好东西出炉：在AVR系统中，一个三级管实现数字音量调节，而且线性度好。应该是前无古人了

zhonghua_li · 发表于 2007-8-6 00:34:41

为了控制数字收音机的成本，没有采用数字电位器的方式。开始采用CD4051加8个电阻的方式来调节音量，但是在3V时，CD4051阻抗较高 > 1K。

后来想到了用AVR的PWM来控制场效应管的方法来做，但是这样做很难做到线性。

再后来突发灵感，想到了这中方法，并且在MALAB里面仿真通过了，线性度很好。

在AVR@8MHz 128分频时输出PWM信号>60K，可以做到128阶可调。

低通滤波器主要滤掉大于（PWM频率 - 最高音频输入频率）的部分；

例如：输入最高音频为10K，PWM为60K，那么低通滤波器滤除大于60K-10K = 50K的成分，保

留小于 10K的成分；

当然如果要求不高，可以不要这个滤波器。如上例，大于50K的信号人根本听不见。

这个滤波器，完全可以用后面的音频放大器，再加几个电阻电容来实现

Anymcu · 发表于 2007-8-6 00:58:40

楼主有创意！

音量控制一般用的是对数电位器，不知实际效果如何？

xzyang · 发表于 2007-8-6 07:49:39

失真度大.

donkey · 发表于 2007-8-6 07:49:52

没有杂音?不吵吗?

YaoHui · 发表于 2007-8-6 08:45:56

好像用OP放大器加CD4053能得不较好的效果，我手头有一本小日本的书上有提到这玩意。

armok · 发表于 2007-8-6 09:31:30

思路很好。但正如【2楼】 xzyang所说的，失真度会很大。

虽然20K以上人耳听不出来，但是几乎所有的扩音机设计，都是基于20K以下的，加入了高频(指>20K)信号，会让扩音机的工作不正常导致音质下降。

最简单的应该是使用一只带电机的音量电位器，音质不会有损失，控制线路也好。以前我看过很多高档的音响都是这么做的。

oldkey · 发表于 2007-8-6 09:34:00

相信也是后无来者了。。。

思路还是值得的

Anymcu · 发表于 2007-8-6 10:35:34

我觉得大家还没有理解楼主的出发点...

能满足指标要求的简洁的巧妙设计，就是一个好的设计，只要不是重大缺陷就可以想办法完善...

my_avr · 发表于 2007-8-6 10:47:22

我觉得一般的低成本应用还可以

zhonghua_li · 发表于 2007-8-6 11:37:33

理论上达到D类功放的水平是没有问题的，具体结果，我得试验哈。

可怜我那20M的模拟示波器坏了，待会去学校搞搞。

kent_gwk · 发表于 2007-8-6 13:34:43

MALAB里仿真的时候，那个三极管估计是个理想化的三极管，导通电阻为0，导通和截至切换的时间也为0，如果有这样的三极管，估计你的线路性能是可以的，问题是这样的三极管找不到啊！

zhonghua_li · 发表于 2007-8-6 15:50:17

改进了下，原图有点问题：

用了一个简单的RC滤波器，然后加到LM358上，驱动耳机，噪声是听不见，不过音质不是很好。准备加个运放，做个多阶的滤波器来试验。

当然，我旨在通出一种算法：就是，将音频信号与 PWM信号相乘，再对相乘后的信号滤波。实现对信号的线性衰减。

具体怎么实现，就任大家发挥了。

希望大家找到非常好的实现方法，上来交流

zhuyi · 发表于 2007-8-6 16:26:40

以前我用过这种形式的控制,还行.

这种电路在80年代的电视机的伴音电路中很常见.不过后面的PWM部分或是接的伴音IC的静噪或是音量反馈控制部分的.

wxfhw · 发表于 2007-8-6 16:33:27

思路还是不错的！

snow_xsj · 发表于 2007-8-6 16:39:51

理论和实际有很大距离，仿真软件能得到的结果不一定现实中也能得到；但作为训练思维倒也挺好的。

zhonghua_li · 发表于 2007-8-6 16:49:41

12楼的方法就是我所讲的“AVR的PWM来控制场效应管”，线性不好控制

zhuyi · 发表于 2007-8-6 16:54:22

可以在算法中预先补偿,呵呵,音量控制也不要太线性了,高档音响好象用的还是用的什么指数型电位器呢,线性的它不要

cowboy · 发表于 2007-8-6 18:15:18

支持楼主，我觉得这样的思路很好，在低成本条件下可方便实现音量控制。至于线性度不好，可以慢慢尝试，找出好的解决方法。给点建议，希望有点帮助。

第一个图是有点别扭，不能用，第二个图就对了。

VCC要平稳，否则会引入噪声，最好加一级RC滤波。

三极管选用高频的，使极间电容尽量小，提高转换速度。

10K电阻的阻值要适当，太小，使三极管的饱和压降大，失真就大，太大，会影响上升速度，也是失真大，要找一个合适平衡点。

PWM的频率也要找一个最佳点，太高使三极管开关特征不好，失真，太低，对LPC要求高。

以上为线理论，实际情况可能不一样，这就看楼主试验了。

crazyeda · 发表于 2007-8-6 18:55:09

两个乘积项都带直流分量，这样出来的东西可不好用线性的LPF来处理哟。况且PWM波的偶次谐波也及其丰富。希望看到楼主实际应用成功

lanshuitianxia · 发表于 2007-8-6 19:53:15

我以前做语音防盗报警器时到时用到过类似楼主的这种电路。报警要求声音要到，但语音要求声音不能太大，所以就用类似的电路作了个两级音量调节。效果还可以。不过后来还是没有用，客户说声音要大。

crazyeda · 发表于 2007-8-6 20:34:44

两级的话不用PWM了吧

GandF · 发表于 2007-8-6 21:01:34

用MOS管代替NPN管，效果好点。

zhonghua_li · 发表于 2007-8-6 21:23:05

下面是一种实现方法。试了下效果，还将就。大家可以试试。(R11 处接耳机，需要再串接一个隔直电容)

继续研究中...

Edesigner · 发表于 2007-8-6 21:47:34

这种设计最好不要在产品中出现，太冒险

elefan · 发表于 2007-8-6 21:53:08

我的意见：

三极管在对模拟信号进行抽样，后面又滤波，也就是在对模拟信号的平均电压滤波，对原始信号还是有损伤，包括影响其相位以及幅度，这个要用频域分析。

由于人耳对声音的感觉是指数变化的，所以好点的功率放大器其音量电位器都是成指数的。

ZealotNH · 发表于 2007-8-6 22:15:35

我用同样的原理做过AC0～600V调压试验，调制频率8K，电磁干扰超级大，失真也大。

zhonghua_li · 发表于 2007-8-6 22:32:20

D类功放的频谱和这种方法的频谱差不多。

当然，D类功放的效果是没线性功放的效果好了。

说到指数，只要能线性控制，做指数就很简单了。

xiaoku · 发表于 2007-8-6 22:34:38

这样成本太高，而且音质不知如何？还不如使用台湾ptc公司的音量控制芯片。

zhonghua_li · 发表于 2007-8-6 23:18:19

PTC的芯片没找到可以工作在3V以下的。

今天下午试验了一下午这中方案：在声音较小时，听起来不好。

应该是可以做好的。现在手头没有仪器，过些天有空来继续研究，总会成功的。

cowboy · 发表于 2007-8-6 23:22:57

zhonghua_li 蓝色天空,按你第二个图的接法不是很好么？为何要改把PWM信号接到运放去了，一般运放在这个频率工作得不好的。还是按第二个图的方法，运放用作后面LPF吧，这样效果会有很大的改善。运放要用正相输入，提高输入阻抗。

看看这样行不行

lzydg · 发表于 2007-8-7 15:38:29

80年代磁带机中的自动音量控制中比较常见

zhonghua_li · 发表于 2007-8-7 23:53:24

看来有很多同志还没搞懂我这个东西的原理。描述下：

这是输入信号：

这是通过三极管与PWM混合后的信号：

这是滤波后的信号：

cowboy · 发表于 2007-8-8 00:14:28

有新的试验结果吗？

我相信，只要设计得当，用PWM调音量还是用普通电位器调音量，应该无人能分辨出来（前提是音源为收音机）。

zzzzy · 发表于 2007-8-8 00:33:44

收音机还是算了吧，搞不好直接被PWM干扰

zzzzy · 发表于 2007-8-8 00:35:28

在PWM的开通和关断处都有很宽的频谱啊

Anymcu · 发表于 2007-8-8 11:15:44

我搭了个电路，下图是仿真结果：

crazyeda · 发表于 2007-8-8 12:03:02

我觉得有点类似AM中波被整流掉负半周的波形,只是脉冲占空比不是固定50%.

zhonghua_li · 发表于 2007-8-9 13:13:37

个人见解：

之所以不用 31楼的方法，而用22楼的方法，在于：

31楼：当三极管导通时，阻抗约为零；当三级管截止时，阻抗5.1K。象这种变内阻的源，是不好滤波的。

而22楼:源的阻抗一直为0欧,这样滤波很容易，采用象NE5532这样稍微高点频率的运放是很容易实现的。（NE5532是双运放，其中一个用来做这个，另一个用来做滤波器）

cowboy · 发表于 2007-8-9 18:23:14

NE5532不能用吧？

NE5532两输入端接有限幅二极管（如图），当三极管导通时，会将正相输入的电压强行拉低。

而且NE5532的速度也太慢了，输入一个60KHz，占空比10%的矩形脉冲，输出将会是一个畸变的波形，这个将是产生失真的根源。

要找一个能胜任脉冲放大的运放，价格不菲，失去了控制成本的意义。

变阻抗输出的滤波的计算并不复杂（可惜我不会），因未超出线性电路分析范围，功底好点的朋友应该能解决。我会采用估算+调试的方式。

我仍认为31楼的接法好一点。

zhonghua_li · 发表于 2007-8-10 20:23:31

楼上的同志比较细致哈，这个我倒还没注意到。

不过不需要太高速的运放，一般的运放就可以了，一两兆就够了。

wangyu49 · 发表于 2007-8-11 16:57:57

为什么，不把PWM通过积分电路产生直流电压，然后控制三极管。

crazyeda · 发表于 2007-8-12 21:11:04

楼上的，三极管的集电极等效于电流源，交流电阻变化不大的

wangyu49 · 发表于 2007-8-12 21:39:56

crazyeda :说的到也对，没试过。

改用光偶，怎么样。

好东西出炉：在AVR系统中，一个三级管实现数字音量调节，而且线性度好。应该是前无古人了

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