Простейший аттенюатор для аудиокарты. Как самостоятельно изготовить аудио аттенюатор (line to mic)

НПО "ИНТЕГРАЛ" в г. Минске производит ИС для громкоговорящего ТА ЭКР1436ХА2 (аналог фирмы MOTOROLA" - МС34118). АО "СВЕТЛАНА" в г. С-Петербурге выпускает эту микросхему с маркировкой КР1064ХА1.

Цоколёвка ИС ЭКР1436ХА2 приведена на рис. 3 49

назначение выводов в табл.3.13. Структурная схема ИС ЭКР1436ХА2 приведена на рис. 3.50.

ИС ЭКР1436ХА2 представляет собой управляемый голосом усилитель для ТА с громкой связью. ИС включает в себя все необходимые усилители, аттенюаторы, детекторы уровня и логическую схему управления, являющиеся основой для высококачественных телефонных систем.

Микросхема включает в себя микрофонный усилитель с регулировкой усиления и блокировкой усилителя, приёмный и передающий аттенюаторы, работающие в дополняющем режиме, детекторы уровня на входах и выходах обоих аттенюаторов и идентификаторы фонового шума для каналов передачи и приёма. Детектор сигнала частотного набора номера блокирует выход приёмного идентификатора фонового шума во время сигнала частотного набора.

Микросхема включает в себя также два линейных усилителя мощности, которые могут использоваться для создания гибридной схемы связи с внешним трансформатором связи Для фильтрации шума (50 Гц и др.) в приёмном канале может использоваться фильтр верхних частот. Вход блокировки микросхемы позволяет отключить питание всей схемы громкой связи в то время, когда этот режим не используется. ИС ЭКР1436ХА2 может работать как от источника питания, так и от телефонной линии. Напряжение питания ИС находится в пределах от 2,8 до 6,5 В. Типовой ток потребления 5мА.

Табл. 3.13. Назначение выводов ИС ЭКР1436ХА2.
	Обозначение	Назначение
		Выход фильтра. Выходное сопротивление менее 50 Ом.
		Вход фильтра. Входное сопротивление более 1 МОм.
		Вход блокировки микросхемы. "Низкий" уровень (< 0,8 В) разрешает работу ИС. "Высокий" уровень (> 2,0 В) запрещает работу ИС. Номинальное входное сопротивление при этом составляет 90 кОм.
		Напряжение питания. Рабочее напряжение находится в пределах от 2,8 до 6,5 В при потребляемом токе около 5,0 мА. При снижении VCC от 3,5 до 2,8 В схема АРУ понижает усиление приёмного аттенюатора до -25 дБ в режиме приёма.
		Выход второго парафазного усилителя. Имеет фиксированный коэффициент усиления и равен -1. Выходной сигнал противофазный относительно выхода НТО-.
		Выход первого парафазного усилителя. Коэффициент усиления устанавливается внешними резисторами.
		Вход первого парафазного усилителя. Уровень постоянного напряжения примерно равен VB.
		Выход передающего аттенюатора. Уровень постоянного напряжения примерно равен VB.
		Вход передающего аттенюатора. Максимальный уровень входного сигнала 350 мВ. Входное сопротивление равно 10 кОм.
		Выход микрофонного усилителя. Коэффициент усиления устанавливается внешними резисторами.
		Вход микрофонного усилителя. Уровень постоянного напряжения примерно равен VB.
		Вход блокировки микрофона. "Низкий" уровень (< 0,8 В) разрешает работу микрофонного усилителя. "Высокий" уровень (> 2,0 В) блокирует микрофонный усилитель, не оказывая влияния на остальные узлы схемы.
		Вход управления громкостью. Приёмный аттенюатор имеет максимальное усиление в режиме приёма при напряжении на входе VLC равном VB. При напряжении на входе VLC равном 0,3 В усиление приёмного аттенюатора менее -35 дБ. На усиление в режиме передачи не влияет.
		Вход установления постоянной времени переключения аттенюаторов при помощи внешней RC-цепи.
		Выходное напряжение равное половине VCC. Это напряжение необходимо в качестве общей точки по переменному току и для управления уровнем громкости.
		Вход установления постоянной времени идентификатора фонового шума передачи при помощи внешней RC-цепи.
		Вход детектора уровня передачи со стороны микрофона.
		Выход детектора уровня передачи со стороны микрофона и вход идентификатора фонового шума передачи.
		Выход детектора уровня приёма со стороны громкоговорителя.
		Вход детектора уровня приёма со стороны громкоговорителя.


№ вывода	Обозначение	Назначение
		Вход приёмного аттенюатора и детектора сигнала частотного набора номера. Максимальный уровень входного сигнала 360 мВ. Входное сопротивление равно 10 кОм.
		Выход приёмного аттенюатора. Уровень постоянного напряжения примерно равен VB.
		Вход детектора уровня передачи со стороны линии.
		Выход детектора уровня передачи со стороны линии.
		Выход детектора уровня приёма со стороны линии и вход идентификатора фонового шума приёма.
		Вход детектора уровня приёма со стороны линии.
		Вход установления постоянной времени идентификатора фонового шума приёма при помощи внешней RC-цепи.
		Общая точка схемы по постоянному току.

В обыкновенном телефоне оба абонента могут разговаривать одновременно и при этом передача разговора происходит в обоих направлениях. В громкоговорящем телефоне этот режим реализовать трудно. Вследствие высокого усиления в передающем и приёмном канале это приводит к возникновению самовозбуждения из-за обратной связи схемы и акустической связи громкоговорителя и микрофона. Поэтому в схеме реализован такой режим, что когда один из абонентов разговаривает, то включается соответствующий канал (передающий или приёмный) и выключается другой канал (уменьшается усиление канала). В этом случае усиление в петле обратной связи поддерживается меньше единицы. ИС ЭКР1436ХА2 обладает детекторами уровня, аттенюаторами и переключающей логической схемой, необходимой для правильной работы громкоговорящего ТА.

На рис. 3.61 приведена принципиальная электрическая схема громкоговорящего узла ТА на ИС ЭКР1436ХА2.

Часть схемы, обведённая пунктирной рамкой выполняет функцию индуктивности. Её можно заменить дросселем индуктивностью 1 Гн. Стабилитрон VD3 и конденсатор СЗ формируют питание схемы напряжением 5,6 В. Конденсатор фильтра СЗ на плате телефона необходимо расположить рядом с выводом 4 ИС. В ИС реализовано дополнительное напряжение питания VB (вывод 15), равное половине напряжения питания VCC. Это напряжение необходимо в качестве общей точки для переменного тока и обеспечивает регулировку уровня громкости путём изменения напряжения на входе VLC (вывод 13). При подаче на вход CD (вывод 3) "высокого" уровня происходит блокировка микросхемы, что позволяет снизить потребляемую мощность.

Резисторы R4 и R5 задают ток питания электретного микрофона ВМ1. Входное сопротивление микрофонного усилителя составляет 10 кОм. Коэффициент усиления микрофонного усилителя определяется резисторами R6 и R9 (Ку = R9/R6). Конденсатор С8 предотвращает возбуждение усилителя. "Высокий" уровень на входе MUT (вывод 12) блокирует работу микрофонного усилителя.

Через конденсатор С9 сигнал с выхода микрофонного усилителя поступает на вход передающего аттенюатора TXI (вывод 9), а через конденсатор С8 и резистор R7 на вход детектора уровня передачи TU2 (вывод 17). С выхода передающего аттенюатора ТХО (вывод 8) через резистор R11 и конденсатор С11 сигнал микрофона поступает на вход парафазного усилителя HTI (вывод 7). Коэффициент усиления первого парафазного усилителя определяется резисторами R11 и R12. Коэффициент усиления второго парафазного усилителя фиксирован и равен -1. Выходное сопротивление парафазных усилителей менее 10 Ом. С выхода второго парафазного усилителя НТО+ (вывод 5) сигнал микрофона через резистор R14 и конденсатор С18 подаётся на базу транзистора VT3. Транзистор согласует выходное сопротивление парафазного усилителя с импедансом линии.

Сигнал с линии через конденсатор С17, С19 и резистор R17 поступает на вход фильтра FI (вывод 2). Элементы фильтра R20, R24, С22 и С23 подобраны

таким образом, чтобы срезать помехи сетевой частоты 50 Гц, которые могут на водиться на внешние провода телефонной линии. Конденсаторы С17, С19 и резисторы R17, R18 представляют собой балансную цепь для согласования с импедансом линии. С выхода фильтра FO (вывод 1) сигнал поступает через раздели тельный конденсатор С20 на вход приёмного аттенюатора RXI (вывод 21) и через конденсатор С21 и резистор R19 на вход детектора уровня приёма RLI1 (вывод 26). С выхода приёмного аттенюатора RXO (вывод 22) через конденсатор С26 и резистор R25 сигнал подаётся на вход VIN (вывод 4) усилителя мощности на ИС ЭКР1436УН1. Резисторы R25 и R26 задают коэффициент усиления усилителя мощности DA2. Конденсатор С27 предназначен для исключения возбуждения усилителя. С выхода усилителя мощности V01 (вывод 5) усиленный сигнал подаётся на громкоговоритель, а также через конденсатор С28 и резистор R27 на вход детектора уровня приёма RLI2 (вывод 20).

Четыре детектора уровня (два в приёмном канале и два в канале передачи) обеспечивают на своих выходах постоянное напряжение, пропорциональное уровню сигнала на входах. Это достигается подключением конденсаторов С13, С14, С15 и С16 на выходах детекторов уровня. Конденсаторы имеют небольшое время заряда и большое время разряда, задаваемое внутренним источником тока 4 мкА. Конденсаторы на всех четырёх выходах должны иметь одинаковую ёмкость (±10%). Компараторы сравнивают уровни сигналов приёма и передачи с выходов детекторов уровня и в зависимости от того, уровень какого сигнала выше, посредством схемы управления аттенюаторами открывается соответствующий аттенюатор (передачи или приёма).

Передающий и приёмный аттенюаторы работают в дополняющем режиме, т. е. когда один имеет максимальное усиление (+6,0 дБ), то другой имеет максимальное ослабление сигнала (-46 дБ), и наоборот. Они не могут быть полностью включены или полностью выключены. Сумма их коэффициентов передачи остаётся постоянной и имеет значение -40 дБ. Аттенюаторы управляются схемой управления аттенюаторами. Резистор R28 и конденсатор С25 на входе СТ (вывод 14) задают время переключения аттенюаторов. Напряжение 240 мВ на входе СТ (вывод 14) относительно напряжения VB открывает приёмный аттенюатор и закрывает передающий. Напряжение -240 мВ переводит микросхему в режим передачи. Напряжение на входе СТ равное напряжению VB переводит микросхему в режим ожидания (коэффициент передачи обоих аттенюаторов равен -20 дБ).

Резисторы R7, R8 и конденсаторы С6, С7 задают постоянную времени на входах СРТ (вывод 10) и CPR (вывод 27) идентификаторов фонового шума. Их назначение состоит в том, чтобы отличить сигнал речи (который содержит характерные всплески уровня) от фонового шума (сигнал сравнительно постоянного ровня). Выход идентификаторов фонового шума связан со схемой управления аттенюаторами.

ИС ЭКР1436УН1, которая применяется в схеме громкой связи ТА имеет зарубежный аналог фирмы MOTOROLA -МС34119. АО "СВЕТЛАНА в г. С-Петербурге выпускает эту микросхему с маркировкой КР1064УН2. Цоколёвка ИС ЭКР1436УН1 приведена на рис. 3.52. ИС создаёт максимум усиления при минимальном напряжении питания 2,0 В. Максимальное напряжение питания ИС 16 В. Типовой ток потребления 2,7 мА. Максимальное напряжение входного сигнала ±1 В. Разделительные конденсаторы к громкоговорителю не нужны. ИС допускает применение громкоговорителей с сопротивлением от 8 до 100 Ом. Выходная мощность составляет 250 мВт при работе с громкоговорителем на 32 Ом. Усилитель на ИС ЭКР1436УН1 обладает низкими нелинейными искажениями.

Подачей "высокого" уровня (=> 2,0 В) на вход CD (вывод 1) устанавливается режим пониженной потребяемой мощности (ток покоя 65 мкА). "Низкий" уровень (<= 0,8 В) разрешает работу микросхемы. (RCD вх. = 90 кОм).

Структурная схема и типовая схема включения ИС ЭКР1436УН1 приведены на рис. 3.53.

Резисторами R1 и R2 устанавливается коэффициент усиления УНЧ, который может составлять от 0 до 46 дБ. Входы FC2 (вывод 2) и FC1 (вывод 3) предназначены для подключения корректирующих ёмкостей. Вход FC1 (вывод 3) является общей точкой по переменному току. Конденсатор С2 позволяет увеличить коэффициент подавления нестабильности источника питания. Этот вывод может быть использован как дополнительный вход. Конденсатор СЗ увеличивает подавление пульсации источника питания и также влияет на величину времени включения. Допускается оставлять этот вывод свободным, если достаточно ёмкости, подключенной к выводу FC1.

В зарубежных ТА часто применяется ИС громкой связи МС31018 и её аналог SC77655S. Упрощённая структурная схема ИС МС31018 приведена на рис. 3.55.

Структурная схема ИС МС34018 аналогична ИС МС34118. Основное отличие состоит в том, что в ИС МС34018 есть свой усилитель приёма и отсутствуют парафазные усилители и фильтр высоких частот. Детекторов уровня не четыре, как в ИС МС34118, а два.

Схема включения ИС МС34018 приведена на рис. 3.56.

Часть схемы, обведённая пунктирной рамкой, выполняет функцию индуктивности. Её можно заменить дросселем, индуктивностью 1 Гн.

Транзистор VT3, подключенный к выходу передающего аттенюатора ТХО (вывод 4), включен по схеме эмиттерного повторителя. С выхода эмиттерного повторителя сигнал подаётся на базу транзистора VT4, который усиливает сигнал и передаёт его в линию.

Резисторы R20, R22, R23 и конденсатор С18 представляют собой балансную цепь для согласования с импедансом линии.

Конденсатор С4 на выходе детектора уровня передачи TLO (вывод в) и С5 на выходе детектора уровня приёма RLO) (вывод 8) обеспечивают постоянное напряжение на выходах детекторов уровня, пропорциональное уровню сигнала на входе. Время разряда конденсаторов задаётся резисторами R7 и R8. Сигналы с выходов детекторов уровня сравниваются компаратором. С выхода компаратора сигнал поступает на схему управления аттенюаторами, который включает соответствующий канал (передачи или приёма), в зависимости от того, уровень какого сигнала выше.

Переключение аттенюаторов в ИС МС34018 осуществляется также, как и в ИС МС34118. Резистор R9 и конденсатор С6 на входе XDC (вывод 23) задают время переключения аттенюаторов. Напряжение на входе XDC на 150 мВ меньше, чем VCC переключает аттенюаторы в режим приёма, а напряжение на 6 мВ

меньше, чем VCC переключает аттенюаторы в режим передачи.

И в заключение приведём схему громкой связи на дискретных элементах (рис. 3.57). Эта схема встречается в недорогих ТА низкого класса типа TECHNIKA.

Дроссель L1 предназначен для увеличения максимального тока питания усилителя приёма. Выходной каскад усилителя приёма выполнен по двухтактной схеме на транзисторах VT4, VT5 и обеспечивает номинальную выходную мощность 250 мВт на нагрузку 50 Ом. Диоды VD3 и VD4 смещают двухтактный каскад в состояние проводимости для устранения переходных искажений. Резистор R16 и конденсатор С11 представляют собой цепь отрицательной обратной связи для исключения возбуждения усилителя. Переменный резистор R9 и резистор R8 обеспечивают согласование схемы с импедансом линии для максимального подавления местного эффекта. Переменным резистором R11 можно регулировать громкость приёмного усилителя.

Резисторы Rl, R2 и конденсатор С1 составляют цепь питания микрофона ВМ1. Усилитель сигнала микрофона выполнен на транзисторах VT1 и VT2.

Недостаток данной схемы в том, что в ней отсутствует управление усилителями приёма и передачи для их работы в дополняющем режиме.

Я рассказывал, что у меня возникла проблема с подключением беспроводной петлички к смартфону. Проблему я уже решил , мне даже не понадобилось собирать аттенюатор (делитель напряжения).

Однако, я успел поизучать эту тематику. Мне было довольно тяжело в это вникнуть, так как сложно было найти толковую информацию. В конце концов я нашёл информацию (на иностранном языке), но засел за изучением электроники: к сожалению, до этого не занимался радиолюбительством. Надеюсь, помогу кому-то с этим, на первый взгляд, гиблым делом.

Зачем нужен аттенюатор?

Зачем вам может быть нужен аттенюатор? Ну, например, вы хотите подключить в микрофонный вход сигнал, который предназначается для аудио колонок. Уровни аудио сигналов бывают разные, несмотря на то, что подключаться они могут одинаковыми штекерами. Понятно, что уровень может быть любым, но есть стандартные значения, которые вы можете встретить чаще всего. Измеряются они в специальных единицах — децибелах. Это относительные единицы. Честно сказать, у меня возник когнитивный диссонанс, когда я знакомился с этой темой. Как звук может измеряться в относительных единицах? Возьмём, к примеру, другие относительные единицы — проценты. Если с нулём все понятно, то что принимать за 100%? А если что-то и принять, то как обозначать звук громче ста процентов?

На самом деле ничего сложного нет. Есть какое-то абсолютное опорное значение, относительно которого будут производиться последующие измерения. Для процентов — это единица. А вот децибелы бывают разные. На википедии это хорошо расписано. В данном случае нас интересуют dBu и dBV. Это специальные обозначения децибелов, за условный ноль которых приняты 0,77 В и 1,0 В соответственно. На этой странице мы можем переводить наши величины из одних единиц в другие.

Стандартные уровни

Для студийной аппаратуры используется стандартный уровень +4 dBu, а для потребительской аудиотехники используется стандартный уровень -10 dBV. Я планировал создать аттенюатор для подключения сигнала с ресивера радио петличной системы к смартфону. Давайте на этом примере и рассмотрим как собрать аттенюатор.

Какой уровень сигнала ожидается на смартфоне я в его документации не нашел. Но на беннет форуме мне подсказали , что это примерно 1 мВ.

Нам нужно будет определить, какой уровень сигнала отдаёт наш ресивер, затем рассчитать номиналы компонентов аттенюатора, и собрать его, а потом подключить аудио линию через него.

Узнаём необходимое затухание

Для начала, определим уровень сигнала из ресивера. У него есть два выхода. Один мониторный — для наушников звукооператора, второй — output. Он то нас и интересует. Сигнал на нём ниже, чем на мониторном. Я буду передавать синусоидальный сигнал по радиоканалу, благо на трансмиттере есть возможность подключения line сигнала. В гнездо ресивера вставим кабель, и подключим мультиметр. Мультиметр я выставил на измерение переменного напряжения с пределом 200 мВ. У меня отобразилось 90 мВ. Это вполне сопоставимо с тем, что написано в документации : Audio output level: 120 mV

Но это не соответствует стандартным уровням. Хотя нам это не важно, главное правильно подобрать номиналы сопротивлений в аттенюаторе.

Я нашёл просто бесценный сайт (uneeda-audio.com), на котором очень много полезной информации, как раз то, что мне было нужно. Откроем документик, в котором сопоставлены значения dBu, dBv и вольтажей. [на главной странице поиск по Decibel Table].

Наше значение — 90мВ, нужно получить 1мВ. То есть уменьшить значение напряжения в 90 раз. Если это перевести в децибелы, получится x=10 lg(90/1)=19,54 dB. Грубо говоря, нам нужно собрать аттенюатор на 20децибел.

Определяемся с конфигурацией

Аттенюаторы бывают разных форм: Г, П, Т и так далее. Все они являются делителями напряжения. Выходное напряжение рассчитывается как частное входного напряжения и значения выражения 1+отношение номиналов резисторов (это не зависит от импедансов источника и нагрузки). Можно убедиться в справедливости этого уравнения самостоятельно, применив закон Ома, а затем сравнив этот результат с результатом, полученным при использовании номиналов резисторов.

Любую из форм аттенюаторов можно собрать как для балансного подключения, так и для небалансного. Для этого достаточно отразить их. Но, поскольку у меня будет использоваться небалансное подключение, меня такие формы не интересуют. Выбираем между формами Г, Т и Т с мостиком.

Г-образная форма несимметрична. То есть вход и выход такого аттенюатора при подключении путать нельзя. Однако, такую форму проще всего собрать.
Т-образная форма симметрична, соответственно такой аттенюатор можно включать в линию любой стороной. Это удобнее.
Форма Т с мостиком — тоже симметрична. Её особенностью является то, что в ней R1 и R2 равны импедансу аттенюатора.

Рассмотрим сборку на примере L pad.

Инструкции по рассчётам я взял всё с того же сайта, что указывал выше. Нам нужно вычислить номиналы компонентов, зная нужное затухание.

1) Находим коэффициент K по формуле K = 10^(затухание db/20) или воспользовавшись таблицей . В нашем случае K=10.
2) Далее инструкция предлагает определить что нам важнее соблюдать: входной или выходной импеданс? По идее нам предпочтительнее соблюдать выходной импеданс, чтобы смартфон воспринимал подключенный ресивер как нагрузку. Значит переходим на пункт 4.
4) В пункте 4 предлагается выбрать значение шунтирующего резистора равным импедансу выхода. И из полученного равенства выразить R1.

Но на самом деле соблюдение импедансов важно только для реально древней техники. В современной технике передача основана на вольтаже, соблюдать импедансы уже не нужно. В этом плане нам легче. Можно просто выставить какой-нибудь подходящий R1, выразить R2, собрать схему и проверить звучание. Если хотите, можете вместо R1 и R2 подключить потенциометр (он выступает как два резистора). С помощью него вы сможете непрерывно изменять значения сопротивлений и зафиксировать его на наиболее качественном звуке.

Покупка компонентов и сборка

Когда вы определитесь с номиналами сопротивлений, вам нужно будет выбрать наиболее близкие по величине резисторы. Есть резисторы с погрешностью 1%, но меня вполне устроят и с 5% погрешностью. Стандартные значения распределены по логарифмической шкале с шагом погрешности. Чтобы это всё не изучать, вы можете воспользоваться утилитой stdval от автора того сайта. Wine этот экзэшник не запустит, так как утилита написана под dos. Запускать её нужно с помощью dosbox. Вы просто вводите рассчитанное значение и погрешность, а программа выдаст вам ближайший по номиналу резистор, какой вы можете купить в радио магазине.

Спаяйте компоненты и вставьте их в какой-нибудь корпус.
Аттенюатор готов, приятного аппетита!

В состав разговорного узла входят:

усилитель сигнала микрофона;
усилитель НЧ сигнала, принимаемого с линии;
противоместная схема;
схема питания микрофонного и телефонного усилителей.

На рис. 3.36 приведена одна из самых распространенных схем разговорного узла, применяемая в телефонах-трубках и ТА настольного типа, в сочетании с различными микросхемами ЭНН.

Импульсный ключ одновременно выполняет функцию усилителя сигнала микрофона, что возможно только при использовании тех ИС ЭНН, ИК которых имеет выход с открытым стоком. База транзистора VT1 подключена как к выходу микрофона, через разделительный конденсатор емкостью 20 нф, так и к выходу ИК ИС ЭНН. Когда на выходе ИК ИС "высокий" уровень, транзисторы VT1 и VT2 выполняют функцию усилителя сигнала микрофона, т. к. при этом высокое сопротивление закрытого выходного транзистора ИК ИС как бы отключает выход ИК ИС от базы транзистора VT1. Начальное смещение на базу VT1 задаётся резистором R1. Резистор R5 является элементом балансной цепи для согласования с импедансом линии. Резистор R6 представляет собой нагрузку линии.

Речевые колебания преобразуются в электрический НЧ сигнал электретным микрофоном, рабочий ток которого (0,25 - 0,6 мА) устанавливается резистором R2. От величины рабочего тока зависит уровень сигнала микрофона.

НЧ сигнал с микрофона через разделительный конденсатор С1 поступает на базу составного транзистора VT1-VT2, коллекторной нагрузкой которого является RATC. На эмиттере VT2 НЧ сигнал повторяет входной по форме и напряжению.

С коллектора VT2 усиленный по напряжению, но противофазный входному, сигнал передается в линию ко второму абоненту.

Синфазный сигнал с эмиттера и противофазный сигнал с коллектора транзистора VT2, проходя через резисторы R3 и R4, которыми устанавливается соотношение амплитуд для наилучшего подавления местного эффекта, складываясь в точке "В", взаимоподавляются. Этим достигается значительное снижение слышимости своего голоса при разговоре. Такое включение резисторов и транзистора в ТА, получило название противоместной схемы.

НЧ сигнал второго абонента с линии, через открытый транзистор VT2 и резистор R4 поступает в точку "В", где складывается с синфазным сигналом, поступающим по другой цепи через R3, и через разделительный конденсатор С2 подаётся на базу транзистора VT3.

Транзистор VT3, включенный по схеме с общим эмиттером, усиливает сигнал по напряжению, а транзистор VT4, который представляет собой эмиттерный повторитель, по току. С эмиттера через разделительный конденсатор СЗ усиленный сигнал подается на динамическую головку BF1. Резистор R7, включенный в цепь отрицательной обратной связи, задает ток смещения на базу транзистора VT3. Резисторы R8 и R9 являются соответственно коллекторной и эмиттерной нагрузками транзисторов VT3 и VT4.

Напряжение питания (порядка 3 В) телефонного усилителя и электретного микрофона снимается с резистора R6.

При использовании электродинамического микрофона для обеспечения нормальной слышимости и разборчивости в схему вводится дополнительный усилитель, включенный по схеме с общим эмиттером (рис. 3.37).

При этом резистор R2 (рис. 3.36) выполняет функцию коллекторной нагрузки транзистора VT1 (рис. 3.37), а резистор R2 (рис. 3.37) задаёт начальное смещение на базу. Конденсатор С1 - разделительный, а резистор R1 служит для устранения возбуждения усилителя.

На рис. 3.38 приведена еще одна разновидность разговорного узла, используемого в схемах ТА.

НЧ сигнал с электретного микрофона ВМ1, ток которого задается резистором R1, через разделительный конденсатор С2 поступает на базу транзистора VT1, включенного по схеме с общим эмиттером. Коллекторной нагрузкой транзистора является резистор R3. Резистор R2 задаёт начальное смещение на базу транзистора, а R4 увеличивает входное сопротивление каскада и стабилизирует рабочую точку транзистора. Конденсатор СЗ, включенный в цепь отрицательной обратной связи, устраняет возбуждение усилителя. Питание усилителя и микрофона осуществляется с выхода разговорного ключа через резистор R5.

Кнопка "*" шунтирует сигнал микрофона при необходимости отключить его во время разговора.

С коллектора VT1 усиленный по напряжению сигнал поступает на вход эмиттерного повторителя на транзисторе VT2 с противоместной схемой. С коллектора VT2 усиленный сигнал через открытый разговорный ключ подаётся в линию АТС.

НЧ сигнал второго абонента с линии через открытый РК, цепи противоместной схемы (VT2, R6, R7) и разделительный конденсатор С4 поступает на базу усилителя на транзисторе VT3, коллекторной нагрузкой которого является динамическая головка BF1.

Питание телефонного усилителя (2,6 - 3 В) снимается с резистора R9. Вместо резистора R9 часто используются два или три диода, включенных последовательно. Падение напряжения на каждом из диодов составляет 0,7 В. Иногда используют стабилитрон с напряжением стабилизации 3,3 В.

Телефонный усилитель может быть выполнен и по схеме эмиттерного повторителя, приведённой на рис. 3.39.

На рис. 3.40 приведена схема разговорного узла с противоместной схемой мостового типа. Эта схема наиболее часто применяется в ТА с дисковым номеронабирателем, но иногда используется и в ТА с кнопочным набором.

В схеме используется угольный микрофон, питание которого осуществляется непосредственно с линии через обмотку I трансформатора (линейная обмотка). Микрофон включается в диагональ моста состоящего из: сопротивления АТС и линии, сопротивления линейной обмотки трансформатора (I), балансной обмотки трансформатора (II) и балансного контура, на резисторах R1, R2 и конденсаторе С1, сопротивление которого равно эквивалентному сопротивлению линии и АТС.

Элементы балансного контура подбираются таким образом, чтобы уравновесить плечи моста, выравнивая токи в линейной и балансной обмотках.

При равных величинах токов в обмотках I и II уравновешенного моста они имеют разное направление, в результате чего токи, наводимые в телефонной обмотке (III) трансформатора, взаимно компенсируются и свой голос в телефоне трубки не прослушивается. Таким образом достигается подавление местного эффекта. При этом ток микрофона второго абонента не ослабляется, так как протекает в обмотках I и II в одном направлении

Амплитудный ограничитель уровня сигнала (фриттер) выполнен на встречно включенных дио дах (FA1). Он предназначен для предохранения уха раз говаривающих по телефону от акустических ударов, возникающих вследствие резкого увеличения звуко вого давления, развиваемо го телефоном при импуль сах повышенного напряже ния в линии. В качестве ограничителей могут использоваться варисторы и транзисторы. В общем случае, фриттер представляет собой активное нелинейное сопротивление, шунтирующее действие которого возрастает при увеличении напряжения на зажимах аппарата.

Схема, приведенная на рис. 3.41 работает аналогично предыдущей. Отличие состоит в использовании электретного микрофона с усилителем на транзисторах VT1, VT2 и наличием светодиода в балансном контуре. Кнопкой "*" можно отключить микрофон во время разговора.

В схеме на рис 3.42 также применяется электретный микрофон с усилителем на транзисторах VT1 и VT2. Напряжение питания микрофона снимается с элементов балансного контура R10, R11 и С5 и стабилизируется интегрирующей цепочкой на резисторе R9 и конденсаторе С4. Резистор R8 задаёт рабочий ток микрофона ВМ1. Резистор R5 и конденсатор СЗ предназначены для предотвращения возбуждения микрофона. Стабилитрон VD1 служит для защиты схемы от бросков напряжения при коммутации разговорного ключа.

На рис. 3.43 приведена схема разговорного узла с противоместным дифференциальным трансформатором Т1 и балансным контуром на резисторах R1, R3 и конденсаторе С1. Резистор Rl и конденсатор С1 обеспечивают также питание электретного микрофона.

Схема обладает хорошими характеристиками усиления сигнала микрофона и телефона, но подавление местного эффекта здесь несколько хуже, чем в предыдущей схеме.

В настоящее время выпускается специализированная микросхема разговорного узла - КР1038ХП1А (аналог - ТЕА1059). В таблице 3.10 приведены назначения выводов. Схема её включения приведена на рис. 3.44. Подключение микросхемы не требует соблюдения полярности напряжения на выводах 1 и 15, поскольку в ИС предусмотрен диодный мост на входах линии. Схема имеет хорошие характеристики усиления и подавления местного эффекта. Резистор R10 позволяет регулировать громкость приема. В микросхеме имеется внутренний источник опорного напряжения для питания электретного микрофона (вывод 3).

Предусмотрена возможность работы микросхемы в телефонных аппаратах с частотным набором номера. В этом случае двухчастотный код с выхода TONE микросхемы номеронабирателя подаётся на вывод 13 ИС КР1038ХП1. При этом "низкий" уровень на выводе 6 блокирует микрофоный усилитель (на схеме не показано).

Табл. 3.10. Назначение выводов ИС КР1038ХП1.
Вывод	Назначение
1	Вход линии.
2	Общий вывод.
3	Плюс напряжения питания.
4	Вход тракта передачи.
5	Вход тракта передачи.
6	Вход блокировки передачи.
7	Вывод для фильтра.
8	Минус напряжения питания.
9	Вход регулировки ограничения.
10	Вход тракта приёма.
11	Вход регулировки усиления тракта приёма.
12	Выход тракта приёма.
13	Вход тонального сигнала.
14	Положительный выход моста.
15	Вход линии.
16	Выход тракта передачи.

ИС разговорного узла КР1064УН1 является аналогом микросхемы ТЕА1087 фирмы "PHILIPS". Концерн "РОДОН" в г. Ивано-Франковске выпускает эту микросхему с маркировкой КР1085УН1. Микросхема имеет лучшие по сравнению с КР1038ХП1 характеристики и обладает следующими достоинствами:
- имеет внутренний стабилизированный источник питания от линии; - возможность использования питания схемы для периферийных устройств; - широкий динамический и частотный диапазон усиления микрофонного усилителя и усилителя прослушивания; - симметричные высокоомные входы (64 кОм) для использования микрофонов динамического, магнитного и пьезоэдлектрического типа; - ассиметричный высокоомный вход (32 кОм) для использования микрофона электретного типа; - вход для передачи сигнала многочастотного сигнала набора номера (DTMF) и цифровой информации; - приёмный усилитель с выходом на нагрузку (телефон) магнитного, динамического и пьезоэлектрического типа; - возможность отключения микрофона (приёма) при передаче импульсного или многочастотного набора (вход MUTE); - снижение питания во время импульсного набора для отсутствия искажений сигнала и щелчков в телефонной трубке; - компенсация затухания линии; - автоматическая регулировка усиления сигнала телефонной линии.

Цоколёвка ИС КР1064УН1 приведена на рис. 3.45, назначение выводов в табл. 3.11.

Табл. 3.11. Назначение выводов ИС КР1064УН1.
Вывод	Обозначение	Назначение
1	LN	Положительный вход линии.
2	GAS1
3	GAS2	Регулировка коэффициента усиления передающего усилителя.
4	QR-	Инверсный выход приёмного усилителя.
5	QR+	Неинверсный выход приёмного усилителя.
6	GAR	Регулировка коэффициента усиления приёмного усилителя.
7	MIK-	Инверсный вход микрофонного усилителя.
8	MIK+	Неинверсный вход микрофонного усилителя.
9	STAB	Выход стабилизатора тока.
10	OV	Отрицательный вход линии.
11	IR	Вход приёмного усилителя.
12	PD	Вход снижения мощности потребления.
13	DTMF	Вход многочастотного набора.
14	MUTE	Вход блокировки микрофонного усилителя.
15	UST	Выход "напряжение питания периферийных устройств".
16	REG	Вход регулировки напряжения питания.
17	AGC	Вход АРУ.
18	SPLE	Вход общей регулировки усиления.

Основные характеристики микросхемы разговорного узла КР1064УН1 приведены в табл. 3.12.

Табл. 3.12. Основные характеристики ИС КР1064УН1.
Параметр	Обозначение	Значение
Напряжение внутреннего стабилизированного источника питания при подключении к телефонной линии.	ULN	4 - 4,5 В
Диапазон изменения тока линии.	ILN	10 - 100 мА
Ток потребления, не более, при "низком" уровне на входе PD / "высоком" уровне на входе PD	ICCL / Iссн	3 мА / 100 мкА
Ток потребления периферийными устройствами при ILN - 35 мА, не более	IP	3,0 мА
Диапазон усиления - микрофонного усилителя - приёмного усилителя	AVD AVD	44 - 60 дБ 17 - 39 дБ
Частотный диапазон	F	200 - 20000 Гц

На рис. 3.46 приведена схема включения ИС КР1064УН1. Микросхема и её периферийные компоненты используют питание телефонной линии, с помощью которого ИС вырабатывает собственное стабилизированное напряжение UST. Выход UST может быть использован для питания ИС ЭНН и других периферийных компонентов.

Внутренний стабилизатор тока включается с помощью резистора R10 сопротивлением 3,6 кОм, подключаемого с вывода 9 (STAB) на корпус.

Резистор R8 задаёт ток нагрузки линии. Изменение сопротивления резистора R8 влияет на коэффициент усиления микрофонного усилителя, усилителя сигнала приёма, местный эффект и максимальную амплитуду выходного сигнала на линию.

Микросхема содержит микрофонный усилитель со сбалансированным входным сопротивлением 64 кОм (2

При подаче на вход MUTE (вывод 14) "высокого" уровня отключаются микрофонный и телефонный усилители, что даёт возможность передачи сигнала многочастотного кода с микросхемы номеронабирателя, подаваемого на вход DTMF (вывод 18). Коэффициент усиления усилителя сигнала DTMF составляет 26,6 дБ и регулируется одновременно с микрофонным усилителем с помощью резистора R9.

Приёмный усилитель имеет один вход IR (вывод 11) и два комплементарных выхода: прямой QR+ (вывод 5) и инверсный QR- (вывод 4). В зависимости от чувствительности и типа динамической головки могут быть задействован один или оба выхода. Коэффициент усиления приёмного усилителя составляет 26 дБ и регулируется в диапазоне ±8 дБ с помощью резистора R13. При использовании одновременно двух выходов усилителя усиление возрастает на 6 дБ, но при этом необходимо использовать прослушивающее устройство с сопротивлением выше 450 Ом (высокоомные динамические, магнитные и пьезоэлектрические прослушивающие устройства). Подключение конденсаторов С10 и С12 необходимо для стабильной работы усилителя.

Компенсация потерь в линии достигается автоматическим изменением коэффициента усиления микрофонного и приёмного усилителей. Это достигается включением резистора R11 с вывода 17 на корпус. Сопротивление резистора R11 выбирается в зависимости от напряжения питания в линии АТС и сопротивления питающего моста. Если нет необходимости в использовании АРУ, вывод 17 остаётся свободным. Усилители при этом обеспечивают максимальное усиление.

В течение импульсного набора происходит разрыв линии, вследствие чего прерывается питание периферийных устройств, подключенных к выводу 15 Интервалы прерывания сглаживаются конденсатором СЗ. "Высокий" уровень на входе PD (вывод 17) снижает потребление тока с 1 мА до 65 мкА и отсоединяет конденсатор С9, подключенный к выводу 16. Вследствие этого стабилизатор не имеет задержки включения после прерывания линии и форма тока Icс в течение импульсного набора остаётся неискажённой.
Резисторы R3 - R8 составляют цепь компенсации местного эффекта.

НПО "ИНТЕГРАЛ" в г. Минске выпускает микросхему разговорного узла ЭКР1436ХА1 (аналог ТЕА1068). Эта микросхема имеет несколько лучшие характеристики, чем НС КР1064УН1. В частности, в два раза снижен ток потребления. Цоколёвка ИС ЭКР1436ХА1 и схема включения такие же, как и КР1064УН1. На рис. 3.47 приведена схема включения ИС ЭКР1436ХА1 со специальным мостом подавления местного эффекта. Цепь компенсации местного эффекта состоит из резисторов R3, R6, R7, R9 - R11, R13.

На рис. 3.48 представлена схема разговорного узла на широко распространённой микросхеме К157УД2. ИС К157УД2 представляет собой двухканальный операционный усилитель (ОУ) универсального назначения, обладающий низким уровнем собственных шумов и малым током потребления. ОУ допускает большой диапазон входных дифференциальных напряжений, имеет защиту от коротких замыканий на выходе. Номинальное напряжение питания ±1б В, но микросхема сохраняет работоспособность при напряжении питания от ±3 В,что даёт возможность использовать её в схеме разговорного узла телефона.

На DA1.1 собран усилитель сигнала микрофона, а на DA1.2 усилитель сигнала приёма с линии. ОУ включены по схеме неинвертирующего усилителя переменного тока. На транзисторе VT1, резисторах R1 и R3, конденсаторе С1 стабилитроне VD1, диоде VD2 и светодиоде VD3 собран источник питания который обеспечивает двухполярное питание ОУ. Транзистор VT2 обеспечивает усиление по току сигнала микрофона с выхода DA1.1. Резисторы R9 и R10 представляют собой элементы противоместной схемы. Конденсатор С5 в цепи резистора обратной связи предназначен для исключения автоколебаний. Конденсаторы С4 и С9 предназначены для устойчивой работы ОУ с замкнутой обратной связью. Ёмкость конденсатора зависит от глубины обратной связи.

Разговорный узел ТА с "громкой связью"

Выпускается ИС для громкоговорящего ТА ЭКР1436ХА2 (аналог фирмы MOTOROLA"- МС34118). АО "СВЕТЛАНА" в г. С-Петербурге производит эту микросхему с маркировкой КР1064ХА1. Цоколёвка ИС ЭКР1436ХА2 приведена на рис. 3.49, назначение выводов - в табл.3.13.

Структурная схема ИС ЭКР1436ХА2 приведена на рис. 3.50.

Микросхема содержит также два линейных усилителя мощности, которые могут использоваться для создания гибридной схемы связи с внешним трансформатором связи. Для фильтрации шума (50 Гц и др.) в приёмном канале может использоваться фильтр верхних частот. Вход блокировки микросхемы позволяет отключить питание всей схемы громкой связи в то время, когда этот режим не используется. ИС ЭКР1436ХА2 может работать как от источника питания, так и от телефонной линии. Напряжение питания ИС находится в пределах от 2,8 до 6,5 В. Типовой ток потребления 5мА.

Табл. 3.13. Назначение выводов ИС ЭКР1436ХА2.
№ вывода	Обозначение	Назначение
1	FO	Выход фильтра. Выходное сопротивление менее 50 Ом.
2	FI	Вход фильтра. Входное сопротивление более 1 МОм.
3	CD	Вход блокировки микросхемы. "Низкий" уровень ("Высокий" уровень (> 2,0 В) запрещает работу ИС. Номинальное входное сопротивление при этом составляет 90 кОм.
4	VCC	Напряжение питания. Рабочее напряжение находится в пределах от 2,8 до 6,5 В при потребляемом токе около 5,0 мА. При снижении VCC от 3,5 до 2,8 В схема АРУ понижает усиление приёмного аттенюатора до -25 дБ в режиме приёма.
б	НТО+	Выход второго парафазного усилителя. Имеет фиксированный коэффициент усиления и равен -1. Выходной сигнал противофазный относительно выхода НТО-.
6	нто-	Выход первого парафазного усилителя. Коэффициент усиления устанавливается внешними резисторами.
7	HTI	Вход первого парафазного усилителя. Уровень постоянного напряжения примерно равен VB.
8	тхо	Выход передающего аттенюатора. Уровень постоянного напряжения примерно равен VB.
9	TXI	Вход передающего аттенюатора. Максимальный уровень входного сигнала 350 мВ. Входное сопротивление равно 10 кОм.
10	мсо	Выход микрофонного усилителя. Коэффициент усиления устанавливается внешними резисторами.
11	MCI	Вход микрофонного усилителя. Уровень постоянного напряжения примерно равен VB.
12	MUT	Вход блокировки микрофона. "Низкий" уровень ("Высокий" уровень (> 2,0 В) блокирует микрофонный усилитель, не оказывая влияния на остальные узлы схемы.
13	VLC	Вход управления громкостью. Приёмный аттенюатор имеет максимальное усиление в режиме приёма при напряжении на входе VLC равном VB. При напряжении на входе VLC равном 0,3 В усиление приёмного аттенюатора менее -35 дБ. На усиление в режиме передачи не влияет.
14	CT	Вход установления постоянной времени переключения аттенюаторов при помощи внешней RC-цепи.
15	VB	Выходное напряжение равное половине VCC. Это напряжение необходимо в качестве общей точки по переменному току и для управления уровнем громкости.
16	CPT	Вход установления постоянной времени идентификатора фонового шума передачи при помощи внешней RC-цепи.
17	TU2	Вход детектора уровня передачи со стороны микрофона.
18	TL02	Выход детектора уровня передачи со стороны микрофона и вход идентификатора фонового шума передачи.
19	RL02	Выход детектора уровня приёма со стороны громкоговорителя.
20	RLI2	Вход детектора уровня приёма со стороны громкоговорителя.
21	RXI	Вход приёмного аттенюатора и детектора сигнала частотного набора номера. Максимальный уровень входного сигнала 360 мВ. Входное сопротивление равно 10 кОм.
22	RXO	Выход приёмного аттенюатора. Уровень постоянного напряжения примерно равен VB.
23	TU1	Вход детектора уровня передачи со стороны линии.
24	TL01	Выход детектора уровня передачи со стороны линии.
25	RL01	Выход детектора уровня приёма со стороны линии и вход идентификатора фонового шума приёма.
26	RLI1	Вход детектора уровня приёма со стороны линии.
27	CPR	Вход установления постоянной времени идентификатора фонового шума приёма при помощи внешней RC-цепи.
28	GND	Общая точка схемы по постоянному току.

На рис. 3.51 приведена принципиальная электрическая схема громкоговорящего узла ТА на ИС ЭКР1436ХА2.

Сигнал с линии через конденсатор С17, С19 и резистор R17 поступает на вход фильтра FI (вывод 2). Элементы фильтра R20, R24, С22 и С23 подобраны таким образом, чтобы срезать помехи сетевой частоты 50 Гц, которые могут на водиться на внешние провода телефонной линии. Конденсаторы С17, С19 и резисторы R17, R18 представляют собой балансную цепь для согласования с импедансом линии. С выхода фильтра FO (вывод 1) сигнал поступает через раздели тельный конденсатор С20 на вход приёмного аттенюатора RXI (вывод 21) и через конденсатор С21 и резистор R19 на вход детектора уровня приёма RLI1 (вывод 26). С выхода приёмного аттенюатора RXO (вывод 22) через конденсатор С26 и резистор R25 сигнал подаётся на вход VIN (вывод 4) усилителя мощности на ИС ЭКР1436УН1. Резисторы R25 и R26 задают коэффициент усиления усилителя мощности DA2. Конденсатор С27 предназначен для исключения возбуждения усилителя. С выхода усилителя мощности V01 (вывод 5) усиленный сигнал подаётся на громкоговоритель, а также через конденсатор С28 и резистор R27 на вход детектора уровня приёма RLI2 (вывод 20).

ИС создаёт максимум усиления при минимальном напряжении питания 2,0 В. Максимальное напряжение питания ИС 16 В. Типовой ток потребления 2,7 мА. Максимальное напряжение входного сигнала ±1 В. Разделительные конденсаторы к громкоговорителю не нужны. ИС допускает применение громкоговорителей с сопротивлением от 8 до 100 Ом. Выходная мощность составляет 250 мВт при работе с громкоговорителем на 32 Ом. Усилитель на ИС ЭКР1436УН1 обладает низкими нелинейными искажениями.

Подачей "высокого" уровня (=> 2,0 В) на вход CD (вывод 1) устанавливается режим пониженной потребяемой мощности (ток покоя 65 мкА). "Низкий" уровень (

Структурная схема и типовая схема включения ИС ЭКР1436УН1 приведены на рис. 3.53.

Часть схемы, обведённая пунктирной рамкой, выполняет функцию индуктивности. Её можно заменить дросселем, индуктивностью 1 Гн. Транзистор VT3, подключенный к выходу передающего аттенюатора ТХО (вывод 4), включен по схеме эмиттерного повторителя. С выхода эмиттерного повторителя сигнал подаётся на базу транзистора VT4, который усиливает сигнал и передаёт его в линию.

Резисторы R20, R22, R23 и конденсатор С18 представляют собой балансную цепь для согласования с импедансом линии.

Схема громкой связи на дискретных элементах представлена на рис. 3.57. Эта схема встречается в недорогих ТА низкого класса типа TECHNIKA.

20 февраля 2012 в 02:30

Простейший аттенюатор для аудиокарты

DIY или Сделай сам

В любительской радиотехнике, а именно в области проектирования усилителей низкой (звуковой) частоты, очень удобно использовать для измерений компьютер.
Профессиональные измерительные приборы стоят немалых денег, тогда как аудиокарта имеется почти в любом домашнем компьютере. В совокупности с доступным и разнообразным ПО мы получаем удобный инструмент для снятия всех основных характеристик: АЧХ (амплитудно-частотная характеристика), THD (уровень гармонических искажений), соотношение сигнал/шум и спектрограмму.

Единственным неудобством оказывается слишком чувствительный вход аудиокарты,
на который нельзя подать сигнал, превышающий напряжение 0.5-1.5 вольта.
И здесь на помощь приходит аттенюатор.

Его можно (и нужно) собрать самостоятельно. Ничего хитрого в этом опыте нет, но для тех, кто делает первые шаги в усилителестроении, материал будет полезным.

Аттенюатор является пассивным устройством и фактически, применительно к нашему случаю, представляет собой резистивный делитель напряжения. Его функция - ослабление уровня сигнала (переменного напряжения звуковой частоты) по заданным параметрам. Давайте определим эти параметры.

Задача

Необходимо подать на линейный вход аудиокарты сигнал, снятый с выходных клемм усилителя мощности, при этом не перегрузив аудиокарту. Для удобства установим величину выходного напряжения аттенюатора равным 0.775v RMS . Такое напряжение будет приемлемым для любой современной аудиокарты с линейным входом, к тому же величину 0.775v принято выбирать за опорный уровень (0dBu ) при измерении абсолютных величин в децибелах.

Внимание! Обратите внимание на суффикс dBu - он означает, что величина (напряжения) указывается безотносительно нагрузки (от англ. unloaded ).

Про измерения и децибелы очень рекомендую ознакомиться со статьей Михаила Чернецкого «Что мы измеряем?» (ссылка на публикацию на сайте журнала «Звукорежиссер» есть в конце поста , но для глаз намного комфортнее читать на сайте автора)

Входное напряжение на аттенюаторе выберем таким образом, чтобы оно соответствовало мощности, рассеиваемой на эквивалентной нагрузке в 8 Ohm, и равнялось 1W.

Для среднеквадратичного значения напряжения (RMS) верна следующая формула расчета мощности:

Некоторые считают мощность синусоидального сигнала по формуле P = U a ^2/2R , перепутав амплитудное значение напряжения со среднеквадратичным. Может быть у них для этих измерений осциллограф всегда под рукой(?!), мы же используем TrueRMS вольтметр и знаем разницу (и зависимость) между амплитудным и среднеквадратичным значениями напряжения (если поймали себя на мысли, что забыли и нужно срочно освежить память - идем прямиком к Радиокоту ).
По выше приведенной формуле находим значение 2.83v (для 1W), 4v (для 2W) и 5.66v (для 4W). Обычно для промера характеристик маломощного усилителя этих значений вполне достаточно, но если требуются бОльшие значения - вы без труда рассчитаете их сами.
Не удивляйтесь таким «маленьким» значениям мощности - для примера: однотактный ламповый усилитель вашего покорного слуги (режим работы класс «A») мощностью 2W(!) «раскачивает» здоровую напольную акустику безо всякого труда (по немногочисленным просьбам хабрачитателей я в процессе обдумывания статьи про его конструирование, но покамест решил прощупать интерес к теме публикацией данного материала - тут есть связь с компьютерами хотя бы).
Итак, у нас есть входные данные - можно перейти к расчёту.

Расчёт

В общем случае формула для расчета делителя без нагрузки выглядит так:

Единственно надо учесть тот факт, что номинал резистора Z 1 должен быть выбран на 3-4 порядка больше эквивалентной нагрузки 8 Ohm, чтобы для усилителя подключение атеннюатора осталось «незамеченным» (высокоомный, относительно выхода усилителя, вход аттенюатора практически не изменит значение сопротивления эквивалентной нагрузки, так как подключен параллельно нагрузке в 8 Ohm - вспоминаем правило сложения соединенных параллельно резисторов ).
Для удобства выберем Z 1 =20 kOhm , тогда номинал нижнего резистора (Z 2 ) посчитаем по формуле:

Получим Z 2 = 0.775*20000/2.828-0.775 = 7550 Ohm
Аналогично посчитаем номиналы для других входных напряжений: 4v (для 2W) и 5.66v (для 4W).

Дотошные читатели наверняка уже заметили, что мы нигде не учитываем входное сопротивление аудиокарты. И дело вот в чём: практически любая звуковая карта изменит сопротивление резистора Z 2 , так как фактически будет представлять собой включенное параллельно к нему сопротивление. Что это означает для нас? Означает, что выходное напряжение нашего аттенюатора будет несколько меньше, чем заложенное в расчётах 0.775v (sic!).
«Так значит надо измерить сопротивление линейного входа, делов-то!», - скажете вы. Но всё не так просто: звуковая карта имеет на входе конденсатор - обычным мультиметром входное сопротивление карты не измерить. Здесь понадобится генератор и осциллограф, не у всех они имеются, поэтому в рамках данной статьи мы не учитываем входное сопротивление аудиокарты при расчете.

Однако, на случай, если вы уже знаете сопротивление линейного входа вашей звуковой карты (например, оно указано в спецификации) привожу формулу, учитывающую входное сопротивление аудиокарты при расчете аттенюатора:

Где Z L - сопротивление линейного входа аудиокарты.

Принципиальная схема аттенюатора

В схеме использованы графические обозначения принципиальных схем авторства Сергея Комарова. Рекомендую скачать и использовать.

Конструкция и детали

Нам понадобятся коннекторы типа «бананы» (2шт.) (или другие разъемы, совместимые с вашим усилителем), один RCA-разъем, поворотный переключатель (rotary switch) и ручка к нему (1/4"), а также резисторы (см. номиналы в схеме).
В качестве корпуса мне пришлось купить пластиковый корпус в «Чип и Дипе» за бешенные 90 рублей. Зато он очень подошел по размеру (65х45х22мм).

Выбор поворотного переключателя - дело вкуса. Можно выбрать самый дешёвый китайский, а можно - качественный. Я выбрал 2-ой вариант и заказал дорогущий Grayhill 71BD36-01-1-AJN. Ресурс 50000 поворотов, контакты ротора покрыты золотом (30 microinches - любопытная единица толщины покрытия ), «военная приёмка», настоящее американское производство. Я ни разу не агитирую, но ссылку на даташит привожу .

Переключатель имеет 10 позиций, но нам понадобятся только три.
В идеале ещё нужен минимум инструментов: линейка или штангенциркуль, дрель, ключи-«многогранники» (чтобы закрепить рукоятку на вал).

Земляную шину лучше сделать из медной моножилы. У меня под рукой не было подходящего диаметра и я свил из медного проводника (22AWG) и облудил её бессвинцовым серебресодержащим припоем.

Резисторы можно взять любые, 1-2 ватта. Идеально выбрать проволочные или фольговые - у них минимальный шум. Я выбрал безиндуктивные проволочные Mills.
Припаивать к контактам очень удобно - у них большой шаг, а корпус переключателя сделан из термопластика и можно не опасаться повредить его горячим жалом паяльника.

После того, как закрепили разъемы и припаяли резисторы, можно закрыть корпус крышкой (я закрепил все детали в половинке корпуса), затянуть гайку переключателя, поставить два самореза (прилагаются к корпусу), закрепить ручку на вал и подписать на корпусе значения входных напряжений.

Финиш! Можно приступать к измерениям, но это уже тема для отдельной статьи.

Эх, золотые 80-е, эпоха расцвета диско, хард-рока и действительно звучащей аудиоаппаратуры. Неудивительно, что многие аудиофилы до сих пор в своих системах используют компоненты 80-х (а то и 70-х) годов. Пусть и немного доработанные.

Однако, при сопряжении таких компонентов с современными источниками сигнала (CD- и DVD-плеерами, звуковыми картами и т.п.) возникают проблемы с согласованием уровней сигнала . В те годы не было жёстких стандартов в этом плане и различия в чувствительности входов разных аппаратов разных фирм, мягко говоря, поражают.

Просматривая спецификацию на какой-то старый усилитель 70-х годов, автор обнаружил "стандарты" по входам для тюнера, магнитной ленты и линейного входа в 155 мВ, 180 мВ, 200 мВ, 220 мВ, 250 мВ и 300 мВ. У современных аппаратов различия тоже наблюдаются, но уже не такие разительные.

Поэтому при согласовании между собой компонентов из разных эпох возникают...

Проблемы.

Первая проблема заключается в существенных различиях выходного уровня современных источников сигнала и чувствительности входов компонентов 80-х и 70-х годов.

Вторая проблема вытекает из первой — из-за высокой чувствительности (по современным меркам) входов «раритетных» аппаратов существует (и весьма серьёзный) риск перегрузки усилителя мощности.

Если посмотреть на характеристики старой аппаратуры, то мы увидим, что относительно стандартной чувствительностью для линейных входов, входов для CD-проигрывателя и тюнера является уровень 200 мВ. Причём больше всего вариаций встречается для входа тюнера, где чувствительность порой достигает 100-150мВ. Причины такого разнообразия неясны, да и неважны.

Гораздо более важным является тот факт, что «старомодный» уровень 200 мВ абсолютно не соответствует современному стандарту на выходные уровни CD, DVD и MD проигрывателей. Все без исключения эти устройства обеспечивают максимальное напряжение на выходе в 2В! Это в десять раз выше, чем входная чувствительность старых аппаратов.

Конечно, надо учесть, что в среднем уровень записи CD-дисков на 12 дБ ниже максимума. Следовательно средний уровень выходного сигнала составляет только 500 мВ. И ситуация кажется уже не такой катастрофичной. Но это опасная иллюзия, так как на правильно записанном компакт-диске пиковые уровни сигнала могут достигать 2 Вольт. И если ваш усилитель способен развить полную мощность уже при 200 мВ на входе, то такие пики сигнала вызовут сильнейшую перегрузку усилителя с весьма нежелательными, а порой и непредсказуемыми последствиями.

Резистивный аттенюатор.

К счастью, излишне высокий уровень выходного сигнала источника может быть довольно легко приведен к требуемому значению. Для этого нам потребуется простой резистивный делитель, представленный на рисунке:

Степень ослабления сигнала определяется соотношение резисторов R1 и R2. В примере, показанном на рисунке, коэффициент ослабления сигнала составляет 0,5 или в 2 раза. Ослабление можно выразить в дБ (да и правильнее так будет). В этом случае ослабление составит -6 дБ (минус показывает, что сигнал ослабляется).

Формула для расчета затухания в дБ: Ослабление=20log.

Чтобы избавить читателей от «сложных» расчётов, в таблице ниже приведён ряд практически-ориентированных примеров:

Номиналы резисторов взяты из стандартного ряда E12.
Скорее всего, аттенюаторы с ослаблением в -2,5 дБ и -3,3 дБ нужны не так часто. Но в силу упомянутых выше различий в уровнях сигнала аттенюаторы с ослаблением в -6 дБ и -12 дБ являются очень востребованными.

Согласование

Кроме соотношения номиналов резисторов R1 и R2 (напомню, соотношение определяет затухание), мы должны учитывать и абсолютные значения этих резисторов. По каким критериям?

Со стороны входа аттенюатора мы должны принимать во внимание выходной импеданс источника сигнала, а со стороны выхода — входное сопротивление усилителя. Для примера рассмотрим учёт входного сопротивления усилителя.

Обратимся к высокочастотной технике. Здесь всегда пытаются обеспечить передачу максимальной мощности сигнала. Согласитесь, неплохая идея? Для этого необходимо, чтобы входное сопротивление аттенюатора было равно выходному импедансу источника сигнала.

В аудиотехнике практикуется совсем другой подход. Здесь стараются как можно меньше нагружать источник сигнала (т.е. входное сопротивление последующих компонентов делают как можно больше) иначе при перегрузках ограничение сигнала будет частотно-зависимым. То есть нарушается линейность источника сигнала, что в Hi-Fi и уж тем более в Hi-End системах недопустимо! Вдобавок сильное ослабление сигнала может привести к росту уровня шумов.

Учитывая вышесказанное, сопротивление нагрузки стоит выбирать минимум в 10 раз выше выходного сопротивления источника сигнала. Это проиллюстрировано на рисунке:

Выходное сопротивление большинства источников сигнала находится в диапазоне от одной до нескольких сотен Ом. Если мы обеспечим сумму сопротивлений R1 и R2 в интервале от 10 кОм до 20 кОм, то таким образом наш аттенюатор будет вполне безопасной нагрузкой для источника сигнала. Кстати, это было учтено при расчете значения резисторов приведенной выше таблице.

Входной импеданс усилителя чаще всего составляет порядка 47 кОм. Это сопротивление получается включено параллельно сопротивлению R2 нашего аттенюатора, и, конечно, влияет на его коэффициент деления. На практике, однако, полученные отклонения не так серьёзны. Например, если посчитать точно, то при расчётном затухании ненагруженного аттенюатора в -9,9 дБ, подключенный к усилителю с входным сопротивлением 47 кОм и источнику с выходным импедансом в 600 Ом, такой аттенюатор даст ослабление в -10.8 дБ. Как видим, разница весьма незначительная.

Конструкция.

С точки зрения конструкции, естественно, тут варианты могут быть разными, в зависимости от ваших способностей и подручных средств. Приведенные ниже фотографии показывают одну из возможных реализаций аттенюатора. Довольно, простую, эстетичную и удобную. Если использовать маломощные резисторы (0,125 Вт), то они легко помещаются в корпусе RCA-переходника.

Защитить контакты можно термоусадочной трубкой. Для удобства эксплуатации на корпусе стоит пометить затухание вашего аттенюатора.

Обратите внимание, что для снижения шумов, аттенюатор необходимо подключать на входе усилителя , а не на выходе источника. Если резисторы монтируются не в переходник, а в разрыв сигнального кабеля, то часть кабеля, подключённая ко входу усилителя, должна быть как можно короче .

Если вы часто экспериментируете с аппаратами в своей аудиосистеме или ищите «свой звук», то, скорее всего, будет очень полезно иметь набор таких аттенюаторов, перечисленных в таблице 1.

Статья подготовлена по материалам журнала «Электор Электроникс»,
вольный перевод Главного редактора «РадиоГазеты» .

Удачного творчества!