Как да си направим радио с добър контрол на силата на звука
Създаването на собствено радио е забавен и образователен електронен проект. Освен че ще затвърди познанията ви за радиовълните, схемите за аудио усилватели и захранванията, този проект ви предизвиква и да създавате качество на звука, което е приятно за ухото. Един от най-важните фактори за „добро“ звучене на едно радио е плавният контрол на силата на звука, който е тих по време на възпроизвеждане и не причинява изкривяване при увеличаване на силата на звука. Тази статия обсъжда как да се сглоби просто радио – с особен акцент върху проектирането на добър контрол на силата на звука.
1. Определете вида на радиото, което ще бъде направено
Преди да се потопите в схемата за сила на звука, първо решете какъв тип радио искате да сглобите. За начинаещи има два най-реалистични варианта:
1. Тунер модул/FM радио, базирано на интегрална схема (напр. TEA5767, RDA5807 или готов FM радио модул). Това е най-лесният начин, защото RF приемникът вече е стабилен.
2. Дискретно AM/FM радио (отделни компоненти). Това е по-сложно и чувствително.
За бързи и стабилни резултати, тази статия приема, че използвате FM приемник, който извежда аудио сигнал на линеен ниво. След това звукът отива към усилвателя и контрола на силата на звука.
2. Основни блокове на радиосхеми
Като цяло, домашно приготвеното радио се състои от няколко блока:
1. Приемник/Тунер: улавя предавания и ги преобразува в аудио сигнали.
2. Предусилвател / Буфер (по избор): регулира импеданса и леко усилва.
3. Регулиране на силата на звука: регулира нивото на аудио сигнала преди влизане в крайния усилвател.
4. Усилвател на мощност: усилва сигнала за захранване на високоговорителя.
5. Захранване: стабилизира напрежението за модула и усилвателя.
6. Високоговорители и кутии: влияят върху звуковите характеристики и комфорта.
Добрият контрол на силата на звука не е само „инсталиране на потенциометър“, но включва и избор на типа потенциометър, позицията му на поставяне във веригата, метода на заземяване и избора на усилвател, така че да не се получават изкривявания.
3. Избор на правилните компоненти за контрол на силата на звука
а) Използвайте аудио потенциометър (логаритмичен)
Човешкото ухо реагира на звука логаритмично. Следователно, идеалният потенциометър е аудио потенциометър с конусовиден ритъм (A), а не линеен (B). Ако използвате линеен потенциометър, промените в силата на звука ще се усещат сякаш „скачат“ в началото и след това ще се забавят в края.
Препоръка: потенциометър A10K или A50K.
– A10K: подходящ за сравнително силни аудио източници и близки вериги (по-устойчив на шум).
– A50K: често използван за вход на усилвател и гъвкав за много модули.
За стерео радио използвайте стерео потенциометър (двоен), така че левият и десният лост да се движат нагоре и надолу едновременно.
б) Уверете се, че потенциометърът е с добро качество.
Евтините тенджери често издават „пращящи“ звуци при завъртане поради замърсени или износени въглеродни канали. Изберете по-добра тенджера или поне се уверете, че е нова и защитена от прах.
в) Помислете за използване на цифрова интегрална схема за обем (по избор)
Ако искате много плавен и тих звук, можете да използвате цифров контролер за сила на звука, като PGA2311, PT2258 или I2C-базиран контролер. Те са по-сложни, но резултатите са елегантни и модерни.
4. Поставете контрола на силата на звука на правилната точка
На практика, контролът на силата на звука е най-добре разположен:
– След приемния модул (аудио изход)
– Преди входа на усилвателя на мощност
Проста схема:
Изход на тунер → свързващ кондензатор → потенциометър → вход на усилвателя
По този начин, потенциометърът намалява нивото на сигнала, преди той да бъде усилен, така че усилвателят да не се претоварва лесно и изкривяванията да могат да бъдат контролирани.
5. Препоръчителна схема за регулиране на силата на звука
Ето една обща и ефективна концепция за пасивна схема за усилване на звука (моно; за стерео просто я удвоете):
1. Аудио изходът на тунера се подава към свързващ кондензатор (напр. 1 µF–4.7 µF, електролитен/филмов, в зависимост от изискванията).
2. След кондензатора, сигналът постъпва в горния крак на потенциометъра (вход на потенциометъра).
3. Дъното на саксията е заземено.
4. Средният крак (чистачката) на потенциометъра отива към входа на усилвателя.
Защо ви е необходим свързващ кондензатор?
За блокиране на навлизането на DC отместване от тунер модула в потенциометъра и усилвателя, което може да причини „пукащи“ звуци и смущения.
Идеалната стойност на потенциометъра обикновено е 10k–50k. Твърде големият потенциометър може лесно да доведе до шум, докато твърде малкият може да претовари изхода на тунера.
6. Намалява шума и пукането при увеличаване на силата на звука
Контролите за сила на звука често имат проблеми с шум, бръмчене или скърцащ звук по време на възпроизвеждане. Ето как да ги поправите:
а) Правилно заземяване
Не свързвайте само заземяването. Използвайте концепцията за звездообразно заземяване, което означава, че всички аудио заземявания се срещат в централна точка, обикновено близо до входното заземяване на усилвателя.
Избягвайте заземителни контури, които създават бръмчене с честота 50/60 Hz.
б) Усукани аудио кабели или използване на екранирани кабели
Ако потенциометърът е монтиран далеч от платката на тунера/усилвателя (например на предния панел на кутията), използвайте екранирани кабели за сигналните пътища, особено от тунера до потенциометъра и от потенциометъра до усилвателя.
в) Разделете аудио пътя от захранващия път
Захранващите кабели и регулаторните линии често излъчват шум. Избягвайте да прокарвате аудио кабели успоредно на захранващите кабели на дълги разстояния.
г) Добавете разделителен кондензатор
Поставете кондензатор 100 nF близо до VCC пина на тунер модула и интегралната схема на усилвателя. Добавете електролитни кондензатори от 10 µF–470 µF, ако е необходимо. Това помага за потискане на шума от захранването, който в противен случай би могъл да попадне в аудиото.
д) Потенциометър, който „пука“
Ако тенджерата вече е мръсна:
– Опитайте специален препарат за почистване на електронни контакти (според необходимостта).
– Ако проблемът продължава, сменете съда. Опитът за ремонт на износен съд обикновено е неуспешен.
7. Изберете усилвател, който поддържа фино регулиране на силата на звука
За да се усеща комфортна сила на звука, усилвателят трябва да има следните характеристики:
– нисък шум при ниска сила на звука,
– не записва бързо, когато силата на звука е висока.
Популярни избори:
– LM386: лесен, но е шумен и със стандартно качество. Подходящ за прости проекти.
– PAM8403 (клас D 5V): малък, ефективен, сравнително чист.
– TDA2822: прост, подходящ за малки високоговорители.
– TPA3110/TPA3116: ако искате повече мощност и по-добро качество.
За малки домашни радиостанции със захранване 5V–9V, PAM8403 често е практичен вариант: той е чист и енергийно ефективен.
8. Избягване на изкривяване при висока сила на звука
Изкривяването обикновено се дължи на:
1. Входът на усилвателя е твърде голям (претоварване).
2. Захранващото напрежение пада, когато басът е висок.
3. Говорителят не е способен.
Солуси:
– Уверете се, че контролът на силата на звука е преди усилвателя.
– Използвайте мощно и стабилно захранване (напр. 5V 2A адаптер за PAM8403).
– Добавете голям кондензатор (напр. 470 µF–1000 µF) близо до усилвателя.
– Използвайте високоговорители, които съответстват по импеданс и мощност (напр. 4Ω/3W за PAM8403).
9. Направете звука „усещаем“ по-комфортен
Добрият контрол на силата на звука не е само въпрос на техника, а и на вкус. Някои трикове:
– Използвайте аудио потенциометър, за да направите увеличаването на силата на звука да се усеща естествено.
– Ако ви се струва твърде чувствително, можете да добавите малък сериен резистор или да направите делител на напрежение на входа, за да регулирате усилването.
– Ако усилвателят има високо усилване, намалете го съгласно информационния лист (например, като смените резисторите за обратна връзка на някои интегрални схеми или изберете усилвателен модул с по-ниско усилване).
10. Сглобяване в кутия и тестване
След като веригата е готова:
1. Инсталирайте тунера, усилвателя и потенциометъра в кутията.
2. Уверете се, че предният панел на саксията не влиза случайно в контакт със земята (в зависимост от дизайна).
3. Включете и тествайте:
– Чува ли се бръмчене при ниска сила на звука?
– Звукът чист ли е до 70–80% сила на звука?
– Има ли „пукащ“ звук при включване/изключване на захранването?
Ако има „пукане“, можете да добавите проста схема за заглушаване или да забавите свързването на високоговорителите (плавен старт), особено при определени усилватели.
Заключение
Изграждането на радио с добър контрол на силата на звука изисква внимание към детайлите: избор на потенциометър за регулиране на звука, поставяне на копчето за сила на звука преди усилвателя, използване на свързващи кондензатори, правилно подреждане на окабеляването и инсталиране на чисто захранване. Чрез правилно заземяване и избор на подходящ усилвател можете да създадете домашно направено радио, което не само функционира, но и е приятно за слушане - плавно увеличаване и намаляване на силата на звука, минимален шум и без изкривявания.
Ако желаете, мога да помогна със схема на конкретна верига (например: FM модул RDA5807 + A50K потенциометър + PAM8403), заедно със стойностите на компонентите и предложена схема на окабеляване.
