjometra logarytmicznego. Wykorzystuje się do tego zwykły potencjometr liniowy zbocznikowany dodatkowym oporem, tak jak pokazano to na poniższej ilustracji po lewej stronie. Układ taki nadal dosyć szybko zwiększa głośność wraz z oporem, jednakże niedogodność ta najbardziej manifestuje się dla dużego tłumienia układu. Charakterystykę potencjometra można zmieniać dobierając odpowiedni opornik bocznikujący. Proponowany układ jest stanowczo lepszy niż zwykły liniowy potencjometr, jednakże nie tak dobry jak układ rzeczywiście logarytmiczny. Pamiętać także należy w przypadku tego układu o tym, aby źródło było w stanie zasilić opornik bocznikujący, gdyż obciąży on układ na wejściu swoim oporem, gdy potencjometr zostanie ustawiony na 100%.
Źródła:
http://e2e.ti.com/blogs_/b/thesignal/archive/...id_pod3=LTIwNDc3MzgxOTUS1&sp_mid_pod3=4968551
Fajne? Ranking DIY