Multimedialny wzmacniacz 3D, cz. 1, AVT-491

Multimedialny wzmacniacz 3D

Elektronika Praktyczna 1/99

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

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

- 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

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

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

Elektronika Praktyczna 1/99

(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

F/16V

C8, C9, C10, C11: 8,2nF

C13, C14: 470

F/6,3V

C15, C16: 1

F unipolarne

C17, C18, C19, C20, C21:
1000

F/25V

C22, C23, C24, C34: 10

F/16V

C25: 22

F/16V

C26: 470

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

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

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

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

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

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

C warunku startu, a koÒczy

dziewi¹tym taktem zegarowym,

Rys. 9. Rozmieszczenie elementów na płytkach drukowanych.

Multimedialny wzmacniacz 3D

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

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