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:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Случайная новость из Архива Аллергия к компьютеру 17.01.2001 Как обнаружили шведские экологи, химическое соединение трифенилфосфат, входящее в состав пластмассы корпусов мониторов, может вызывать аллергию у человека, работающего за компьютером или просто находящегося в комнате с включенным компьютером - особенно в маленькой комнате. Трифенилфосфат вводится в пластмассу в качестве пластификатора и антипирена (замедлителя горения). У некоторых людей это соединение вызывает аллергию, как правило, в форме кожного зуда, затруднения дыхания через нос и головной боли. Как показали исследования, нагреваясь при нормальной работе до 50 - 55 градусов Цельсия, корпус монитора начинает выделять в воздух пары трифенилфосфата. Содержание этой добавки в пластмассе корпуса варьируется в разных марках мониторов, но ее используют почти все производители. Заметные концентрации соединения найдены в воздухе в полуметре от экрана десяти из 18 испытанных новых мониторов. Эти выделения резко ослабляются через восемь дней непрерывной работы монитора (пластификатор постепенно испаряется), но остаются в 10 раз выше фонового уровня даже через 183 дня, что примерно соответствует двум годам нормального использования компьютера. Другой возможный источник аллергии для работающих на компьютере обнаружился в коврике для мыши. Правда, не во всяком. Известная природоохранная организация "Гринпис" отзывает 500 сувенирных ковриков, разосланных ею несколько месяцев назад своим сторонникам. В ковриках, сделанных из натурального каучука, собранного в тропическом лесу в долине Амазонки, обнаружились споры какого-то грибка, способного вызвать аллергию у чувствительного к нему человека. Сейчас два университета - английский и бразильский - работают над способом уничтожения вредных спор в соке гевеи.

Другие интересные новости:

▪ Управление коляской силой мысли

▪ Разработан новый способ расщепления воды

▪ 23" Full HD-дисплей Philips с технологией ErgoSensor

▪ Первый в мире анализ крови на меланому

▪ Бактерия вызывает дождь

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Искусство аудио. Подборка статей

▪ статья Пусть ненавидят - лишь бы боялись. Крылатое выражение

▪ статья Чем прославился Геракл (Геркулес)? Подробный ответ

▪ статья Расклейщик объявлений. Должностная инструкция

▪ статья Дробный квантовый эффект Холла. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Ремонт шлейфа в радиотелефоне, автомобиле. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025