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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Умная повязка для головы MOOV HR 20.10.2016 Отслеживания шагов уже недостаточно для фитнес-устройств. Теперь устройства получают средства оценки интенсивности и частоты сердцебиения - к сожалению, носимая на запястье электроника не очень точна. MOOV HR обещает качество мониторинга пульса на уровне с электрокардиограммой, золотым стандартом оценки работы сердца. Достигается это благодаря замеру пульса со лба пользователя. Более старые версии MOOV надевались вокруг лодыжки или запястья. В свою очередь MOOV HR предполагает использование сенсора либо в повязке на голове (для большинства случаев), либо в шапочке для плавания. Устройство, в отличие от Fitbit или Jawbone, работает скорее в качестве тренера на основе ИИ, а не просто фитнес-трекера. Главная возможность - информирование пользователя в реальном времени о ходе тренировок. HR может показывать пульс пользователя в приложении как в виде показателя ударов в минуту, так и в виде непрерывного графика. Большинство носимых устройств оценивают пульс при помощи светодиодов: свет отражается от кожи, и по его изменению из-за объема крови аппарат фиксирует сердечные сокращения. Наручные часы весьма удобны, но исследования показывают, что запястье - далеко не лучшее место для получения точных замеров сердцебиения. На лбу кожа тоньше, благодаря чему получаемый сигнал гораздо чище и точнее. Качественные показания можно также снимать с кончиков пальцев и ушей, но помимо точности устройство должно быть еще и удобным. Повязка на голове также должна быть точнее за счет постоянного контакта с кожей: на запястье устройство может быть закреплено относительно свободно, и смещаться во время движений рук и интенсивных тренировок. Любой зазор между сенсором и кожей (а также перемещения браслета) уменьшают точность и надежность показаний. В случае повязки такая проблема отпадает. Стоимость MOOV HR в варианте умной повязки или шапочки для купания составляет $60. Если же пользователь хочет приобрести оба варианта, то придется отдать $100.

Другие интересные новости:

▪ Самый маленький фонарик

▪ Беспроводные наушники Google Pixel Buds Pro

▪ OLED вместо ламп накаливания

▪ Емкость литиево-ионных аккумуляторов увеличится на треть

▪ Технология измерения времени с точностью до зептосекунд

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Измерительная техника. Подборка статей

▪ статья Комплекс печь-камин-плита. Советы домашнему мастеру

▪ статья Какое агрессивное поведение, не связанное с охотничьим инстинктом, известно у дельфинов? Подробный ответ

▪ статья Первый проректор (проректор по учебно-воспитательной работе) высшего

▪ статья Симисторный регулятор мощности. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Катушка-ползушка. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026