Микропроцессорный коммутатор аудиосигналов

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Аудиотехника

 Комментарии к статье

С помощью коммутатора можно легко соединять источники звука к тем или иным звуковоспроизводящим устройствам в любом сочетании.

Количество бытовой звуковоспроизводящей аппаратуры увеличивается в наших квартирах с каждым годом. Новый музыкальный центр, домашний кинотеатр или акустика для компьютера приводят к возрастающему числу межблочных соединений. В определенный момент ко всему многообразию аппаратуры добавляются беспроводные наушники, исключительно для мирного сосуществования домашних в вечерние часы, когда ребром встает вопрос: что важнее для духовного развития - двадцатая серия реалити-шоу или прослушивание любимого альбома на CD. Для просмотра DivX-фильма на ПК бывает нелишне подключить к компьютеру мощную акустическую систему домашнего кинотеатра. В такой момент неизбежно приходится разбираться в хитросплетении проводов в тесном пыльном пространстве за задней панели телевизора или компьютера.

Кардинальным выходом является приобретение коммутатора, который легким нажатием кнопок позволял бы соединять источники звука к тем или иным звуковоспроизводящим устройствам в любом сочетании. Проблема состоит в том, что такие коммутаторы встречаются исключительно в профессиональной аппаратуре и стоят довольно дорого.

Для коммутации выхода звуковой карты компьютера был разработан простейший микропроцессорный коммутатор аудиосигналов. Он решает вполне определенные задачи, а именно: подключает к компьютеру либо активные акустические системы 2.1, либо беспроводные наушники, либо гарнитуру с микрофоном для работы в программе Skype. Коммутатор имеет структуру 1-3, т.е. переключает сигнал с одного входа на один из трех выходов. Так как коммутирующий элемент является пассивным двунаправленным ключом, появляется возможность использовать коммутатор и для противоположной задачи - подключать к активным колонкам один из трех источников сигнала. Разумеется, данный коммутатор можно использовать и с любой другой звуковоспроизводящей аппаратурой.

(нажмите для увеличения)

Принципиальная электрическая схема микропроцессорного коммутатора аудиосигналов

Принципиальная электрическая схема коммутатора приведена на рисунке. В качестве коммутирующего элемента выступает аналоговый коммутатор на микросхеме CD4052. Для коммутации двуполярных сигналов на вывод Vee необходимо подать отрицательное напряжение не менее амплитуды подаваемого на вход аналогового сигнала. Отрицательное напряжение формируется с помощью микросхемы 561ЛА7, на которой собран генератор прямоугольных импульсов, и выпрямителя на диодах по схеме умножения напряжения. Ток потребления по линии Vee пренебрежимо мал, поэтому генератор на 561ЛА7 потребляет всего 100 мкА по линии питания. Рабочая частота генераторы выбрана в районе 35 кГц, т.е. за пределами звукового диапазона.

На микроконтроллере PIC16F84 собран управляющий узел, который опрашивает кнопку выбора направления коммутации S1, формирует управляющие сигналы для микросхемы CD4052 и индицирует текущее состояние с помощью светодиода HL1. Тактовая частота 3,5 МГц не является критичной и может быть выбрана в любых пределах от 3 до 4 МГц. Файлы программы прошивки микроконтроллера доступны на сайте журнала. На микросхеме TPA6110A2 собран высококачественный стереоусилитель для наушников. Необходимость усилителя вызвана тем, что сигнал с выхода звуковой карты компьютера не всегда способен обеспечить достаточную громкость в пассивных наушниках. Усилитель работает с коэффициентом усиления, равным 1, однако при желании усиление легко увеличить, уменьшая сопротивление резисторов R9 и R10. Усилитель рассчитан на работу с наушниками с выходным сопротивлением не менее 16 Ом. Коэффициент нелинейных искажений усилителя менее 0,03% на частоте 1 кГц. Микросхема усилителя TPA6110A2 (Texas Instruments) может быть заменена микросхемой LM4881 (National Semiconductor). При сборке устройства следует обратить особое внимание на правильность разводки линий питания и земли.

При включении устройства активным всегда становится аудиовыход 1. Последовательным нажатием на кнопку S1 можно подключать другие аудивыходы "по кольцу": 12-3-1-2-.. . Подключение очередного выхода сопровождается однократной звуковой индикацией, при этом число подаваемых звуковых сигналов соответствует номеру выхода. Светодиод постоянно индицирует номер подключенного выхода соответствующим числом коротких вспышек с паузой между сериями. Для удобства эксплуатации кнопку S1 можно вывести за пределы корпуса и расположить в удобном месте, в то время как сам коммутатор расположить ближе к месту сосредоточения разъемов коммутируемой аудиоаппаратуры.

В качестве источника питания используется свободный USB-порт компьютера. Суммарный потребляемый схемой ток не превышает 10 мА. Данный коммутатор легко модернизировать, расширив его возможности. Наличие свободных портов микроконтроллера позволяет усложнить схему индикации, например, поставив индивидуальные светодиоды для индикации подключения каждого выхода. Для увеличения числа коммутируемых выходов до 4 достаточно добавить разъем и подключить его к линиям 11 и 4 микросхемы СD4052 (при соответствующем изменении программы). Потребление тока можно существенно уменьшить, отказавшись от светодиодной индикации и используя режим прерывания по нажатию кнопки S1. Если отказаться от усилителя на микросхеме D3 и оптимизировать работу генератора (включать его на короткий период для зарядки С7), то можно построить коммутатор с батарейным питанием. При этом комплекта из трех щелочных батарей размера АА будет хватать на несколько лет непрерывной работы коммутатора. Еще одно направление повышения эксплуатационных характеристик - замена кнопки S1 на управление с помощью пульта на ИК-лучах или по радиоканалу. Вычислительных ресурсов микроконтроллера с запасом хватит на все вышеперечисленные доработки.

Кварц 3,5 МГц
Процессор: PIC16c84 (PIC16F84A, PIC16F84)
CP OFF, WDT OFF, PWRTE ON, XT OSC

Прошивка:
:020000040000FA
:020000000528D1
:0800080037298316173081002F
:100010000F308600E23085008312850186010D21B4
:10002000ED20E6201A211A211A2106128612051542
:10003000EF20851C4728EF20851C47280511EF205D
:10004000851C4728EF20851C4728EF20851C472862
:10005000EF20851C4728EF20851C4728EF20851CB2
:100060004728EF20851C4728EF20851C4728EF20D4
:10007000851C4728EF20851C4728EF20851C472832
:10008000EF20851C4728EF20851C47281528E620EF
:100090001C211C21EF20EF201C211C21061286169A
:1000A0000515EF20851C8E28EF20851C8E28051154
:1000B000EF20851C8E28EF20851C8E280515EF204B
:1000C000851C8E28EF20851C8E280511EF20851CAD
:1000D0008E28EF20851C8E28EF20851C8E28EF208F
:1000E000851C8E28EF20851C8E28EF20851C8E28ED
:1000F000EF20851C8E28EF20851C8E28EF20851C84
:100100008E28EF20851C8E28EF20851C8E28EF205E
:10011000851C8E28EF20851C8E284E28E6201E2167
:100120001E21EF20EF201E211E21EF20EF201E2197
:100130001E21061686120515EF20851C1128EF20BA
:10014000851C11280511EF20851C1128EF200515AD
:10015000EF20851C1128EF20851C11280511EF20A8
:10016000851C1128EF200515EF20851C1128EF2094
:10017000851C11280511EF20851C1128EF20851CF6
:100180001128EF20851C1128EF20851C1128EF2055
:10019000851C1128EF20851C1128EF20851C1128B3
:1001A000EF20851C1128EF20851C1128EF20851CCD
:1001B0001128EF20851C1128EF20851C1128EF2025
:1001C000851C1128EF20851C1128992806168616F3
:1001D0000800C830F3286430F3283230F3280A309E
:1001E000F3280530F3289100F820910BF42808003B
:1001F00008308F00F930900064006400900BFC28F8
:100200008F0BFA28032964000800F8308F0064007F
:100210008F0B07290B29640008001A211A21EF20EF
:100220001C211C21EF201E211E21EF202021202136
:10023000202108004130222937302229303022295C
:10024000243022298C0023308D0005142E212829EA
:10025000000005102E218D0B252908000C088E00AA
:1002600031293229332934298E0B3029080009001D
:02400E00F93F78
:00000001FF

Автор: Олег Пушкарев, г. Омск; Публикация: cxem.net

Смотрите другие статьи раздела Аудиотехника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Технология SmartPower HDR 14.01.2026

Ноутбуки стремительно развиваются в плане графики и мультимедийных возможностей, но яркие дисплеи с высоким динамическим диапазоном (HDR) часто становятся серьезной нагрузкой для аккумуляторов. Длительная работа с видео высокого качества или играми в HDR приводит к быстрой разрядке батареи, что ограничивает мобильность пользователей и снижает комфорт работы. Решить эту проблему призвана новая технология SmartPower HDR, разработанная совместно компаниями Samsung Display и Intel. Суть технологии заключается в динамическом управлении напряжением OLED-панелей. Чипсет ноутбука в реальном времени анализирует пиковую яркость каждого кадра и передает эти данные контроллеру дисплея, который оптимизирует подачу напряжения в зависимости от количества активных пикселей. В отличие от традиционных режимов HDR, где яркость часто фиксируется на максимальном уровне, SmartPower HDR адаптируется к конкретному контенту, что снижает энергопотребление без потери качества изображения. Технология позвол ...>>

Недосып существенно сокращает жизнь 13.01.2026

Сон является одной из самых фундаментальных потребностей человека. Он влияет на обмен веществ, работу сердца и мозга, иммунитет и общее самочувствие. Современный ритм жизни часто заставляет людей жертвовать сном ради работы, учебы или развлечений, но ученые предупреждают: регулярный недосып может иметь далеко идущие последствия для здоровья и долголетия. Исследователи из Орегонского университета здравоохранения и науки пришли к выводу, что сон менее семи часов в сутки связан с сокращением продолжительности жизни. По данным специалистов, хроническая нехватка сна не только вызывает усталость и снижение работоспособности, но и постепенно сказывается на здоровье органов и систем, увеличивая риски развития различных заболеваний. Для анализа ученые использовали обширную национальную базу данных США, сопоставляя показатели ожидаемой продолжительности жизни на уровне штатов с результатами опросов Центров контроля и профилактики заболеваний за период с 2019 по 2025 годы. Они учитывали мно ...>>

Случайная новость из Архива Тяжелые наследственные болезни защищают от инфекций 12.07.2016 Тобиас Ленз (Tobias Lenz), профессор Института эволюционной биологии имени Макса Планка (Германия) и Шамиль Сюняев (Shamil Sunyaev), адъюнкт-профессор Гарвардской медицинской школы (США), выяснили, почему вредные наследственные мутации не исчезают из организмов в процессе эволюции, а, наоборот, сохраняют свое присутствие в генах и даже приносят пользу. Наследственные мутации возникают при повреждении участков ДНК и ведут к ожидаемым последствиям - неизлечимым, болезненным недугам, угрожающим здоровью и жизни. Несмотря на негативные воздействия, эволюция не избавляется от мутаций, а, напротив, удерживает их в генах и даже приумножает их наличие. Ленз и Сюняев изучили природу этого парадокса и смоделировали различные эволюционные сценарии, при которых генетическая селекция заставляет вредные мутации прогрессировать. Ученые затем проверили результаты секвенирования ДНК 6,5 тыс. пациентов и пришли к выводу, что главным действующим фактором в данном случае выступает т.н. балансирующий отбор, который регулирует генетическую изменчивость поколений, расширяет адаптивные возможности видов в условиях изменяющейся среды и также удерживает мутации в организме. Работу балансирующего отбора ученые пронаблюдали в главном комплексе гистосовместимости (major histocompatibility complex (MHC)) - участке генома, в котором сосредоточены гены, продукты которых выполняют функции, связанные с иммунным ответом. Именно на этом участке локализуются множественные вредные мутации, приводящие к аутоиммунным расстройствам, раку, болезни Альцгеймера и шизофрении. Результаты исследования показали, что жизнестойкость таких мутаций в геноме не случайна - они помогают организму сражаться с внешними вирусами. Хороший пример - серповидноклеточная анемия - одна из таких наследственных мутаций, связанная с нарушением строения белка гемоглобина. К удивлению ученых, больные, унаследовавшие мутировавшие гены от родителей, оказались более устойчивыми к малярии, чем обычные люди.

Другие интересные новости:

▪ Новые светильники XLight

▪ Влияние парков и скверов на температуру в городе

▪ Двуногие обезьяны

▪ Технология Transcend SuperMLC

▪ Модули инфракрасных приемников TSOP48xxxxAM

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта История техники, технологии, предметов вокруг нас. Подборка статей

▪ статья Голод не тетка. Крылатое выражение

▪ статья Мигрируют ли бабочки? Подробный ответ

▪ статья Работа на вкладочно-швейных машинах. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Автомобильный усилитель на микросхеме TDA2025. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Что спасает летчиков? Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026