СЕЛЕКТОРЫ ВХОДНЫХ СИГНАЛОВ

На вход современного звуковоспроизводящего комплекса подают сиг­налы от самых разных источников звуковых программ, таких как электрофон, магнитофон, тюнер, радиоприемник, радиотрансляционная сеть, телевизор, мик­рофон и др. Каждый из источников подключают к усилителю с помощью отдель­ного разъема. Как правило, для этого используют унифицированные штепсель­ные соединители ОНЦ-ВГ-4-5/16-Р ,(прежнее название СГ-5) и ОНЦ-ВГ-4-5/16-В (прежнее название СШ-5). Разводка цепей в них унифицирована и осуществля­ется в соответствии с ГОСТ 12368 — 68, учитывающим международные нормы.

На вход предварительного усилителя звуковой сигнал с входных разъе-ков поступает через селектор входного сигнала, назначение которого — избира­тельное подключение на вход усилителя 34 выбранного слушателем источника звуковой программы. Часто с помощью селектора коммутируют источники зву­ковых сигналов, чтобы обеспечить запись на магнитофон, наложение сигна­лов с микрофона на отдельные звуковые программы и т. д.

В селекторах входного сигнала используются механические или электрон­ные коммутаторы. Механические коммутаторы проще по конструкции, не име­ют нелинейных цепей. Однако их громоздкость, расположение органов управле­ния и коммутации вдали от переключаемых малосигнальных цепей, дребезг кон­тактов создают большие проблемы в получении хорошей помехозащищенности и минимума наводок. К тому же они являются источником тресков и щелчков. Для электронных коммутаторов свойственно разделение органов управления и комму­тации и разнесение их в пространстве, что предоставляет конструктору большую свободу в компоновке проектируемого аппарата, позволяет приблизить элементы коммутации непосредственно к переключаемым малосигнальным цепям и входам предварительных чувствительных каскадов усилителя, упрощает настройку ком­мутируемых цепей.

Исполнительные устройства электронных коммутаторов могут быть выпол­нены как на электромагнитных реле, так и на чисто электронных узлах, постро­енных на аналоговых переключателях (например, на микросхеме К564КТЗ) или мультиплексерах аналоговых сигналов (например, на К564КШ, К564КП2 и т.п.) или на полевых транзисторах. В случае применения электромагнитных реле кон­струкция получается громоздкой и дорогой, а когда используются электронные узлы, возникают проблемы, связанные с прохождением слабых сигналов через нелинейные элементы.

Цепи управления аналоговым переключателем строятся либо на базе ме­ханического переключателя, либо на базе цифровых микросхем.

При конструировании селекторов входных сигналов стремятся уменьшить переходные помехи, т. е. просачивание сигнала из одного канала в другой. Для высококачественного звуковоспроизведения достаточно получить затухание пе­реходных помех примерно 50 дБ на частоте 1 кГц. Затухание измеряют как отно­шение выходного напряжения селектора к напряжению другого, неподключен­ного канала.

Общим показателем качества селекторов входных сигналов также является число коммутируемых источников сигналов. Кроме того, каждому типу селекто­ра (механическому или электронному) присущи свои технические характеристи­ки. Они приводятся при описании конкретной схемы.

Селектор входных сигналов на переключателе галетного типа.Рассматри­ваемый селектор позволяет подключать до шести источников звуковых программ (из них два проигрывателя и два магнитофона), вести перезапись с магнитофо­на на магнитофон или записывать любую из программ на два магнитофона с одновременным ее прослушиванием.

Принципиальная схема одного канала селектора входных сигналов приве­дена на рис. 9. Сигнал с одного из разъемов XS1 — XS4 поступает на переключатель источников программ SA1. Узел А1 корректирует АЧХ, если усилитель соединяется с электромагнитной головкой звукоснимателя. К разъемам XS5, XS6 подключают два магнитофона как на запись, так и на воспроизведение. При наличии у них сквозного тракта переключатель SA2 позволяет прослушивать через усилитель записываемую программу или уже сделанную запись (так на­зываемый режим «мониторинг»). Переключателем SA3 коммутируют магнитофо­ны в режиме «Запись». Они либо соединяются с разъемами XS1 — XS4 (и ведет­ся запись любой из программ), либо между собой (при перезаписи). Переклю­чателем SA4 устанавливают режим работы усилителя «Стерео» или «Моно». Резистор R5 уменьшает взаимное влияние каналов при их параллельном вклю­чении в режиме «Моно».

В качестве входных разъемов можно использовать пятиконтактные штепсель­ные соединители ОНЦ-ВГ-4-5/16-Р или ОНЦ-КГ-4-5/16-Р, предназначенные для печатного монтажа. Для переключателей входов и рода работ практически можно использовать любые имеющиеся галетные переключатели, например, ти­па пгз.

Селектор входных сигналов: на кнопочных переключателях типа П2К. В се­лекторах входных сигналов широко используются переключатели П2К. В ка­честве примера на рис. 10 приведена схема одного из них. Этот селектор по­зволяет подключить четыре источника звуковых программ и вести запись лю­бой программы на магнитофон с одновременным прослушиванием либо самого источника сигнала, либо фонограммы с магнитофона. Предусилитель-корректор для магнитного звукоснимателя А1 включен между входным разъемом XS1 и переключателем SB1.1. Через контакты переключателей SB1.2 и SB1.3 входные сигналы соответственно с разъемов XS2 и XS3 поступают на вход основного усилителя. К разъему XS4 подключают магнитофон как в режиме записи, так к воспроизведения. Переключателем SB2 подают на усилитель любую из зву­ковых программ, выбранную переключателем SB1 и поступающую одновременно для записи в магнитофон, или с магнитофона в режиме воспроизведения. Пе­реключателем SB3 устанавливают стерео- или монофонический режим работы усилителя.

Резистор R3 служит для развязки каналов при их параллельной работе в режиме «Моно».

Рис. 9. Принципиальная схема селектора входных сигналов на переключателе галетного типа

Рис. 10. Принципиальная схема селектора входных сигналов на кнопочных пере­ключателях типа П2К

В качестве переключателя SB1 используется блок из трех переключателей П2К с зависимой фиксацией. Переключатели SB2 и SB3 — одиночные с неза­висимой фиксацией.

Рис. 11. Принципиальная схема селектора с управлением на цифровых микро­схемах

Простой селектор с управлением на цифровых микросхемах. На рис. 11 показана схема простого селектора, в которой в качестве аналогового переключателя используются, как наиболее доступные, электромагнитные реле К1 — К4. Узел управления ими выполнен на микросхемах DD1 — DD7 (цифровой пере­ключатель).

Собственно цифровой переключатель управляется кнопками SB! — SB4 (на­пример, КМ-1). Если переключатель SB5 находится в левом по схеме положе­нии, то он выполняет функции переключателя с зависимой фиксацией, если в противоположном — то с независимой фиксацией. В первом случае импульс об­щего сброса, поступающий на вход R триггеров на микросхемах DD5, DD6, формируется одновибратором DD7 при нажатии любой из кнопок SB1 — SB4. Длительность этого импульса значительно меньше времени нажатия на кнопку. Этим достигается то, что вначале все триггеры (DD5, DD6) устанавливаются в нулевое состояние, а затем один из них, соответствующий нажатой кнопке, пе­реводится в единичное. Во втором случае импульс сброса блокируется, и каж­дый триггер переключается при каждом нажатии связанной с ним кнопки.

Рис. 12. Принципиальная схема цифрового селектора входных сигналов на инте­гральных аналоговых коммутаторах

Для устранения дребезга контактов SB1 — SB4 используется цепь, состоящая из резистора R6, конденсатора С1 и микросхемы DD7. Светодиоды НЫ — HL4 индицируют, какой из четырех каналов включен. Число каналов при желании может быть увеличено. В качестве исполнительного устройства используются реле РЭС55А (паспорт РС4.569.600-02), подключенные к прямым выходам триг­геров через инвертирующий усилитель на микросхемах DD8, DD9. Если его вы­полнить на дискретных элементах (например, на транзисторе КТ315), то можно будет использовать реле других типов, например РЭС10, РЭС15, РЭС22. Вме­сто двух микросхем К155ТМ2 можно использовать одну К155ТМ8, содержа­щую четыре D-триггера.

Для нормальной работы селектора в цепь питания микросхем включены конденсаторы С4 — С7 (КМ-5, К.М-6) емкостью 0,022 ... 0,047 мк (по одному на каждые две из них).

Рис. 13. Принципиальная схема цифрового селектора входных сигналов на муль-типлексерах КМОП структуры

Цифровой селектор входных сигналов на интегральных аналоговых коммута­торах.На базе цифровых микросхем МОП-структуры оказалось возможным из­готовить не только узел управления селектором, но и переключатель аналоговых сигналов, например на микросхеме К176КТ1. На рис. 12 приведена схема од­ного канала селектора входных сигналов на аналоговых коммутаторах. Он име­ет следующие основные технические характеристики:

Число положений............ 4

Максимальная амплитуда коммутируемого сигнала . . 4,5 В

Полоса частот . . .......... 20... 30 000 Гц

Коэффициент гармоник в полосе частот 20 Гц... 20 кГц 0,2%

Напряжение питания........... -9В

Микросхема К176КТ1 содержит четыре аналоговых ключа DD2.1 — DD2.4, каждый из которых содержит аналоговый вход А, выход и вход С цифрового управления. Аналоговый сигнал можно подавать в любую сторону, т. е. как с входа на выход, так и с выхода на вход.

Ключ имеет два рабочих положения, зависящих от уровня управляющего напряжения на входе С. При подаче на вход С напряжения низкого уровня (лог. 0) он разомкнут. При этом сопротивление между входным и выходным выводами обычно более 10 МОм, а ток утечки между ними не превышает 2 мкА. Емкость разомкнутых контактов составляет примерно 0,2 пФ. Когда на вход С поступает напряжение высокого уровня :(лог. 1), ключ переходит во включенное состояние. При этом сопротивление замкнутого ключа составляет примерно 300 Ом. Это значение нелинейно изменяется в зависимости от амплитуды вход­ного напряжения. При напряжении сигнала, близком к нулю, она минимальна, а при напряжении сигнала, близком к половине напряжения питания, — макси­мальна. Нелинейные искажения получаются минимальными, когда диапазон из­менений сопротивлений ключа значительно меньше сопротивления нагрузки, ко­торое должно быть не менее 100 кОм. При использовании микросхемы К176КТ1 необходимо, чтобы уровень входного сигнала не превышал напряжения источ­ника питания, иначе резко возрастут нелинейные искажения.

В данном случае при питании от однополярного источника напряжением 9 В нужное смещение на входах создается с помощью стабилитрона VD1. Со­стояние аналогового переключателя DD2 определяется двумя RS триггерами DD3, которые управляются с помощью кнопочных переключателей SB1 — SB4 через шифратор на элементах DD1.1 — DD1.4. Состояние триггеров дешифриру­ется микросхемой DD4. В зависимости от нажатой кнопки на одном из выхо­дов DD4 появляется напряжение высокого уровня, которое подается на вход С соответствующего ключа, и он открывается. При подаче напряжения питания конденсатор С1 закорачивает кнопку SB4, и селектор коммутирует вход 4. Под­ключенный вход индицируется одним из четырех светодиодов HL1 — HL4.

При монтаже микросхем серии КД76 следует обратить внимание, чтобы сво­бодные информационные входы были соединены или с задействованными входа­ми того же элемента или с одной из шин питания согласно логике работы мик­росхемы. Кроме того, необходимо соблюдать меры предосторожности для исключения случайного пробоя микросхемы статическим электричеством. Напря­жение питания в устройстве с использованием микросхем серии К176 должно со­ответствовать напряжению входного сигнала.

Цифровой селектор входных сигналов на мультиплексерах КМОП струк­туры.В составе КМОП микросхем ряда серий, например, К564, есть мульти-плексер аналоговых и цифровых сигналов (К564КП1). Применение его в ка­честве переключателя аналоговых сигналов позволяет заметно улучшить пара­метры селектора входных сигналов. Схема одного канала селектора приведе­на на рис. 13. Он имеет следующие основные технические характеристики:

Число положений............ 4

Максимальная амплитуда коммутируемого сигнала . . 7,5 В

Полоса частот............ 20 ... 40 000 Гц

Коэффициент гармоник в полосе частот 20 Гц... 20 кГц 0,1%

Напряжение питания........... 15 В

Как видно из рис. 13, узел цифрового управления аналогичен примененно­му в предыдущем селекторе (ом. рис. 12). Двоичный код сигнала, управляю­щего мультиплексером DD1, снимается с выходов RS триггеров на элементах DD3.1 — DD3.4. В зависимости от кода на входах Al, A2 микросхемы DD1 к ее выходу (вывод 3) подключается один из входов. Чтобы обеспечить нужный режим работы мультиплексера по постоянному току, на входы 0 — 3 через ре­зисторы R5 — R8 подано напряжение со стабилизатора на стабилитроне VD1. Для развязки по постоянному току на входах селектора включены конденса­торы С1 — С4.

Микросхемы серии К564 имеют защиту от статических зарядов. Для до­полнительной защиты на входах установлены резисторы Rl — R4. Для лучше­го согласования сигнал с выхода мультиплексера на последующие каскады по­ступает через развязывающий каскад на операционном усилителе DA1. Его усиление в пределах 5 — 10 раз можно регулировать подстроечным резисто­ром R11.