Multimedialny wzmacniacz 3D
Elektronika Praktyczna 1/99
42
P R O J E K T Y
Multimedialny
wzmacniacz
3D, część 1
kit AVT−491
Prezentowany w†artykule mul-
timedialny wzmacniacz powsta³
przede wszystkim z†myúl¹ o†uøyt-
kownikach komputerÛw PC. ZarÛ-
wno konstrukcja mechaniczna, jak
i†przyjÍty sposÛb zasilania powo-
duje, øe PC-et jest dla niego
naturalnym úrodowiskiem pracy,
co jednak nie wyklucza innych
aplikacji.
G³Ûwnym za³oøeniem autora by-
³o stworzenie alternatywy dla nie-
zwykle popularnego wúrÛd Czytel-
nikÛw EP wzmacniacza AVT-325,
ktÛry charakteryzuje siÍ bardzo
duø¹ moc¹ wyjúciow¹ i†jest wypo-
saøony w†panel z†diodami LED.
Jak zapewne pamiÍtacie, ze wzglÍ-
du na stosunkowo niskie napiÍcie
zasilania elementÛw komputera (5
i†12V) oraz ograniczon¹ moc wbu-
dowanego w†PC zasilacza kit AVT-
325 jest wyposaøony we w³asny
transformator, co nieco komplikuje
i†podraøa jego wykonanie. Pomimo
tych drobnych niedogodnoúci jest
on jednak niezast¹piony dla uøyt-
kownikÛw lubi¹cych mocne (a
raczej g³oúne) wraøenia.
Przeprowadzone prÛby wyka-
za³y, øe w†wiÍkszoúci domowych
zastosowaÒ moc dostarczana do
g³oúnikÛw z†karty düwiÍkowej nie
przekracza 400mW, co przy dob-
rej jakoúci g³oúnikach gwarantuje
odpowiedni¹ g³oúnoúÊ, nawet
w†tak wymagaj¹cych grach jak
Doom. Ograniczenie mocy wyj-
úciowej wzmacniacza do tak (tyl-
ko pozornie!) niewielkiego pozio-
mu pozwala do³¹czyÊ go do kom-
putera w†taki sam naturalny spo-
sÛb, jak stacjÍ dyskietek lub dysk
twardy. Bez øadnych problemÛw!
Tak wiÍc nie spodziewajcie siÍ
po prezentowanym wzmacniaczu
osza³amiaj¹cych parametrÛw ìmo-
cowychî. Sedno nowej konstruk-
cji leøy zupe³nie gdzie indziej -
procesor audio jest wyposaøony
w†funkcjÍ ì3Dî, dziÍki ktÛrej ste-
reofoniczna baza sygna³u jest roz-
szerzana, pozwalaj¹c znacznie do-
k³adniej wyczuÊ przestrzeÒ düwiÍ-
kow¹. Taka uproszczona forma
düwiÍku dookÛlnego jest osi¹gana
bardzo niewielkim kosztem.
W†pierwszej (czyli tej) czÍúci
artyku³u omÛwimy konstrukcjÍ
elektryczn¹ urz¹dzenia, a†sposÛb
jego montaøu, programowanie pro-
cesora audio, obs³ugÍ wzmacnia-
cza - w†kolejnej czÍúci - juø za
miesi¹c!
Prawda, øe tytu³ artyku³u
jest doúÊ tajemniczy? Nimbu
tajemniczoúci dostarcza przede
wszystkim skrÛt ì3Dî, ktÛry
jest doskonale znany
uøytkownikom wspÛ³czesnych
komputerÛw, a†zw³aszcza
PC-tÛw. NajczÍúciej
symbolizuje on duøe
moøliwoúci karty graficznej
maj¹cej wbudowany sprzÍtowy
ìdopalaczî grafiki
trÛjwymiarowej, ktÛra w†grach
sta³a siÍ juø standardem.
My proponujemy
wyposaøenie komputera
w†kolejny ìtrzeci wymiarî,
tym razem poprawiaj¹cy
jakoúÊ (a nie szybkoúÊ!)
odtwarzania düwiÍku, zarÛwno
z†karty düwiÍkowej, jak
i†odtwarzacza CD.
Konstrukcja opracowanego
przez nas urz¹dzenia jest
oparta na nowoczesnym
procesorze düwiÍku, ktÛry
opracowa³a firma National
Semiconductor.
Multimedialny wzmacniacz 3D
43
Elektronika Praktyczna 1/99
odtwarzany w†sposÛb standardo-
wy (czyste stereo) lub z†wyko-
rzystaniem adaptacyjnego posze-
rzania stereofonicznej bazy, co
producent okreúla mianem
ìdüwiÍku 3Dî. Prze³¹czanie po-
miÍdzy trybami stereo i†î3Dî
odbywa siÍ na drodze progra-
mowej.
- Programowanych regulatorÛw
g³oúnoúci o†zakresie regulacji
(wzmocnienie/t³umienie) +20..
-40dB (z krokiem 2dB). Kaødy
kana³ audio jest wyposaøony
w†niezaleønie programowany re-
gulator. Z ich pomoc¹ odbywa
siÍ zarÛwno ustalanie g³oúnoúci,
jak i†balansu pomiÍdzy kana³a-
mi. Za przeliczanie zaleønoúci
pomiÍdzy tymi parametrami od-
powiada oprogramowanie ìza-
szyteî w†pamiÍci mikrokontrole-
ra steruj¹cego prac¹ wzmacnia-
cza.
Serce, czyli moøliwoúci
wspÛ³czesnych uk³adÛw
audio
ìSercemî multimedialnego
wzmacniacza jest procesor audio
LM4832 opracowany przez firmÍ
National Semiconductor. Schemat
blokowy tego uk³adu przedstawio-
no na rys. 1. Sk³ada siÍ on
z†nastÍpuj¹cych blokÛw funkcjo-
nalnych:
- T³umikÛw wejúciowych w†torze
audio, ktÛre umoøliwiaj¹ wstÍp-
n¹ regulacjÍ amplitudy sygna³u
dostarczanego do dalszych stop-
ni wzmacniacza. Zakres regula-
cji wynosi 0..-14dB (z krokiem
2dB), co pozwala dostosowaÊ
czu³oúÊ wejúÊ do kaødego typo-
wego ürÛd³a sygna³u audio. Sto-
pieÒ t³umienia obydwu t³umi-
kÛw jest programowany zawar-
toúci¹ jednego rejestru, nie ma
wiÍc moøliwoúci regulacji balan-
su w†tym stopniu toru audio.
- Aktywnych regulatorÛw barwy
düwiÍku. Filtruj¹ce obwody RC
s¹ w³¹czone w†pÍtlÍ ujemnego
sprzÍøenia zwrotnego wewnÍtrz-
nych wzmacniaczy operacyj-
nych, co pozwala uzyskaÊ za-
kres regulacji -12..+12dB (z kro-
kiem 2dB). Na rys. 2 pokazano
uproszczony schemat regulato-
rÛw. DziÍki przemyúlanej budo-
wie regulatorÛw i†zastosowaniu
analogowego multipleksera moø-
liwe jest ich programowe od³¹-
czanie. Pozwala to na korzysta-
nie z†zewnÍtrznego korektora
barwy lub procesora düwiÍku.
Na rys. 3 przedstawiono charak-
terystyki regulacji, ktÛre zaczer-
pniÍto z†danych katalogowych
uk³adu LM4832.
- Modu³Ûw ì3Dî. W†zaleønoúci od
upodobaÒ i†wymagaÒ uøytkow-
nika, sygna³ audio moøe byÊ
Rys. 1. Schemat blokowy układu LM4832.
Multimedialny wzmacniacz 3D
Elektronika Praktyczna 1/99
44
- KoÒcÛwek mocy, ktÛre odpowia-
daj¹ za zasilenie do³¹czonych
do zestawu g³oúnikÛw lub s³u-
chawek. KoÒcÛwki mocy, po-
dobnie jak i†reszta uk³adu
LM4832, s¹ zasilane napiÍciem
5V. Nie jest to zbyt duøo,
zw³aszcza øe standardo-
we impedancje g³oúnikÛw
s¹ doúÊ duøe (minimalna
4
Ω
). Projektantom uk³adu
LM4832 uda³o siÍ jednak
tak zaprojektowaÊ koÒ-
cÛwki, øe charakterystyka
zniekszta³ceÒ w†funkcji
mocy wyjúciowej jest bar-
dzo korzystna.
Na rys. 4 przedsta-
wiono przebieg tej cha-
rakterystyki dla obci¹øenia 8
Ω
,
a†na rys. 5 dla obci¹øenia 32
Ω
.
Tak¹ w³aúnie impedancjÍ maj¹
typowe s³uchawki.
- Interfejs I
2
C jest kolejnym frag-
mentem uk³adu LM4832, wyko-
rzystywanym w†projekcie. Jego
zadanie jest oczywiste - poúred-
niczy pomiÍdzy zewnÍtrznym
mikrokontrolerem, ktÛry steruje
prac¹ czÍúci audio, a†analogow¹
czÍúci¹ uk³adu LM4832. Inter-
fejs ten ma dwa wejúcia adre-
sowe, ktÛre szczegÛ³owo okreú-
laj¹ adres uk³adu na magistrali
I
2
C. Zastosowanie tych wejúÊ
pozwala na po³¹czenie w†jed-
nym systemie, sterowanym po-
jedynczym procesorem, czterech
takich uk³adÛw jednoczeúnie.
- Bloku przedwzmacniacza mikro-
fonowego z†multiplekserem ana-
logowym na wejúciu. Ta czÍúÊ
uk³adu LM4832 nie jest wyko-
rzystywana w†prezentowanym
projekcie i†z†tego wzglÍdu nie
bÍdziemy jej omawiaÊ.
Wszystkie wyøej wymienione
bloki s¹ zintegrowane w†uk³adzie
zawartym w standardowej, taniej
obudowie DIP28. Uk³ad LM4832
w†typowych warunkach nie wy-
maga specjalnego ch³odzenia.
Krwiobieg, czyli dlaczego
ST62?
O†ile wybÛr procesora audio
by³ prosty - nie ma na rynku
rÛwnorzÍdnych uk³adÛw innych
producentÛw - o†tyle wybÛr mik-
rokontrolera zarz¹dzaj¹cego prac¹
ca³ego systemu moøe wydawaÊ siÍ
- ale tylko pozornie - dyskusyjny.
D l a c z e g o w i Í c z a s t o s o w a n o
ST62T65?
Po pierwsze jest on relatywnie
tani. Po drugie, integruje w†jednej
strukturze wszystkie peryferia,
ktÛre s¹ niezbÍdne do realizacji
wszystkich za³oøonych funkcji ste-
ruj¹cych. Tak wiÍc wykorzystano
8-bitowy przetwornik C/A PWM,
timer do pomiaru czasu, pamiÍÊ
EEPROM (!), a na pewnym etapie
realizacji takøe przetwornik A/C
(do pomiaru natÍøenia oúwietlenia
zewnÍtrznego), lecz ostatecznie
pomys³ zosta³ zarzucony. Wyko-
rzystano takøe standardowe, cyf-
rowe porty I/O, ktÛrych mikro-
kontroler ma ca³kiem sporo. Ostat-
nim argumentem by³a duøa po-
j e m n o ú Ê p a m i Í c i p r o g r a m u
Możliwości i podstawowe parametry
multimedialnego wzmacniacza 3D
Funkcje standardowe:
✓ urządzenie integruje funkcje przedwzmacnia−
cza, korektora barwy dźwięku oraz wzmacnia−
cza mocy,
✓ możliwe jest odtwarzanie stereofonicznego
dźwięku w standardowy sposób lub z wyko−
rzystaniem efektu “3D”,
✓ wbudowany przełącznik sygnałów pozwala na
odtwarzanie dźwięku z czytnika CD lub karty
dźwiękowej,
✓ zakres regulacji barwy dźwięku (w każdym
pasmie): ±12dB,
✓ moc wyjściowa: 350mW/8
Ω
,
✓ liczba wejść audio: 2 (CD/SC − regulacja
wstępnego poziomu niezależna dla każdego
wejścia),
✓ zacisk na wejściu sygnału z karty dźwiękowej
jest typu chinch oraz szpilkowy,
✓ wejście sygnału z odtwarzacza CD jest typu
szpilkowego,
✓ zasilanie: +5V/15mA i +12V/250mA, pobiera−
ne z zasilacza PC,
✓ wzmacniacz jest wyposażony w elektroniczny
wyłącznik zasilania,
✓ wszystkie nastawy są zapisywane w nieulotnej
pamięci EEPROM i automatycznie odtwarzane
po włączeniu zasilania,
✓ mechaniczna konstrukcja wzmacniacza umoż−
liwia montowanie go w miejscu stacji dyskie−
tek 5,25'’,
✓ do obsługi wszystkich funkcji wzmacniacza
wystarczają dwa manipulatory: obrotowy im−
pulsator cyfrowy (spełnia rolę potencjometra)
i przełącznik Digitast (wybór funkcji),
✓ wbudowany prosty program diagnostyczny
pozwala użytkownikowi wykryć błędy w trans−
ferze danych do układu LM4832.
Funkcje serwisowe:
✓ w przypadku zastosowania wyświetlacza
z podświetlaniem LED możliwe jest ręczne
dobranie jasności świecenia,
✓ zastąpienie potencjometra P1 układem US3
umożliwia elektroniczną regulację kontrastu
wyświetlacza LCD,
✓ w każdym kanale wejściowym można niezależ−
nie ustalić poziom wstępnego tłumienia syg−
nału audio, co ułatwia podłączanie do wzmac−
niacza źródeł o różnych amplitudach sygnału
na wyjściu.
Rys. 2. Konstrukcja regulatora barwy
dźwięku.
Rys. 3. Charakterystyka regulacji
barwy dźwięku.
Rys. 5. Zniekształcenia w funkcji
mocy wyjściowej dla obciążenia
32
Ω
.
Rys. 4. Zniekształcenia w funkcji
mocy wyjściowej dla obciążenia
8
Ω
.
Multimedialny wzmacniacz 3D
45
Elektronika Praktyczna 1/99
Rys. 6. Schemat elektryczny wzmacniacza.
Multimedialny wzmacniacz 3D
Elektronika Praktyczna 1/99
46
(3,8kB), co pozwoli³o na imple-
mentacjÍ we wzmacniaczu drob-
nych ìszaleÒstwî w†systemie ste-
rowania.
DoúÊ anatomii!
Po ìanatomicznymî wyk³adzie
wstÍpnym moøemy przejúÊ do
omÛwienia konstrukcji wzmacnia-
cza. Jego schemat elektryczny
przedstawiono na rys. 6.
£atwo zauwaøyÊ, øe otoczenie
uk³adu LM4832 (US2) jest zgodne
z not¹ aplikacyjn¹ producenta.
Jest to idealny przyk³ad wspÛ³-
czesnego, specjalizowanego uk³a-
du scalonego. Jedyn¹ sensown¹
modyfikacj¹, jakiej moøe dopuúciÊ
siÍ uøytkownik, jest zmiana po-
jemnoúci kondensatorÛw C8..11,
C17 oraz elementÛw tworz¹cych
pÍtlÍ sprzÍøenia ì3Dî - C12, R9,
R10. Zmiana pojemnoúci konden-
satorÛw C8..11 powoduje przesu-
niÍcie úrodkowej czÍstotliwoúci
filtra regulacyjnego barwy tonu.
Zdaniem autora wartoúci tych
elementÛw zosta³y dobrane opty-
malnie, w†zwi¹zku z†czym nie ma
potrzeby ich modyfikacji, ale do
eksperymentÛw oczywiúcie zachÍ-
camy! Nieco bardziej z³oøony jest
dobÛr elementÛw w†pÍtli sprzÍøe-
nia ì3Dî. RezystancjÍ R10 obni-
øono o†ok. 10% w†stosunku do
wartoúci zalecanej, co spowodo-
wa³o pog³Íbienie efektu rozszerze-
nia przestrzeni düwiÍkowej bez
wiÍkszych (zdaniem autora) efek-
tÛw negatywnych. Nie zalecamy
modyfikowaÊ wartoúci rezystora
R9, poniewaø jego zadaniem jest
tylko roz³adowywanie kondensa-
tora C12, co zapobiega powstawa-
niu nieprzyjemnych efektÛw akus-
tycznych podczas w³¹czania i†wy-
³¹czania bloku ì3Dî. Z†tego wzglÍ-
du wartoúÊ rezystancji R9 jest
doúÊ duøa.
Zadanie kondensatora C7 jest
podwÛjne: filtruje bowiem napiÍ-
cie referencyjne dla wszystkich
wewnÍtrznych wzmacniaczy zin-
tegrowanych w†strukturze US2 oraz
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R1, R5, R6, R7, R8: 4,7k
Ω
R2, R3, R4, R11: 3,3k
Ω
R9: 680k
Ω
R10: 18k
Ω
R12: 30
Ω
/0,5W
R13: 0,1
Ω
P1: 10k
Ω
miniaturowy, ceramiczny,
leżący
Kondensatory
C1, C2: 27pF
C3, C4: 3,3nF
C5, C7, C12, C27, C28, C29,
C30, C31, C32, C33: 100nF
C6: 1
µ
F/16V
C8, C9, C10, C11: 8,2nF
C13, C14: 470
µ
F/6,3V
C15, C16: 1
µ
F unipolarne
C17, C18, C19, C20, C21:
1000
µ
F/25V
C22, C23, C24, C34: 10
µ
F/16V
C25: 22
µ
F/16V
C26: 470
µ
F/10V
Półprzewodniki
T1, T2: BC547
T3: BD243 lub podobny
US1: ST62T65B − zaprogramowany
US2: LM4832N
US3: X9313W (opcja − nie
wchodzi w skład kitu)
US4: DS1813 (w obudowie TO−92)
US5: 7805 lub 78M05
Różne
X1: 8MHz
Zl1: stereofoniczne złącze
słuchawkowe do druku 3,5 mm
Zl2: podwójny chinch do druku,
poziomy
Zl3, Zl4:
Zl5: 4−stykowe, męskie złącze
zasilania PC
Prz1: TQ2−5V
IMP1: impulsator ECW1JB24BC0024
firmy Bourns
W1: alfanumeryczny wyświetlacz
LCD 1x16 z podświetlaczem LED,
np. WM−C1601M−YLYc. Możliwe
jest zastosowanie wyświetlacza
bez podświetlenia.
Sw1: przełącznik Digitast
z przyciskiem
JP1: goldpiny 1x3 z jumperem
Radiator dla stabilizatora US5
4 śruby M2,5/5 z nakrętkami
Folia samoprzylepna na płytę
czołową
odpowiada za p³ynne w³¹czanie
wzmacniacza, zapobiegaj¹c powsta-
waniu stukÛw w†g³oúnikach.
Elementy C6 i†R11 zeruj¹ cyf-
row¹ czÍúÊ uk³adu US2 po w³¹-
czeniu zasilania. Podobn¹ rolÍ
spe³nia uk³ad US4, ktÛry zeruje
mikrokontroler zarÛwno po w³¹-
czeniu zasilania, jak i†po zbyt
duøym obniøeniu siÍ wartoúci
napiÍcia zasilaj¹cego. Fakt zasto-
sowania tak zaawansowanego spo-
sobu zerowania mikrokontrolera
wynika z†koniecznoúci zabezpie-
czenia zawartoúci pamiÍci nie-
ulotnej EEPROM, ktÛra jest zin-
tegrowana w†strukturze ST62T65.
Niepoø¹dane, przypadkowe wpisy
do pamiÍci czÍsto wystÍpuj¹ pod-
czas wolnego opadania napiÍcia
zasilaj¹cego po wy³¹czeniu zasi-
lacza. Zjawisko takie jest charak-
terystyczne dla zasilaczy duøej
mocy stosowanych w†PC. Tak
wiÍc dziÍki US4 nastawy zapisane
w†pamiÍci EEPROM s¹ ca³kowicie
bezpieczne.
Prac¹ wzmacniacza zarz¹dza
mikrokontroler ST62T65 (US1).
Argumenty przemawiaj¹ce za sto-
sowaniem tego uk³adu przedsta-
wiono powyøej. Teraz pokrÛtce
omÛwimy jego aplikacjÍ i†oprog-
ramowanie.
KonfiguracjÍ portÛw procesora
US1 ³atwo jest przeanalizowaÊ na
podstawie schematu elektrycznego
z†rys. 6. Trzy najm³odsze linie
portu PC (PC0..2) spe³niaj¹ rolÍ
interfejsu I
2
C. Procesor pracuje
jako Slave systemu. Na rys. 7
pokazano typow¹ ramkÍ danych
przesy³anych t¹ magistral¹. Ponie-
waø procesory ST62 nie maj¹
wbudowanych sprzÍtowych inter-
fejsÛw I
2
C, protokÛ³ transmisji jest
emulowany programowo.
Najstarszy dostÍpny bit portu
PC - PC4 odpowiada za sterowa-
nie przekaünika Prz1. RolÍ bufora
pr¹dowego spe³nia tranzystor T1.
W†modelu zastosowano miniatu-
rowy przekaünik TQ2 firmy NAiS-
Matsushita, ktÛrego cewka jest
Rys. 7. Format ramki danych wpisywanych do LM4832.
Multimedialny wzmacniacz 3D
47
Elektronika Praktyczna 1/99
zabezpieczona diod¹ przeciwprze-
piÍciow¹. Nie ma wiÍc potrzeby
stosowania dodatkowo øadnego ze-
wnÍtrznego elementu zabezpiecza-
j¹cego. Linie PA0..PA3 wykorzys-
tano jako 4-bitow¹ magistralÍ da-
nych do sterowania wyúwietla-
czem W1. Sygna³y steruj¹ce RS,
E†oraz R\!W s¹ generowane przez
fragment portu PB (PB3..5). Pro-
gramowanie sterownika wyúwiet-
lacza poprzez szynÍ 4-bitow¹ po-
zwoli³o ograniczyÊ liczbÍ niezbÍd-
nych po³¹czeÒ pomiÍdzy p³ytk¹
wyúwietlacza i†bazow¹ o†4 i†- co
jest znacznie waøniejsze - zapo-
bieg³o koniecznoúci zastosowania
procesora o†wiÍkszej liczbie wy-
prowadzeÒ. A†kaødy dodatkowy
pin kosztuje...
Do wyprowadzeÒ PA5 i†6†(pra-
cuj¹ jako wejúcia) zosta³y do³¹czo-
ne wyjúcia impulsatora Imp1. Za-
sada dzia³ania tego impulsatora
jest dobrze znana Czytelnikom
úledz¹cym przygotowywane przez
nas projekty. Na wszelki wypadek
na rys. 8 pokazano po raz kolejny
przebiegi charakterystyczne dla
dzia³ania impulsatora. Generalizu-
j¹c moøna stwierdziÊ, øe czÍstot-
liwoúÊ impulsÛw na wyjúciu
A†i†B†daje informacjÍ o†szybkoúci
obracania oúki impulsatora, a†wza-
jemna faza impulsÛw informuje
o†kierunku jej obracania. Rezysto-
ry R6 i†R7 ìpodwieszaj¹î do
plusa zasilania wejúcia procesora,
a†kondensatory C3 i†C4 czÍúciowo
t³umi¹ niepoø¹dane drgania sty-
kÛw impulsatora. Pozosta³a czÍúÊ
zak³ÛceÒ jest eliminowana na dro-
dze programowej.
W†egzemplarzu modelowym za-
stosowano wyúwietlacz LCD
z†podúwietlaczem LED. Pomimo
stosunkowo wysokiej ceny takiego
rozwi¹zania gor¹co je polecamy!
Komfort uøytkowania wzmacnia-
cza z†podúwietlanym wyúwietla-
czem jest nieporÛwnywalnie wiÍk-
szy niø bez podúwietlania.
Poniewaø z†pewnoúci¹
nie dla wszystkich uøyt-
kownikÛw wzmacniacza
duøa jasnoúÊ podúwietla-
cza LED bÍdzie zadowala-
j¹ca, wzmacniacz zosta³
wyposaøony w†elektronicz-
ny regulator jasnoúci. RolÍ
elementÛw wykonawczych
regulatora spe³niaj¹ tran-
zystory T2 i†T3, ktÛre s¹
sterowane przebiegiem
prostok¹tnym z†modulowan¹ sze-
rokoúci¹ (PWM) dodatniego im-
pulsu. CzÍstotliwoúÊ impulsÛw
steruj¹cych jest sta³a i†wynosi ok.
1,3kHz, a†wype³nienie moøna
zmieniaÊ w†zakresie 0,4..25%, co
w†zupe³noúci wystarcza do za-
pewnienia odpowiedniego zakresu
regulacji jasnoúci podúwietlenia.
Stosunkowo duøa czÍstotliwoúÊ
taktowania wynika z†koniecznoúci
znacznego przekroczenia czÍstotli-
woúÊ taktowania matrycy LCD,
poniewaø w†przeciwnym razie
mog³yby powstawaÊ zdudnienia
powoduj¹ce ìp³ywanieî wyúwiet-
lanych napisÛw.
Wyúwietlacz LCD zazwyczaj
wymaga regulacji kontrastu, ktÛr¹
naj³atwiej jest wykonaÊ przy po-
mocy zwyk³ego potencjometra w³¹-
czonego pomiÍdzy plus i†masÍ
zasilania. W†prezentowanym urz¹-
dzeniu przewidziano oczywiúcie
moøliwoúÊ takiej regulacji - za-
pewnia j¹ potencjometr P1. Autor
nie by³by jednak elektronikiem,
gdyby nie podj¹³ prÛby ìzelektro-
nizowaniaî tej regulacji - pos³u-
giwanie siÍ wkrÍtakiem w†erze
wszechobecnych mikrokontrolerÛw
jest przecieø postÍpowaniem
wbrew sztuce! To oczywiúcie
øart... Ale do rzeczy. Poniewaø
bez wiÍkszego trudu s¹ dostÍpne
elektroniczne potencjometry, moø-
liwe jest zast¹pienie nimi ich
mechanicznego odpowiednika.
Widoczny na rys. 6†uk³ad US3
jest w³aúnie alternatyw¹ dla poten-
cjometra P1. Programowanie po³o-
øenia ìsuwakaî potencjometra US3
odbywa siÍ za pomoc¹ pinÛw
PB0..PB2 mikrokontrolera US3.
Moøna oczywiúcie stwierdziÊ, øe
zastÍpowanie taniego potencjometra
jego elektronicznym odpowiedni-
kiem jest pozbawione ekonomicz-
nego sensu. Jest to opinia w†znacz-
nym stopniu prawdziwa, ale zda-
niem autora warto jest siÍgaÊ po
rozwi¹zania najnowsze, zw³aszcza,
øe dostÍp do nich jest coraz
³atwiejszy. Uk³ad X9313 firmy Xi-
cor ma wbudowan¹ nieulotn¹ pa-
miÍÊ po³oøenia suwaka, dziÍki cze-
mu zaprogramowany wspÛ³czynnik
kontrastu jest automatycznie od-
twarzany po w³¹czeniu zasilania.
Drobnego komentarza wymaga
sposÛb sterowania sygna³em !CS
uk³adu US3 - zastosowany obwÛd
gasz¹cy R3, C5 zapobiega przy-
padkowym zmianom po³oøenia su-
waka potencjometra, ktÛre mog¹
wyst¹piÊ po w³¹czeniu zasilania,
podczas konfigurowania portÛw
procesora.
Na tym koÒczymy pierwsz¹
czÍúÊ artyku³u. Za miesi¹c dokoÒ-
czenie, ktÛre poúwiÍcimy omÛwie-
niu montaøu elektrycznego i†me-
c h a n i c z n e g o , u r u c h o m i e n i u
wzmacniacza oraz omÛwimy jego
obs³ugÍ i†programowanie.
Piotr Zbysiński, AVT
Uwaga! W†sk³ad kitu wchodzi
samoprzylepna folia, ktÛra u³atwi
estetyczne wykoÒczenie p³yty czo-
³owej wzmacniacza.
Rys. 8. Przebiegi charakteryzujące pracę
impulsatora.
Multimedialny wzmacniacz 3D
71
Elektronika Praktyczna 2/99
P R O J E K T Y
Multimedialny
wzmacniacz
3D, część 2
kit AVT−491
Montaø i†uruchomienie
MozaikÍ úcieøek jednostron-
nych p³ytek drukowanych wzmac-
niacza multimedialnego przedsta-
wimy na wk³adce w nastÍpnym
numerze EP. Jest ona dostÍpna na
naszej stronie w Internecie w
postaci pliku PDF. Na rys. 9
przedstawiono rozmieszczenie ele-
mentÛw na p³ytkach drukowa-
nych. Na rysunku tym nie poka-
zano dwÛch dodatkowych p³ytek
drukowanych, ktÛre spe³niaj¹ rolÍ
úcianek bocznych wzmacniacza.
Przed rozpoczÍciem montaøu
naleøy zdecydowaÊ, ktÛra z†wersji
bÍdzie montowana (z elektronicz-
n¹ regulacj¹ kontrastu, czy bez
niej). Montaø wzmacniacza naleøy
rozpocz¹Ê od wlutowania zworek
ze srebrzanki i†pozosta³ych ele-
mentÛw w†p³ytkÍ g³Ûwn¹. Uk³ady
scalone w†obudowach DIP naleøy
w³oøyÊ w†podstawki, a†do stabili-
zatora US5 naleøy przykrÍciÊ ra-
diator.
Nieco bardziej skomplikowany
jest montaø p³ytki czo³owej. Po-
miÍdzy p³ytkÍ modu³u wyúwiet-
lacza LCD a†p³ytkÍ czo³ow¹ nale-
øy za³oøyÊ podk³adki dystansowe
(izolacyjne!) o†gruboúci 2†mm na
úruby mocuj¹ce. Po przymocowa-
niu wyprowadzenia wyúwietlacza
³¹czymy z†p³ytk¹ czo³ow¹ za po-
moc¹ krÛtkich odcinkÛw srebrzan-
ki. W†przypadku zastosowania wy-
úwietlacza z†podúwietleniem LED
naleøy pamiÍtaÊ takøe o†do³¹cze-
niu dwÛch wyprowadzeÒ pod-
úwietlacza.
Kolejnym krokiem jest montaø
impulsatora Imp1, prze³¹cznika
Sw1 oraz kondensatorÛw C33
i†C34. Kondensator C34 jest mon-
towany od strony lutowania!
Teraz moøemy przygotowaÊ do
montaøu p³ytki boczne. Wykonane
s¹ w†nich otwory, ktÛre s³uø¹ do
mocowania wzmacniacza w†obu-
dowie komputera. Otwory te nie
s¹ niestety gwintowane, niezbÍd-
ne jest wiÍc wlutowanie nakrÍtek
o†úrednicy gwintu 3..4 mm. Moø-
na takøe (tak zrobiono w†egzem-
plarzu modelowym) wykonaÊ wo-
kÛ³ kaødego z†otworÛw bazowych
cztery otworki o†úrednicy 2..3 mm
W†drugiej (i ostatniej!)
czÍúci artyku³u poúwiÍconego
multimedialnemu
wzmacniaczowi z†efektem
ì3Dî skupimy siÍ na
omÛwieniu jego obs³ugi
i†programowania. Podamy
takøe wskazÛwki, ktÛre warto
uwzglÍdniÊ podczas montaøu.
Multimedialny wzmacniacz 3D
Elektronika Praktyczna 2/99
72
ktÛrego zadaniem jest ìodpytanieî
procesora audio o†potwierdzenie
odbioru danych.
Na rys. 11 przedstawiono wi-
dok kompletnej, przyk³adowej
ramki danych (adres + nastawy),
przesy³anej przez mikrokontroler
do procesora audio. GÛrny prze-
bieg odpowiada sygna³owi SCL,
dolny SDA. Czas transferu takiej
porcji danych wynosi ok. 1,31 ms
i†jest ³atwy do obserwacji takøe
na oscyloskopach analogowych.
Obs³uga wzmacniacza
Wzmacniacz ma wbudowane
dwa tryby obs³ugowe:
✓ Standardowy: regulacje barwy
düwiÍku, g³oúnoúci, balansu,
prze³¹czanie ìStereo/3Dî, wybÛr
aktywnego wejúcia i wy³¹czanie.
Jest on domyúlnie ustawiany
i † p r z y p o m o c y
m³otka (ale delikat-
nie!) wbiÊ w†nie
stolarskie nakrÍtki
k³owe. Jest to roz-
wi¹zanie bardzo
niezawodne i†³atwe
w†wykonaniu.
Ostatnim i†naj-
trudniejszym eta-
p e m
m o n t a ø u
wzmacniacza jest
przylutowanie p³y-
tek bocznych i†p³yt-
ki przedniej do
p³ytki g³Ûwnej. Jest
to etap wymagaj¹cy
duøej precyzji, nie
naleøy wiÍc zbyt-
nio siÍ spieszyÊ!
Zaczynamy od
przylutowania p³yt-
ki przedniej. Na
stronie opisu (ele-
mentÛw) zaznaczo-
no delikatnymi li-
niami optymaln¹
wysokoúÊ usytuo-
wania p³ytki g³Ûw-
nej. Wzajemne u³o-
øenie tych p³ytek
wskazuj¹ punkty
lutownicze, ktÛre
zastÍpuj¹ z³¹cze.
Przed zlutowaniem
p³ytek ze sob¹ na-
leøy jeszcze spraw-
dziÊ, czy s¹ one do
siebie prostopad³e.
Kolejnym kro-
kiem jest przyluto-
wanie p³ytek stano-
wi¹cych úcianki boczne. Przy ich
montaøu pomocne bÍd¹ niewiel-
kie otwory wykonane w†dolnej
czÍúci p³ytki. Moøna przez nie
przewlec kawa³ki grubej srebrzan-
ki, ktÛrej wystaj¹ce koÒce bÍd¹
stanowi³y punkt odniesienia.
Doúwiadczenia zebrane pod-
czas montaøu wykaza³y, øe naj-
lepsze efekty daje montaø metod¹
ìdrobnych krokÛwî. Nie naleøy
wiÍc od razu pokrywaÊ wszyst-
kich punktÛw mocuj¹cych duø¹
iloúci¹ cyny, poniewaø utrudni
to, lub wrÍcz uniemoøliwi wpro-
wadzenie ewentualnych popra-
wek.
Estetyczne wykoÒczenie p³yty
czo³owej (w egzemplarzu mode-
lowym wykorzystano standardo-
w¹, plastykow¹ zaúlepkÍ po sta-
cji 5,25") u³atwi folia z†nadru-
kiem, ktÛra wchodzi w†sk¹d ze-
stawu.
Uruchomienie zestawu jest sto-
sunkowo ³atwe, a†to dziÍki pro-
cedurze diagnostycznej zapisanej
w†programie mikrokontrolera. Je-
øeli z†jakichú powodÛw transmisja
danych do uk³adu LM4832 nie
przebiega poprawnie (brak sygna-
³u potwierdzenia ACK), na wy-
úwietlaczu LCD pojawi siÍ napis
ìi2c TX/RX ERRORî. Jeøeli po
w³¹czeniu zasilania na wyúwiet-
laczu nie pojawia siÍ øaden napis,
naleøy zmieniÊ po³oøenie suwaka
potencjometru regulacji kontrastu.
Na rys. 10 przedstawiono obraz
ekranu oscyloskopu podczas trans-
misji bajtu danych. Transmisja
zaczyna siÍ od standardowego dla
I
2
C warunku startu, a koÒczy
dziewi¹tym taktem zegarowym,
Rys. 9. Rozmieszczenie elementów na płytkach drukowanych.
Multimedialny wzmacniacz 3D
73
Elektronika Praktyczna 2/99
Rys. 10. Transfer bajtu adresowego z warunkiem
startu i znakiem ACK.
zawsze po w³¹czeniu zasilania
wzmacniacza.
✓ Serwisowy: regulacje kontrastu
wyúwietlacza LCD, jaskrawoúci
podúwietlenia, wspÛ³czynniki
wstÍpnego t³umienia sygna³u na
wejúciu SC oraz CD. W†ten tryb
moøna wejúÊ tylko po wy³¹cze-
niu wzmacniacza, naciúniÍciu
przycisku Sw1 i†w³¹czeniu za-
silania.
W†trybie standardowym wybÛr
funkcji jest moøliwy
p r z y c i s k i e m S w 1 .
Kaødorazowe jego na-
ciúniÍcie powoduje
przejúcie do kolejnej
funkcji regulacyjnej.
Na rys. 12 przedsta-
w i o n o
ì p Í t l Í î
uaktywnionych funk-
cji, po ktÛrej moøe
kr¹øyÊ uøytkownik.
Zapis aktualnych na-
staw do nieulotnej pa-
miÍci EEPROM nastÍ-
puje zawsze po ok.
6†sekundach od mo-
mentu zakoÒczenia
ich regulacji. Wtedy
teø na wyúwietlaczu
pojawia siÍ komuni-
kat o†bieø¹cej nasta-
wie g³oúnoúci.
Na rys. 13 przed-
stawiono ìpÍtlÍî pro-
cedur serwisowych.
Wyjúcie z†nich jest
moøliwe po d³uøszym
wciúniÍciu przycisku
Sw1, jeøeli na wy-
úwietlaczu pojawi siÍ
komunikat ìInput level
Rys. 11. Widok kompletnej ramki adresu i danych.
Rys. 12. Pętla procedury standardowej obsługi wzmacniacza.
Multimedialny wzmacniacz 3D
Elektronika Praktyczna 2/99
74
Rys. 13. Pętla procedury serwisowej.
@CDî. Celem regulacji t³umienia
sygna³u na wejúciach CD i†SC jest
umoøliwienie wspÛ³pracy wzmac-
niacza ze ürÛd³ami sygna³u o†rÛø-
nych amplitudach. WspÛ³czynniki
t³umienia zadane przez uøytkow-
nika bÍd¹ automatycznie wywo³y-
wane po wybraniu wejúcia.
Aktualne wartoúci nastaw ser-
wisowych nie s¹ pokazywane na
wyúwietlaczu. Jedynie skrajne po-
zycje regulacji jaskrawoúci pod-
úwietlenia mikrokontroler sygnali-
zuje zapalaj¹c znak ì!î na skraj-
nym prawym polu wyúwietlacza.
Mikrokontroler nie sprawdza, czy
uøytkownik zastosowa³ potencjo-
metr elektroniczny, czy standar-
dowy. Tak wiÍc pozycja w†menu
serwisowym ìLCD contrast U/Dî
jest zawsze aktywna. Zapis na-
staw serwisowych do pamiÍci
EEPROM nastÍpuje natychmiast
po wyjúciu z†menu serwisowego.
Od tego momentu bÍd¹ one sta-
nowi³y punkt odniesienia dla
wszelkich procedur regulacyjnych.
DoúÊ nietypowo rozwi¹zano
w³¹czanie i†wy³¹czanie wzmacnia-
cza. Wy³¹czenie wzmacniacza na-
stÍpuje automatycznie po ok. 6†se-
kundach od ustawienia minimal-
nej g³oúnoúci ìVolume: -62dBî.
Stan wy³¹czenia jest sygnalizowa-
ny wyúwietleniem komunikatu
ì**** OFF ****î. Mikrokontroler
p³ynnie gasi podúwietlenie wy-
úwietlacza i†wyúwietla komunikat
ìPress buttonî, wskazuj¹c jedno-
czeúnie przesuwaj¹c¹ siÍ strza³k¹
przycisk Sw1. WciúniÍcie przycis-
ku powoduje ìobudzenieî siÍ
wzmacniacza, potwierdzone ko-
munikatem ìI†am waking up!î.
W†standardowym trybie pracy,
na dwÛch polach z†prawej strony
wyúwietlacza LCD s¹ wyúwietlane
dwa symbole okreúlaj¹ce:
✗ Aktywne wejúcie (stylizowane
symbole ìSCî lub ìCDî) - wy-
úwietlany na skrajnym prawym
polu wyúwietlacza.
✗ Rodzaj przestrzeni düwiÍkowej
(stylizowane ì3Dî lub dwa kÛ³-
ka, czyli znak ìStereoî). Jest on
wyúwietlany na trzecim polu od
prawej strony.
DziÍki zastosowaniu takiego
sposobu komunikacji z†uøytkow-
nikiem, na wskaüniku LCD znaj-
duje siÍ zawsze pe³na informacja
o†konfiguracji wzmacniacza.
Piotr Zbysiński, AVT