Mikser audio ze sterowaniem cyfrowym.pdf
(
946 KB
)
Pobierz
Mikser audio ze sterowaniem cyfrowym, cz. 1, AVT-490
Mikser audio ze sterowaniem cyfrowym
Mikser audio
ze sterowaniem
cyfrowym, część 1
kit AVT−490
Tym razem w†îProjekcie
z†ok³adkiî siÍgnÍliúmy po
niezwykle interesuj¹cy uk³ad
scalony firmy Analog Devices
- SSM2163. Na bazie tego
uk³adu powsta³ 8-kana³owy
mikser audio, o†bardzo
dobrych parametrach
akustycznych.
NajwiÍksz¹ zalet¹ tego
miksera jest to, øe
zastosowane w†nim
potencjometry nigdy nie bÍd¹
trzeszczeÊ, co jest najwiÍksz¹
zmor¹ discjockeyÛw.
W†pierwszej czÍúci artyku³u
przedstawimy konstrukcjÍ
urz¹dzenia, w†kolejnej sposÛb
jego komputerowego
sterowania.
Konstrukcja urz¹dzenia, ktÛre
prezentujemy w†artykule, jest bar-
dzo prosta. Schemat blokowy mik-
sera z†cyfrowym sterowaniem
przedstawiono na
rys. 1
. BÍdzie
pomocny w†wyjaúnieniu zasady
dzia³ania urz¹dzenia.
W†odrÛønieniu od analogo-
wych konsol mikserskich, w†na-
szym mikserze potencjometry tyl-
ko poúrednio wp³ywaj¹ na amp-
litudÍ sygna³u danego kana³u,
tzn. sygna³ øadn¹ drog¹ audio nie
ìprzechodziî przez nie. Spe³niaj¹
one natomiast rolÍ ürÛde³ napiÍÊ
odniesienia, ktÛrych wartoúÊ nie-
sie informacjÍ o†poø¹danym stop-
niu t³umienia sygna³u. NapiÍcia
z†suwakÛw oúmiu potencjomet-
rÛw s¹ do³¹czone do wejúÊ portu
mikrokontrolera, ktÛre skonfigu-
rowano jako wejúcia analogowe
wewnÍtrznego przetwornika A/C.
Mikrokontroler kolejno mierzy
wszystkie napiÍcia, a nastÍpnie
szeregowo wysy³a odpowiednie
s³owo steruj¹ce do scalonej kon-
soli mikserskiej - uk³adu
SSM2163. WewnÍtrzne t³umiki
tego uk³adu wp³ywaj¹ na ampli-
tudÍ sygna³Ûw podawanych na
wejúcie wzmacniacza sumuj¹ce-
go, ktÛry stanowi integraln¹ czÍúÊ
uk³adu SSM2163.
Rys. 1. Sposób sterowania układu SSM2163.
42
Elektronika Praktyczna 2/99
P R O J E K T Y
Mikser audio ze sterowaniem cyfrowym
Tab. 1.
Wejście W
Dołącz
Numer W
Współczynnik
(adres z†informacj¹ o†do³¹czeniu
do kana³Ûw, dane), ktÛrych cha-
rakterystykÍ zawarto w†
tab. 1
.
Wartoúci wspÛ³czynnika t³umie-
nia, w†zaleønoúci od wartoúci za-
pisanej na szeúciu m³odszych bi-
tach bajtu danej, przedstawiono
w†
tab. 2
.
Interfejs szeregowy uk³adu
SSM2163 moøe wspÛ³pracowaÊ
z†mikrokontrolerem na dwa spo-
soby:
- jako interfejs 3-przewodowy
(sygna³y
!WRITE
i†
!LOAD
po³¹-
czone razem) -
rys. 4
;
- jako interfejs 4-przewodowy
z†rozdzielonymi fazami zapisu
bajtu i†jego przes³ania do odpo-
wiedniego rejestru -
rys. 5
.
Na
rys. 6
przedstawiono sche-
mat najbardziej interesuj¹cego,
z†punktu widzenia programisty,
fragmentu cyfrowego interfejsu
uk³adu SSM2163. DziÍki szerego-
wemu wyjúciu (
SDO
) jest moøliwe
szeregowe ³¹czenie wielu takich
uk³adÛw ze sob¹, co u³atwia
konstruowanie konsol mikserskich
o†bardziej skomplikowanej archi-
tekturze i†wiÍkszych, niø w†na-
szym przypadku, moøliwoúciach.
Urz¹dzenie sk³ada siÍ z†dwÛch
zasadniczych czÍúci:
- g³Ûwnego modu³u miksera z†za-
silaczem, wzmacniaczem mocy,
cyfrowym potencjometrem i†mik-
rokontrolerem steruj¹cym (sche-
mat na
rys. 7
);
- modu³u wskaünika wysterowa-
nia (schemat elektryczny przed-
stawiono na
rys. 8
).
Zadanie mikrokontrolera US1
jest bardzo proste - odczytuje
kolejno napiÍcie na analogowych
wejúciach
CH1..8
(port
PB
) i†po
do
wejścia
tłumienia (tab. 2)
kanału
CH1 1 x x L R 0 0 0 0 x D5 D4 D3 D2 D1 D0
CH2 1 x x L R 0 0 1 0 x D5 D4 D3 D2 D1 D0
CH3 1 x x L R 0 1 0 0 x D5 D4 D3 D2 D1 D0
CH4 1 x x L R 0 1 1 0 x D5 D4 D3 D2 D1 D0
CH5 1 x x L R 1 0 0 0 x D5 D4 D3 D2 D1 D0
CH6 1 x x L R 1 0 1 0 x D5 D4 D3 D2 D1 D0
CH7 1 x x L R 1 1 0 0 x D5 D4 D3 D2 D1 D0
CH8 1 x x L R 1 1 1 0 x D5 D4 D3 D2 D1 D0
W − oznacza bit wskazujący bajt adresowy (=1) lub danych (=0)
Jeżeli bit L lub R jest ustawiony na 1, adresowane wejście jest dołączone do wskazanego nim
wyjścia.
Po krÛtkiej analizie tego opisu
moøna stwierdziÊ, øe zastosowany
w†urz¹dzeniu proces sterowania
jest jak ìmas³o maúlaneî, ponie-
waø analogowe wielkoúci (po³oøe-
nie suwaka potencjometru, war-
toúÊ napiÍcia na nim) s¹ przetwa-
rzane na postaÊ cyfrow¹ po to,
aby w†uk³adzie SSM2163 ponow-
nie zosta³y zamienione na ìpra-
wieî analogow¹ wielkoúÊ, czyli
amplitudÍ sygna³u na wyjúciu. Na
pierwszy rzut oka takie operacje
nie maj¹ g³Íbszego sensu, lecz nie
bez powodu Analog Devices wy-
myúli³ uk³ad SSM2163.
Opis miksera
Objaúnienia rozpoczniemy od
skrÛtowego omÛwienia dzia³ania
uk³adu SSM2163, ktÛry jest naj-
waøniejszym elementem miksera.
Jego schemat blokowy przedsta-
wiono na
rys. 2
.
Podstawowym blokiem uk³adu
SSM2163 s¹ programowalne, 64-
pozycyjne t³umiki rezystancyjne
(DCA), do³¹czone do matrycy
prze³¹czaj¹cej sygna³y audio i†-
dalej - dwÛch wzmacniaczy su-
muj¹cych. Uproszczony schemat
toru audio pokazano na
rys. 3
.
Uk³ad SSM2163 ma 8†wejúÊ
dla sygna³u audio, ktÛre moøna
do³¹czaÊ (w dowolnej
kombinacji) do dwÛch
wyjúÊ, dziÍki czemu ope-
rator konsoli miksuj¹cej
ma ogromn¹ swobodÍ
projektowania przestrze-
ni düwiÍkowej. Wszyst-
kie nastawy s¹ wpisywa-
ne do uk³adu SSM2163
poprzez szynÍ szeregow¹
w†8-bitowych pakietach
Rys. 2. Schemat blokowy układu SSM 2163.
Rys. 3. Budowa pojedynczego toru audio.
Elektronika Praktyczna 2/99
43
Mikser audio ze sterowaniem cyfrowym
Tab. 2. Wartości współczynnika tłumie−
nia w zależności od stanu bitów D5..0.
Tłumienie D5 D4 D3 D2 D1 D0
B 000000
1 B 000001
2 B 000010
3 B 000011
Rys. 4. 3−przewodowe sterowanie układem SSM2163.
−62 dB 111110
−63 dB 111111
Rys. 5. 4−przewodowe sterowanie układem SSM2163.
dwukana³owego wskaünika z†pro-
gramowanym
peak-holdem
oraz
skomplikowanym uk³adem steru-
j¹cym matrycÍ LED. DziÍki zasto-
sowaniu systemu z³oøonego mul-
tipleksowania, 24 diody úwiec¹ce
sterowane s¹ przez zaledwie 10
wyprowadzeÒ!
Potencjometry P3 i†P4 s³uø¹ do
wyskalowania wskaünika. Zmiana
wartoúci elementÛw C52, R4 oraz
C53, R5 wp³ywa na sta³¹ czasow¹
podtrzymania wskazania szczyto-
wej wartoúci sygna³u. Moøna j¹
dobraÊ zaleønie od indywidual-
nych upodobaÒ.
Prze³¹czniki Sw1 i†Sw2 s³uø¹
do regulacji g³oúnoúci na wyjúciu
wzmacniacza monitoruj¹cego US4,
ktÛry znajduje siÍ na p³ytce ba-
zowej.
przetworzeniu przez wewnÍtrzny
przetwornik 8-bitowy na postaÊ
cyfrow¹, nieco obrobione dane
wysy³a szeregowo do uk³adu US2.
RolÍ 3-przewodowego interfejsu
szeregowego spe³niaj¹ wyprowa-
dzenia
PA0..2
.
Sygna³y analogowe do³¹czane
s¹ do wejúÊ
V
IN1..8
miksera. Sk³a-
dow¹ sta³¹ napiÍcia wejúciowe-
go separuj¹ kondensatory elek-
trolityczne C38..45. Poniewaø
uk³ad US2 jest zasilany niesy-
metrycznie napiÍciem +5V, ko-
nieczne by³o spolaryzowanie je-
go wejúÊ napiÍciem ìsztucznego
zeraî, ktÛre znajduje siÍ na
wyjúciu
ACOM
(po³¹czenie
ACOM
z mas¹ analogow¹
AGND
). WartoúÊ napiÍcia na
tym wyjúciu jest rÛwna po³owie
napiÍcia zasilania.
Sygna³y z†wyjúÊ wzmacniaczy
sumuj¹cych uk³adu US2 podawa-
ne s¹ na z³¹cze Zl7 oraz na
wejúcie cyfrowego potencjometru
US3 i na wejúcia wtÛrnikÛw na-
piÍciowych US6. Zadaniem uk³a-
du US6 jest odseparowanie obwo-
dÛw wyjúciowych US2 od wejúÊ
wskaünika wysterowania, ponie-
waø generuje on doúÊ duøe za-
k³Ûcenia o†czÍstotliwoúciach akus-
tycznych.
Uk³ad US3 pracuje w†trybie
stereofonicznym, z†wy³¹czon¹ re-
gulacj¹ balansu. Do zaciskÛw wir-
tualnych suwakÛw potencjomet-
rÛw US3 do³¹czone s¹ potencjo-
metry P1 i†P2, ktÛre s³uø¹ do
ustalenia maksymalnego poziomu
sygna³u na wyjúciu wzmacniacza
mocy US4. Uk³¹d ten spe³nia rolÍ
wzmacniacza monitoruj¹cego syg-
na³y z†wyjúÊ
VOUTR
i†
VOUTL
miksera US2. Do jego wyjúÊ moø-
na do³¹czyÊ s³uchawki lub zestaw
g³oúnikowy o†impedancji mini-
mum 4
.
Jak ³atwo zauwaøyÊ na sche-
macie z†rys. 7, doúÊ znacznie
rozbudowano system zasilania
miksera. Praktycznie kaødy uk³ad
jest zasilany z†osobnego stabiliza-
tora, dziÍki czemu zminimalizo-
wano moøliwoúÊ powstania zak³Û-
ceÒ w†przetwarzanym sygnale. Po-
niewaø modu³ wskaünika pozio-
mu pracuje w†sposÛb dynamiczny
(diody LED sterowane s¹ multi-
pleksowo), w†jego liniÍ zasilaj¹c¹
w³¹czono d³awik L1, ktÛry mini-
malizuje sk³adow¹ zmienn¹ zak³Û-
ceÒ. DziÍki zastosowaniu na wej-
úciu zasilania mostka prostowni-
czego w†uk³adzie Graetza, polary-
zacja do³¹czonego napiÍcia moøe
byÊ dowolna.
Wyprowadzenia zaznaczone na
rys. 7 ramk¹ z†szarym wype³nie-
niem s³uø¹ do po³¹czenia modu³u
bazowego ze wskaünikiem wyste-
rowania. Zastosowano w†nim in-
teresuj¹cy uk³ad steruj¹cy, s³abo
znany w†naszym kraju produkt
firmy
Rohm
- BA6822. Integruje
on w†sobie wszystkie elementy
Oprogramowanie
mikrokontrolera
Oprogramowanie steruj¹ce pra-
c¹ mikrokontrolera jest - dziÍki
zastosowaniu mikrokontrolera
ST62T10 - bardzo proste (
list. 1
).
Autor za³oøy³, øe uk³ad SSM2163
bÍdzie pracowa³ jako mikser 8-
kana³owy, przy czym sygna³ z†kaø-
dego wejúcia moøe pojawiÊ siÍ na
obydwu wyjúciach tego uk³adu.
Nic nie stoi na przeszkodzie, aby
za³¹czony program dostosowaÊ do
w³asnych potrzeb, nieco go mo-
dyfikuj¹c.
Rys. 6. Struktura rejestrów układu
SSM2163.
44
Elektronika Praktyczna 2/99
Mikser audio ze sterowaniem cyfrowym
Rys. 7. Schemat elektryczny miksera (płytka audio).
Elektronika Praktyczna 2/99
45
Mikser audio ze sterowaniem cyfrowym
Rys. 8. Schemat elektryczny wskaźnika wysterowania.
Program pracuje w†pÍtli zaczy-
naj¹cej siÍ etykiet¹
start
i steruje
pomiarem napiÍcia na kolejnych
wejúciach analogowych portu
PB
.
Po kaødym pomiarze informacja
o†po³oøeniu suwaka odpowiednie-
go potencjometru jest wysy³ana
do uk³adu SSM2163. Za transfer
adresu (jest on zapisany w†rejes-
trze
adres
) i†danej (zapisana w†
da-
ta
) odpowiada procedura
send
.
Przed jej wywo³aniem program
wykonuje prost¹ konwersjÍ wyni-
ku pomiaru za pomoc¹ procedury
rotate
. ObrÛbka wyniku pomiaru
polega na usuniÍciu jego dwÛch
najm³odszych bitÛw (rejestr da-
nych uk³adu SSM2163 jest 6-
bitowy) i†przesuniÍciu pozosta³ych
bitÛw na szeúÊ m³odszych pozycji.
NastÍpnie dwa najstarsze bity s¹
zerowane (instrukcja
andi
a,00111111b
), dziÍki czemu bajt
w†
data
ma wymagany przez
SSM2163 format bajtu danej.
drug¹ (widok na zdjÍciu), w†czym
bÍd¹ pomocne otwory montaøo-
we. Do prawid³owego zmontowa-
nia niezbÍdne bÍd¹ tulejki dys-
tansowe. P³ytki naleøy po³¹czyÊ
ze sob¹ elektrycznie w†szeúciu
oznaczonych punktach, przy po-
mocy odcinkÛw srebrzanki (w
WYKAZ ELEMENTÓW
Płytka bazowa
US8, US9: 78L05
M1: 1A/50V
Różne
L1: 22mH (lub rezystor ok. 20
Ω
R2, R3: 100
)
− miniaturowe
potencjmetry ceramiczne, stojące
P5..P12: 10k
X1: 8MHz
Zl1: złącze zasilania do druku
Zl2: stereofoniczne gniazdo
słuchawkowe do druku (minijack)
Zl3..7: podwójne złącza
Cinch
do
druku
/A − potencjometry
suwakowe
Kondensatory
C1: 1000
F/25V
C6, C7, C8, C9, C10, C13, C14,
C16, C17, C20, C22, C23, C46:
100nF
C2, C3, C21: 470
Wskaźnik wysterowania
Rezystory
P2, P3: 10k
F/16V
Ω
R6, R7, R8, R9, R10, R11: 270
F/16V
C5, C15, C38, C39, C40, C41,
C42, C43, C44, C45: 10
F/16V
C12, C19, C26, C27, C28, C29:
100
R12, R13, R14, R15: 2,2k
Kondensatory
C47: 100nF
C48, C49: 100
Montaø i†uruchomienie
Mikser zmontowano na dwÛch
p³ytkach drukowanych, ktÛrych
widok przedstawiono na wk³adce
wewn¹trz numeru. Na
rys. 9
znajduje siÍ schemat montaøowy
p³ytki bazowej, a†na
rys. 10
p³ytki
wskaünikÛw. Montaø elementÛw
na p³ytkach nie jest zbyt skom-
plikowany. Warto zastosowaÊ pod-
stawki pod uk³ady scalone. Trud-
noúÊ moøe sprawiÊ zdobycie pod-
stawki dla uk³adu BA6822, ponie-
waø jego wyprowadzenia maj¹
nietypowy raster.
Po wlutowaniu elementÛw,
p³ytki s¹ montowane jedna nad
F/16V
C18: 22
F/16V
F/16V
C24, C25: 220
C50, C51: 2,2
F/16V
F/16V
C30, C31: 220nF
C32, C33: 30pF
C34, C35: 470nF
C36, C37: 2,2
C52, C53: 22
F/16V
F/16V
C54: 10nF
Półprzewodniki
US10: BA6822
US11: 78L05
T1, T2, T3, T4: BC558
D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8,
D9, D10, D11, D12, D13, D14,
D15, D16, D17, D18, D19, D20,
D21, D22, D23, D24: LED
(prostokątne)
Różne
Sw1, Sw2: Digitast
Półprzewodniki
US1: ST62T10HWD lub ST62T10C
(zaprogramowany)
US2: SSM2163
US3: DS1802
US4: TEA2025B
US5: DS1813
US6: LM358 lub podobny
US7: 78L10
46
Elektronika Praktyczna 2/99
Rezystory
R1: 4,7k
P1, P2: 10k
Ω
R4, R5, R16: 39k
C4, C11: 47
Plik z chomika:
tomekrostalsk
Inne pliki z tego folderu:
Wzmacniacz sterofoniczny 2x22W z ukladem TDA1554.pdf
(332 KB)
Wzmacniacz sluchawkowy wysokiej jakosci TDA7233.pdf
(2231 KB)
Wzmacniacz sluchawkowy do sluchawek wysokoohmowych.pdf
(207 KB)
Wzmacniacz multimedialny do PC.pdf
(986 KB)
Wzmacniacz mocy z ukladem TDA2030...51.pdf
(564 KB)
Inne foldery tego chomika:
▶ FILMY 2011
▶ FILMY 2012
• Katalog elementów SMD
• Poradniki itp (1234)
• Schematy spawarek
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin