Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Potencjometr jako regulator głośności - wyciągnijmy maksimum z jego aplikacji

ghost666 25 Kwi 2014 15:45 6723 0
  • “Ej, ścisz to!”

    Najpewniej kiedyś w życiu słyszałeś tą frazę co najmniej raz. Jeśli, tak jak autor artykułu, lubisz słuchać muzyki na prawdę głośno słyszałeś ją wiele razy. Gdy już zdecydujesz przychylić się do tej prośby chwytasz się gałki od regulacji głośności w swoim sprzęcie audio.

    Czymże w istocie jest regulacja głośności w układzie audio? Jest to układ elektroniczny którego zadaniem jest tłumienie sygnału audio - zmniejszanie jego amplitudy. Zazwyczaj wymaga się aby układ był w stanie tłumić sygnał w zakresie od zera (brak tłumienia) do bardzo dużej wartości tłumienia tak iż sygnał staje się niesłyszalny. W dużej części układów elektronicznych kontrola poziomu głośności realizowana jest elektronicznie i cyfrowo, jednakże nadal produkuje się bardzo dużo sprzętu w którym kontrola głośności realizowana jest w pełni analogowo i gdzieś zawsze istnieje pokrętło opisane "głośność", którym możemy kręcić aby zmieniać poziom sygnału.

    Potencjometr jako regulator głośności - wyciągnijmy maksimum z jego aplikacji


    To pokrętło to w istocie element elektroniczny nazywany potencjometrem lub rezystorem nastawnym. Jego budowa zaprezentowana jest powyżej. Potencjometry to specjalne oporniki, wyposażone w trzecie, dodatkowe wyprowadzenie, przesuwające się po jego powierzchni wraz z przekręcaniem gałki potencjometru. Zmienia to wartość rezystancji pomiędzy trzecim wyprowadzeniem a pozostałymi dwoma. Jak pokazano na powyższym schemacie czyni to z niego de facto dzielnik napięcia. Dzięki temu idealnie nadaje się do aplikacji takiej jak kontrola amplitudy sygnału.

    Pamiętać musimy jednakże iż nie wszystkie potencjometry są sobie równe. Istnieje wiele rodzajów potencjometrów, różniących się charakterystyką zmiany oporu. I tak, mamy potencjometry liniowe (w polskich oznaczeniach A - przyp. tłum.), logarytmiczne, zwane też audio (w polskich oznaczeniach typ B - przyp. tłum.) oraz potencjometry o charakterystyce odwrotnie logarytmicznej (w polskich oznaczeniach C - przyp.tłum.). Poniższy wykres pokazuje jak zmienia się opór wraz z zwiększającym się kątem obrotu potencjometra.

    Potencjometr jako regulator głośności - wyciągnijmy maksimum z jego aplikacji


    Ludzki słuch rozciąga się w niebywale wielkim zakresie dynamiki, co oznacza iż najrozsądniejszym sposobem pomiaru mocy sygnałów audio jest wykorzystanie jednostek logarytmicznych. Takimi też jednostkami są decybele, których zazwyczaj używa się do opisu natężenia dźwięku. Idealny układ do kontroli natężenia dźwięku powinien charakteryzować się liniową zależnością obrotu od decybeli, co skutkuje naturalną zmianą głośności podczas obrotu potencjometrem. Z uwagi na to bardzo chętnie wybiera się do tego celu potencjometry o charakterystyce logarytmicznej. Jednakże jak można zauważyć na wykresie powyżej potencjometr o charakterystyce logarytmicznej tylko ją przybliża z pomocą złożenia dwóch prostych. Niestety jest to kiepskie przybliżenie krzywej logarytmicznej, co w konsekwencji oddala nas od liniowej zmiany decybeli. Na szczęście istnieje lepsze rozwiązanie, w postaci układu aktywnego!

    Potencjometr jako regulator głośności - wyciągnijmy maksimum z jego aplikacji


    W 1980 roku Peter Baxandall zaprezentował powyższy układ, od tego czasu nazywany układem aktywnej kontroli głośności Baxandalla. Układ jest bardzo prosty w swojej budowie, elastyczny w aplikacji i zapewnia idealną liniowość (w dB) tłumienia sygnału audio. Dzięki sprytnej implementacji opornika nastawnego (o charakterystyce liniowej) w pętli sprzężenia zwrotnego osiągnął on idealnie logarytmiczną charakterystykę wzmocnienia/tłumienia. Dodatkowo dzięki wysokiej impedancji wejściowej i niskiej impedancji wyjściowej układ zapewnia stabilną i poprawną pracę niezależnie od tego z jakimi układami współpracuje i co jest jego obciążeniem.

    Potencjometr jako regulator głośności - wyciągnijmy maksimum z jego aplikacji


    Funkcję przejścia tego układu wyznaczyć możemy korzystając z praw Ohma i Kirchoffa. Pominiemy pełną analizę i przedstawimy tylko finalny wynik, który zapisać można jako:

    Potencjometr jako regulator głośności - wyciągnijmy maksimum z jego aplikacji


    Trzeba zwrócić uwagę iż w podanym wyrażeniu Rx opisuje procentową część oporu potencjometru za suwakiem, a R1-x przed suwakiem. Jeśli teraz wykreślimy zależność wartości funkcji przejścia od procentowego oporu otrzymamy niemalże liniową zależność. Jest to zaprezentowane na poniższym wykresie, gdzie widać niemalże liniową zależność w skali logarytmicznej. Tylko dla bardzo małych kątów obrotu widoczne jest odstępstwo od tej krzywej, gdyż w tym punkcie układ zbiega do minus nieskończoności. To akurat bardzo dobra jego cecha, gdyż pozwala - w rzeczywistym układzie - ma redukcję dźwięku niemalże do zera, gdzie nie będzie on słyszalny, co zapewnia pozycję 'off'.

    Potencjometr jako regulator głośności - wyciągnijmy maksimum z jego aplikacji

    Źródła:
    http://e2e.ti.com/blogs_/b/precisionhub/archi...t-of-your-pot-don-t-mess-up-the-rotation.aspx

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9348 postów o ocenie 6931, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.