CONTROLE DIGITAL DE VOLUME

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1 CONTROLE DIGITAL DE VOLUME Uma boa gama de aplicações atuais utiliza o controle de volume digital. Não nos referimos apenas aos equipamentos de áudio, mas também porteiros eletrônicos, intercomunicadores, sistemas de som ambiente, entre outros. Uma vantagem deste tipo de circuito está na possibilidade de se empregar o controle longe dos circuitos amplificadores sem a necessidade de se utilizar cabos blindados. Neste artigo, baseado no Application Note AN49.0 da Intersil, descrevemos este tipo de aplicação com base no circuito integrado X9314, um potenciômetro digital logarítmico. Newton C. Braga O circuito apresentado utiliza dois push-buttons para fazer a função aumenta/diminui (up/down) do controle de volume, sem precisar usar fios blindados para a conexão desses botões de controle. Com isso, o controle pode ficar longe do circuito, o que é uma característica importante para muitos projetos. Na figura 1 temos então o circuito que controla o volume de um amplificador de áudio de baixa potência bastante conhecido, o LM386, com alimentação de 5 V. Evidentemente, esta configuração vale para outros amplificadores de áudio analógicos. A taxa de aumento ou diminuição do volume é determinada pelo resistor R 1, que pode ter valores na faixa de 5 kω a 1 MΩ, conforme a aplicação. R 2 e C 2 retardam a ação do X9314 de modo a garantir que o pulso de incremento/decremento tenha sido aceito pelo circuito. 1

2 O LM386, nesta configuração, produz uma potência de saída de áudio de 250 mw com uma alimentação de 5 V. Neste circuito, o alto-falante usado é de 4 Ω. Com impedância maior, a potência de saída será menor. Na figura 2 temos um circuito equivalente utilizando um circuito integrado LM386, mas neste caso com alimentação de 12 V, proporcionando assim uma saída que chega a 1 W. Conclusão Este circuito mostra o modo de se usar o potenciômetro digital X9314 em uma aplicação simples de áudio. No entanto, não é somente neste tipo de aplicação que o circuito integrado X9314 pode ser empregado. Outra possibilidade interessante consiste utilizá-lo em controles de tom e em mixagem de sinais de áudio. Lembramos apenas que o cabo de sinal de áudio deve ter os mesmos cuidados na implementação do que em qualquer amplificador comum. Ele deve ser curto e blindado. 2

3 Um controle digital de volume empregando 6 CIs discretos, incluindo um regulador de 5V, é apresentado na figura abaixo. O IC1 (555) é configurado para funcionar como um flip-flop astável. Sua frequência ou período pode ser ajustado pela escolha dos resistores R44, R45 e do capacitor C6. Aqui o período é de 0,3 segundos. IC2 é um contador ajustável crescente/decrescente. No circuito o modo crescente é usado para aumentar e o modo decrescente para diminuir o volume. IC3 e IC4 são multiplexadores analógicos de 16 canais cuja função é a de chaves analógicas. IC3 é empregado como indicador de nível e IC4 como potenciômetro. Logo após a alimentação ser ligada, a chave S1 deve ser pressionada para inicializar o sistema inteiro. Quando a chave S2 é pressionada, IC2 conta crescentemente o número de pulsos (gerados pelo 555) e o resultado é disponível na sua saída no formato BCD. IC6 é usado como interface entre os CIs TTL e CMOS. A saída BCD controla os endereços de entrada das linhas do IC3 e IC4, e seleciona/chaveia até 16 canais ligando a chave analógica apropriada. A chave S2 é empregada para aumentar e a chave S3 para diminuir o volume. No circuito o IC4 é usado como potenciômetro pela conexão de 15 resistores (R9 até R23) entre cada um de seus pinos de entrada e uma combinação de resistor/capacitores, C2, C3 e R7 em seus pinos de saída. Os valores dos resistores R9 até R23 podem ser selecionados como desejado. Aqui estes resistores foram escolhidos para apresentarem uma escala logarítmica. O capacitor eletrolítico de 1 µf (C4) é usado para prevenir algum ruído de chaveamento. Os resistores R6 e R8 são empregados para fixar o nível de tensão de operação na metade da tensão de alimentação, evitando a distorção do sinal de áudio do pré-amplificador. Os capacitores C2, C3 e o resistor R7 realizam a filtragem do sinal de áudio e o bloqueio da componente DC. Um escala logarítmica exata dos resistores R9 até R23 produz um agradável e macio controle de volume. Para controlar mais de um canal, o circuito pode ser repetido, com exceção de IC1 e IC5, e que o sinal de inicialização do pino 14 do IC2 deve ser reaproveitado. 3

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5 Digital volume control has log taper (EDN Magazine, 2002). Doug Farrar, Los Altos, CA Potenciômetros digitais proveem um modo compacto e eficiente para atenuar sinais para amplificadores de áudio. Entretanto, a maioria desses potenciômetros possui incremento de passo não-logaritmo (linear). Para evitar esse problema o usuário deve mover o potenciômetro de uma maneira não linear para simular um potenciômetro logaritmo. Por esta razão o potenciômetro necessita de muitas variações e de um software para o seu controle. O circuito da Figura 1 digitalmente atenua um sinal de áudio para um amplificador e não usa um potenciômetro digital. O circuito atenua o sinal em passos logaritmos usando uma chave analógica 8-1 como seu potenciômetro. O conjunto de resistores (R 1 até R 8 ) ajusta o ganho do amplificador de potência, IC 1. O multiplexador analógico IC 2 seleciona uma das oito derivações de tensão e a aplica ao nó inversor de realimentação do IC 1. Como somente uma corrente de polarização flui através das chaves não lineares, a topologia não introduz uma distorção mensurável. O amplificador muda o ganho com os bits de volume V 0.. V 2 de 7 até 0, em passos de 3 db, iniciando do valor mais alto de 6 db, então decrescendo para 3 db, 0 db, db, e finalmente - db ( mudo ou desligado). Se você não quer o amplificador seja ajustado ao volume mínimo, o resistor R 9 pode ser mudado para um valor de atenuação desejado. A Figura 1 assume que o sistema tem um meio de gerar os 3 bits códigos do volume. Para aplicações que não dispõem desses bits, o circuito da Figura 2 pode ser empregado. Pressionar as chaves S 1 e S 2 incrementa/decrementa o contador IC 3, respectivamente. Os transistores Q 1 e Q 2 decodificam o estado de contagem zero do contador e desabilitam a contagem decrescente quando o mesmo alcança zero. Com Q 3, o circuito limita o contador de um valor de 0 a 7. Uma vez que o máximo ou mínimo volume seja atingido, continuar pressionando as chaves de incremento e decremento não tem efeito até que o volume vá na direção oposta. O consumo da corrente de Standby da 5

6 parte lógica é praticamente uma função dos resistores usados para os transistores, porque os CIs lógicos quase não consomem energia. O volume pode ser ajustado para um valor diferente de zero na energização empregando o pino de carga (LD) do IC 3. Na Figura 2, o contador inicializa no volume 4. A lógica do 74HCXX opera na faixa de 2 a 7 V, mas o amplificador IC 1, de 2,7 a 5,5 V. Portanto, IC 1 determina a faixa da tensão de operação. 6