遙控?cái)?shù)顯（二聲道）數(shù)控256檔音量控制電位器

tongtu a2k01型遙控?cái)?shù)控?cái)?shù)顯（二聲道）256檔音量控制電位器

在hi-fi前置及功放的或過程中，音量控制電位器是非常重要的一個(gè)部件，因?yàn)樗迷谛盘?hào)的主要通道中，信號(hào)電流便直接通過它。其次是在所有的部件中，只有它是轉(zhuǎn)動(dòng)最頻繁的元件，頻繁的轉(zhuǎn)動(dòng)容易產(chǎn)生磨損，碳膜的磨損會(huì)導(dǎo)致接觸不良從而產(chǎn)生雜音，各聲道的磨損程度不同，容易產(chǎn)生左右聲道不均衡從而引起聲像的移動(dòng)及導(dǎo)致立體聲定位不準(zhǔn)。此外，雙聲道的阻值是否對(duì)稱、在整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的行程中是否能保持跟蹤（即每轉(zhuǎn)過一個(gè)角度再測(cè)兩個(gè)電位器的轉(zhuǎn)臂到任一端的電阻是否一致,目前市面上所售的機(jī)械旋轉(zhuǎn)式電位器很難找到四通道跟蹤良好的）,跟蹤不良會(huì)導(dǎo)致聲像飄忽不定。為此，不少高檔音響均采用波段開關(guān)（通常是24檔），然后用電阻來串聯(lián)，從而得到每檔大約2～4db的控制量，這樣做解決了兩通道的均衡問題及跟蹤問題，但機(jī)械觸點(diǎn)的磨損又上升為主要矛盾，更何況普通波段開關(guān)的觸點(diǎn)都是先斷后通，放在信號(hào)的主要通道便會(huì)產(chǎn)生"喀嗒"的噪聲，對(duì)于輸出功率比較大的功放會(huì)對(duì)喇叭造成沖擊。瑞士有一種鍍金的波段開關(guān)，是專門為音量電位器而設(shè)計(jì)的，轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)時(shí)可以做到先通后斷，一定程度上避免了"喀嗒"沖擊聲，但缺點(diǎn)仍存在：①昂貴，雙聲道光是波段開關(guān)便要1000多元，四聲道約2000元。②只有24檔，分檔較粗。③不能遙控。④信源切換是無法做到淡出淡入處理。⑤用久了仍有磨損及接觸不良的現(xiàn)象。

針對(duì)上述問題，筆者設(shè)計(jì)出一種用于高檔音響上使用的四聲道（當(dāng)然也可以用于兩聲道）全平衡電位器，主要性能如下：⑴采用日本松下微型鍍金密封繼電器作為開關(guān)，此繼電器用于工業(yè)控制甚至飛機(jī)上均無問題，接觸可靠。⑵采用單片機(jī)控制，控制形式為二進(jìn)制式，少數(shù)幾個(gè)電阻便可以構(gòu)成256檔，控制精度達(dá)0.5db，控制范圍從0db到-128db，通道間的不平衡度取決于所用的電阻，用一般五環(huán)電阻便可以做到四通道的跟蹤誤差為±0.005db。⑶全遙控式。⑷帶四位led數(shù)碼管顯示（有紅、綠、藍(lán)色數(shù)碼管可選），音量檔位一目了然。⑸帶信源切換電路，在信源切換的過程中可以做到淡出淡入。⑹音量調(diào)整過程中由于電阻始終保持連通狀態(tài)，絕不產(chǎn)生"喀嗒"聲。⑺可以配合脈沖電位器或輕觸按鍵，引線不用屏蔽，容易安裝在面板的任何地方。⑻造價(jià)低廉。⑼本電位器的四通道輸入阻抗在整個(gè)調(diào)整過程中（從0db到-128db）均保持恒定（等于電位器的標(biāo)稱值，誤差為±0.005db），與市面上其它數(shù)控電位器的輸入阻抗可以從幾十歐變化到100k比，堪稱恒輸入阻抗。恒輸入阻抗的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)影響與前級(jí)之間的耦合，從而避免因阻抗變化而帶來的頻響曲線的嚴(yán)重畸變。⑽可應(yīng)客戶的要求加入多點(diǎn)精確的等響度控制電路。⑾帶靜噪功能。⑿與通途公司的家庭自動(dòng)化系統(tǒng)配合可以實(shí)現(xiàn)不同房間或不同樓層控制音量,另外在聽音室接電話時(shí)音量會(huì)自動(dòng)降低而成背景音樂。將來采用通途公司的系統(tǒng)時(shí)不必更換音量電位器，避免重復(fù)投資。

電路分析：有關(guān)本電位器的工作原理參見圖1，它是由多級(jí)衰減電路構(gòu)成?？紤]到分析方便起見，本電路只畫出三級(jí)衰減電路。從圖中可以看到，在主信號(hào)的通路中，r11、r21、r31始終是串聯(lián)的，在整個(gè)工作過程中始終不“斷開”，因此，絕不產(chǎn)生信號(hào)通斷引起的"喀嗒"聲。由r11與r12構(gòu)成第一級(jí)衰減電路z1，由r21與r22構(gòu)成z2。從每級(jí)衰減電路的輸出端所獲得的衰減量z1=r12／(r11+r12)，z2=r22／(r21+r22)…，則轉(zhuǎn)換成db讀數(shù)應(yīng)是z1(db)=20log[r12／(r11+r12)]，以上述三級(jí)電路為例，當(dāng)某級(jí)衰減電路不起作用時(shí)，只要把k11合上，k12斷開，則z1的衰減量便變?yōu)榱?。設(shè)三級(jí)的衰減量分別為z′1=1db、z′2=2db、z′3=4db，則控制開關(guān)的啟閉便得到如下的8種組合，這個(gè)組合數(shù)剛好是23=8種，見表1。顯然采用8組衰減器便可得到28=256種即相當(dāng)于256檔的步進(jìn)式電位器，若最細(xì)檔為0.5db，則256檔可以做到衰減127.5db的衰減量。本文介紹的電位器正是基于這個(gè)原理設(shè)計(jì)出來的。8個(gè)衰減器，依次是0.5db、1db、2db、4db、8db、16db、32db、64db，如果不需要80db以后的衰減量，則第八檔不設(shè)計(jì)為64db,而只設(shè)計(jì)為16db即可。對(duì)于0.5db的調(diào)整精度可以使音量調(diào)整非常圓滑，絲毫也不會(huì)有跳躍的感覺。在設(shè)計(jì)過程中，要求每一級(jí)衰減器的輸入阻抗均等于標(biāo)稱值，如果電位器的標(biāo)稱值為4×100k,則每一級(jí)衰減器的輸入阻抗均應(yīng)保持100k,而不管使用多少級(jí),總的輸入阻抗仍應(yīng)保持100k,這樣才能做到恒輸入阻抗。由于8組衰減器的設(shè)計(jì)較繁瑣，且為保證所有組合的結(jié)果仍能做到輸入阻抗恒定，計(jì)算是比較麻煩的。為此筆者專門用vfp數(shù)據(jù)庫編程語言寫了一個(gè)設(shè)計(jì)衰減器各電阻阻值的程序，只需輸入衰減器的級(jí)數(shù)、所期望的輸入阻抗，便立即計(jì)算出8組電阻（16種）的數(shù)值，非常方便。需要的朋友只需向通途公司聯(lián)系即可免費(fèi)獲得該軟件。

為了把這個(gè)電位器與自動(dòng)及遙控等現(xiàn)代手段聯(lián)系起來，故考慮采用單片機(jī)控制，采用繼電器的接點(diǎn)來代替圖1中的開關(guān)。并結(jié)合紅外遙控的方式，為使電位器的數(shù)值或衰減量能看得見，特別采用3位半led數(shù)碼管來顯示衰減的分貝值。

有關(guān)電路的主控制電路見圖2，它采用單片機(jī)集成電路89c2051作為主控ic。由于2051的i/o口只有13個(gè)，對(duì)于要控制的音量繼電器有八組，信源切換開關(guān)四組，四位數(shù)碼管共27個(gè)筆段信號(hào)，顯然ic的i/o口是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠用的，為此增設(shè)了四個(gè)雙向i/o擴(kuò)展集成電路74ls164，分別控制數(shù)碼管的顯示、音量控制繼電器及信源切換繼電器。面板的按鈕an1-an6依次為信源選擇+、-、靜躁、電源開關(guān)、vol+、vol-。j3為送往控制板的插座，ic4為連整形在內(nèi)的紅外接收頭模塊，晶振用12mhz是為了提高單片機(jī)的可利用資源（一般用4m）。圖中的按扭可采用一般輕觸式的，只要選擇合適的大小就可以了，這種方式適合裝在不帶旋扭的面板上。某些帶旋扭的面板可采用市面上的脈沖電位器，脈沖電位器形狀與普通電位器的形狀差不多，共有4條引腳，相鄰兩只引腳相當(dāng)于一組觸點(diǎn)，往左旋轉(zhuǎn)時(shí)左邊觸點(diǎn)接通，往右邊轉(zhuǎn)時(shí)右邊觸點(diǎn)接通，按扭與脈沖電位器可以互相代換，目前的這種脈沖電位器旋轉(zhuǎn)一圈共12檔，非常適合在某些較高檔或較先進(jìn)的音響上使用。脈沖電位器的接線圖見圖3，一般可用在信源切換或音量+、-上。限于篇幅，單片機(jī)的程序、流程圖不在此開列，有興趣接產(chǎn)的公司及工廠可直接與筆者聯(lián)系，音響發(fā)燒友也可以來函來電討論編程問題。

圖中紅外發(fā)射指令通過ic4接收、整形之后進(jìn)入ic1，在ic1內(nèi)解出相應(yīng)的指令，此指令可以通過j3到圖5去控制相關(guān)的繼電器啟閉，由該觸點(diǎn)切換衰減器電阻達(dá)到控制音量的目的。此外還通過ic2解碼后去驅(qū)動(dòng)四位led數(shù)碼管的筆段顯示相對(duì)應(yīng)的衰減分貝值，通過ic3解碼后去對(duì)四位led數(shù)碼管進(jìn)行位驅(qū)動(dòng)。本電位器除可遙控控制外，還可進(jìn)行手動(dòng)控制，手動(dòng)控制主要是通過面板上的按扭進(jìn)行。本圖的變壓器t1為守候用變壓器，考慮到要遙控開關(guān)主機(jī)電源變壓器，本變壓器不能與主電源變壓器共用，而要用獨(dú)立的變壓器。

有關(guān)控制電路見圖5，圖5可分為三大部分：電位器部分、控制部分、信源切換部分。其中電位器部分由16個(gè)繼電器及對(duì)應(yīng)的8組電阻組成，每組電阻代替一組衰減器，電位器標(biāo)稱電阻值有100k、50k及10k三種，不同的標(biāo)稱電阻對(duì)應(yīng)不同的電阻值，這些阻值還視步長(zhǎng)、級(jí)數(shù)而定，故圖中未標(biāo)出實(shí)際數(shù)值。由于本圖為全平衡式，故共有四個(gè)通道，四個(gè)通道是完全一樣的。當(dāng)需要兩個(gè)通道的用戶，可取消一半元件即可。電阻應(yīng)選五環(huán)金屬膜為佳。小繼電器必須采用體積小、密封性好、接觸可靠的鍍金觸點(diǎn)為好，本圖采用日本松下的產(chǎn)品。

控制部分由兩片74ls164分別控制電位器部分的八只三極管及信源切換部分的四只三極管。由于是全平衡結(jié)構(gòu)，故所有三極管驅(qū)動(dòng)兩個(gè)互相串聯(lián)的繼電器。當(dāng)用非平衡結(jié)構(gòu)（雙聲道）時(shí)，只需把板上上半部分的或下半部分的12只繼電器及電阻不焊，并把電源調(diào)整為5伏即可。

信源部分只是放置輸出輸入插座及繼電器，要注意的是全平衡的相位不能接錯(cuò)。圖中的四個(gè)發(fā)光二極管是用于顯示信源狀態(tài)的，可直接接于繼電器的線圈繞組，并把電源調(diào)整為5伏即可。

圖4為電源電路，并沒有什么特別要說明的地方，但要求變壓器必須不能與原機(jī)的模擬部分共用，且變壓器的電屏蔽也要講究，以不影響原前置或功放的訊噪比為準(zhǔn)。各板對(duì)接時(shí)，插座不能接錯(cuò)，注意區(qū)分各端子，圖中變壓器t2為控制用變壓器，最好獨(dú)立選用，以免對(duì)前置放大造成干擾。j3為220伏交流插座，供主機(jī)變壓器作開關(guān)用，由遙控或手動(dòng)通過繼電器vd4進(jìn)行控制。

安裝調(diào)試使用：考慮到大部分發(fā)燒友都有動(dòng)手的愛好，本電路在布板時(shí)特意在零件面安排了清晰的安裝圖號(hào)及元件標(biāo)號(hào)，一般按電路焊接無誤不用調(diào)試即可成功。但要注意的是電位器部分的元件必須精確，誤差大于1%將無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的參數(shù)，則本電路的優(yōu)點(diǎn)及長(zhǎng)處將不再成立。

由于本電路除電位器部分外，尚集成了信源切換、遙控開關(guān)機(jī)、靜噪、候機(jī)等功能，因此是一個(gè)高檔前置或合并式機(jī)的一個(gè)一攬子解決方案，高級(jí)的主電路（前置、功放）加上本電路立即升值為一臺(tái)自動(dòng)的、現(xiàn)代化的音響產(chǎn)品。此外，在信源切換過程中，單片機(jī)程序包含一個(gè)淡出淡入的過程：即轉(zhuǎn)換信源→音量由大到小→音量為零→轉(zhuǎn)換信源→音量由小到大，回復(fù)到切換前的衰減值水平。這一功能會(huì)更加人性化。由于本電路基本上沒有模擬電路部分，所以也就不存在調(diào)試這個(gè)問題。

遙控手機(jī)為通途公司的系列音響產(chǎn)品共用的，考慮到給廣大用戶一個(gè)概貌，故有必要刊登表2，用戶可以從表中看到它們之間的聯(lián)系及遙控手機(jī)的詳細(xì)功能。

感覺：筆者有一臺(tái)全平衡的膽前級(jí)，以前使用普通波段開關(guān)、瑞士鍍金波段開關(guān)、名牌旋轉(zhuǎn)電位器均不滿意，尤其是使用旋轉(zhuǎn)電位器，由于四聲道不能精確跟蹤，故調(diào)音量時(shí)聲像均會(huì)移動(dòng)。有時(shí)某一通道接觸不良還會(huì)使低音丟失或高音起毛，改用本電位器后，感覺聲像定位準(zhǔn)確，不管怎樣調(diào)整音量，音質(zhì)、聲場(chǎng)總是不變的。

數(shù)控電位器報(bào)價(jià)：100k成品板：1、全套含成品遙控器，顯示板、控制板、電源及總電源控制板（其中4/6/8聲道另加輔助控制板1/2/3塊）二聲道320、四聲道400、六聲道580、八聲道680元。采用藍(lán)色led數(shù)碼這另加10元。3、全套印板、成品遙控器，單片機(jī)ic及紅外接收頭另議。

地址：廣州市麓景西路6-8號(hào)首層（510091）

電話：020-83592575 18929579698 qq：806620209