Автор - Дойников Андрей aka dt_andrew.
Опубликовано 28.07.2008.

Во-первых, я выражаю большую благодарность своему ШЕФУ Мальгину Владимиру за моральную и материальную поддержку. Спасибо ему за все. Без его помощи, возможно, ничего и не было бы. Так же, большое спасибо Теплову Игорю за помощь и консультации по проблемным для меня вопросам.

Теперь все по порядку. 
Усилитель построен по модульному принципу, то есть отдельные модули каждый может выполнить по своему желанию и предпочтениям. Особенно это относится к выходным усилителям мощности (УМНЧ), источникам питания (БП), защиты акустических систем (АС). В статье мы подробно остановимся на входном модуле (TDA7313) и процессорном модуле управления (М2).

МОДУЛЬ М1 (TDA7313)

Схема модуля:

Микросхема TDA7313 включена по типовой схеме указанной в Datasheet и особенностей не имеет. На макете и при отладке я спаял модуль полностью на SMD элементах, но для качества звука это не есть хорошо, поэтому в окончательном варианте все проходные конденсаторы заменены на пленочные K73-17. Качество звука улучшилось. Меня это устроило вполне. 
В качестве входного разъема применен блок из 6 RCA. На фотографии собранного блока видно, какой именно. Выходные разъемы - тип HU/WF. Можно применить аналогичные или отдельные разъемы RCA. Питается блок от блока питания напряжением +9 Вольт. Больше блок М1 особенностей не имеет. Рисунок печатной платы и собранного блока приведен ниже.

МОДУЛЬ М2 (ATMEGA16 PROCESSOR)

Наверное, главный модуль в конструкции. На нем, и на модуле валкодера были сосредоточены главные мои усилия. 
Насколько хорошо или плохо у меня получилось судить вам. 
Схема модуля:

Основные параметры модуля:
1. Регулировка громкости (16 уровней) как в старой версии;
2. Регулировка усиления (4 уровней);
3. Регулировка тембра НЧ (16 уровней);
4. Регулировка тембра ВЧ (16 уровней);
5. Регулировка баланса фронтальных колонок (16 уровней);
6. Регулировка баланса тыловых колонок (16 уровней);
7. LOUDNESS - Вкл/выкл тонконпесации;
8. Режим MUTE;
9. Режим STANDBY;
10. Показ времени в режиме MUTE и STANDBY а также по истечению 10 сек, когда не было нажатий на клавиатуре и других управляющих воздействий;
11. Управление всеми функциями с клавиатуры, пульта дистанционного управления (ПДУ) ПДУ работает по стандарту RC-5, как одним из самых распространенных;
12. Управление с помощью Валкодера (encoder);
13. Контроль температуры радиаторов или внутренней температуры в корпусе по двум каналам. На основе датчиков от DALLAS DS18x20. При превышении установленной температуры контроля включается вентилятор охлаждения;
Теперь подробнее:
Модуль собран на печатной плате, рисунок которой приведен ниже

Собранный модуль:

В модуле применены в основном SMD элементы (резисторы, конденсаторы).
Микросхемы в DIP корпусах, так как на момент сборки у меня их не было в планарном исполнении, а так бы точно на них сделал (дырок меньше да и габариты). Диод VD10 установлен с противоположной стороны платы. 
Управление усилителем производится с помощью клавиатуры, валкодера и пульта ПДУ. 
Пульт ДУ я применил от старого варианта устройства. Можно применить любой пульт, который работает по стандарту RC-5. У меня вот такой - на нем так и написано RC-5.

Красная кнопка - STANDBY
С рисунком динамика - MUTE
1,2,3 - Выбор канала
Menu - MENU
Txt - LOUDNESS
-Vol, +Vol - LEFT, RIGHT
Ch(Up) - UP, Ch(DOWN) - DOWN
Для изменения назначения клавиш, надо изменить коды клавиш в файле preamp.h, и перекомпилировать проект. При разработке я использовал компилятор WinAVR версия от 2006 года.

Клавиатура

Схема:

Клавиатура построена в виде матрицы из 12 кнопок (4х3):
INPUT1 - выбор 1 канала;
INPUT2 - выбор 2 канала;
INPUT3 - выбор 3 канала;
LOUDNESS - включение/выключение режима тонконпенсации;
MUTE - выключение звука (выключение происходит плавно, а не резко). Повторное нажатие включает звук;
STANDBY - выключение усилителя. Происходит отключение усилителя мощности и его источника питания, процессорный модуль работает в дежурном режиме;
MENU - кнопка для входа в дополнительное меню, в нем можно установить дополнительные параметры, таких как время, дата, температура срабатывания датчиков температуры контроля радиаторов;
Повторное нажатие на эту кнопку в этом режиме происходи возврат в основное меню управления усилителем БЕЗ СОХРАНЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ. Чтобы новые параметры были сохранены, надо нажать на кнопку SET.
SET - как сказано выше, это сохранения введенных новых параметров в подменю.
В главном при нажатии на клавишу SET можно посмотреть температуру радиаторов, информация выводиться в течении 2-3 сек.
UP/DOWN - переход к предыдущему/следующему пункта меню или субменю;
LEFT/RIGHT - уменьшение/увеличение соответствующего параметра, который отображается на индикаторе.
Основные кнопки отрабатываются программой практически мгновенно, а вот нажатие и отклик на кнопку STANDBY требуется нажатии в течении приблизительно 3 секунд. Кнопок MUTE и LOUDNESS около 1 секунды. Это сделано для исключения срабатывания при случайном нажатии на эти кнопки особенно если используется пульт ДУ. 

Печатную плату для клавиатуры я сначала не хотел предоставлять, так как она зависит от дизайна корпуса и личных предпочтений каждого, по размещению кнопок и всего остального. 
Но для примера решил все таки привести. Вот она:

Но сразу предупреждаю, что она разводилась под конкретный корпус и мои предпочтения.
И еще разводка матрицы кнопок здесь не соответствует схеме клавиатуры. Проблем особых это не вызывает, так как можно поменять коды клавиш в программе и перекомпилировать проект, что позволяет разводить матрицу , как ему захочется (правда, если есть хоть небольшой опыт в программировании). Иначе лучше развести матрицу по оригинальной схеме, так как прошивки приведены именно под нее.

Пример тестовой платы где схема разводки соответствует схеме

Валкодер.

В начале разработки у меня не было промышленного валкодера, пришлось что-то придумывать. Полазив по Интернету я нашел, что подходило мне - это валкодер на основе шагового двигателя от старых 5 дюймовых дисководов.
Так как он ( двигатель) у меня был, решил его применить, и как оказалось не зря.
Валкодер заработал сразу и как оказалось, потом, имеет еще одно преимущество - он не имеет дребезга контактов (их у него физически нет). Программа по обработки получилась простой и очень хорошо работала. Понимая, что не у каждого есть возможность найти двигатель, я заказал промышленный валкодер, и когда он пришел, то я начал экспериментировать с ним. Вот тут и начались у меня проблемы. Валкодер работал не устойчиво и пропускал импульсы (причина была из-за дребезга контактов). Не буду описывать "войну" с эти. В конечном итоге я добился надежной работы и промышленного валкодера.
Но отрицательный момент все же остался, это разные прошивки микроконтроллера для разных видов валкодера (мотор, промышленный). Универсальный обработчик пока не получился (но я решу и эту проблему). 

Привожу схему, печатную плату и рисунок собранного валкодера на основе двигателя:

  

                                                                                       

При вращении по часовой стрелке - имитируется нажатие на кнопку RIGHT.
При вращении против часовой стрелки - имитируется нажатие на кнопку LEFT.

Главное меню программы по управлению усилителем состоит из следующих пунктов:
Volume (Громкость)
Attens (Усиление)
Bass (Тембр НЧ)
Treble (Тембр ВЧ)
Balans F (Баланс фронтальных колонок)
Balans R (Баланс тыловых колонок)
и как описывалось ранее, движение по меню осуществляется клавишами UP/DOWN (и клавишами ПДУ), а регулировка параметра клавишами LEFT/RIGHT (и валкодером).

В этом режиме работает также клавиша SET, при нажатии на которую в течение 3 секунд выводятся значения температуры от датчиков.

При нажатии на кнопку MENU мы попадем в дополнительное меню для установки параметров.
Времени, даты и максимальной температуры для срабатывания защиты температуры (включение вентилятора охлаждения). Это меню состоит из пунктов:

"Set Time : Hour " (установка времени - часы),
"Set Time : Min " (установка времени - минуты),
"Set Time : Sec " (установка времени - секунды),
"Set Date : Day " (установка даты - день),
"Set Date : Mes " (установка даты - месяц),
"Set Date : Year " (установка даты - год),
"Set MAX DS18x20 " (установка температуры срабатывания тепловой защиты) - значения от 45 до 75 градусов.

В этом режиме движение по меню осуществляется клавишами UP/DOWN (и клавишами ПДУ), а регулировка параметра клавишами LEFT/RIGHT (и валкодером).
В любом из пунктов, если мы нажмем на клавишу MENU,то мы вернемся в главное меню без записи новых значений, а если нажмем клавишу SET то с сохранением введенных параметров.

Привожу несколько рисунков с изображениями режимов.
Прошу прощения за качество снимков. Мой фотоаппарат не может лучше, но думаю вы поймете и получите представление, что к чему.
Приведены не все возможные режимы работы, нет например MUTE, начальной заставки и т.п.

Датчики температуры серии DS1820. Также были проверены тип DS18S20 и также показали себя с лучшей стороны, а вот с датчиками DS18B20, как писали на форуме товарищи, которые повторили и помогали мне в тестировании говорили, что иногда при выводе температуры проскакивали значения 85 градусов. Пока у меня в наличии нет таких, и в магазинах нашего города тоже такие не продают - почему-то. Проверить поэтому не могу. 
Если датчики температуры не подключены, то функции программы по отслеживанию температуры отключаются. 
В следующих прошивках будет реализовано также настройка пульта ДУ под любые клавиши, которые удобны пользователю для конкретного пульта. 

Установка FUSE для микроконтроллера ATMEGA16-16PU приведена на рисунке

Я все "прошиваю" программатором STK200 программой PonyProg.
Эта связка меня никогда не подводила, и я ее использую в течении нескольких лет - проблем нет вообще. Если с ноутбука, то использую USB программатор от Protoss AVR910.
Питается процессорный модуль от источника питания 5 Вольт и потребляет ~ 150-200 mA (зависит от индикатора LCD и примененной в нем подсветки). Я применил индикатор компании WinStar WH1602D.
Блок питания для модулей M1 и M2 построены по классической схеме и особенностей не имеет.
Следует уточнить только то, что источник питания на 5 вольт включен в сеть постоянно для обеспечения дежурного (STANDBY).
Схема модуля питания:

Разьем X23 - это для питания вентилятора для охлаждения. Диоды VD10-VD12 это гасящие диоды для уменьшения напряжения. Их количество можно увеличить или уменьшить. Я добивался чтоб вентилятор нормально включался, вращался достаточно быстро, а главное, чтоб не шумел. Можно конечно пойти и другим путем - вариантов здесь много. Можно поставить еще один стабилизатор, например на 8-9 вольт типа 7808-7809 или сделать на LM317 с регулировкой выходного напряжения. Так как вентилятор потребляет 0.12-0.2 A то радиатор не нужен. Если у Вас есть трансформатор с двумя вторичными обмотками, то можно 2 отдельных а заменить на один. И еще одно замечание, хотя схема источника питания достаточна проста, отнеситесь к ней серьезно, особенно если используете импульсные источники. Те, кто собрал устройство и применил импульсный источник с плохой фильтрацией от помех, приводили к частичной неработоспособности. Источник питания на 5В работает постоянно при использовании режима STANDBY. Поэтому надежность его желательно сделать достаточно высокой.

ВЫХОДНАЯ ЧАСТЬ.

Ну и напоследок немного напишу о выходной части усилителя, таких как источник питания УМНЧ, самих усилителей УМ и узла защиты акустических систем. Хотя эти схемы и приведены, но я их рисовал можно сказать для себя, что бы был так сказать полный комплект.
Эти схемы разработаны не мной (ссылки на разработчиков и их сайты приведены на схеме) и что либо говорить о них я не вижу смысла. Одно могу сказать , что все они были собраны ( и не раз) и протестированы мной. Показали они себя с лучшей стороны. Начинали работать сразу без всяких настроек (спасибо авторам) и имеют неплохие характеристики по качеству звучания. Меня вполне устраивает. 
Вы можете использовать практически любой усилитель и защиту АС, которая больше устраивает вас. 
Я не привел ни одной схемы защиты АС (даже для примера) по причине, того что я еще не окончательно определился со схемой. Но для себя я делать буду точно. Склоняюсь к защите товарища Котова (по поиску в Интернете, ищется легко). Повторюсь - Вы можете использовать любую, удовлетворяющую Вашим потребностям. 
Данный усилитель по моим сведениям повторили уже несколько человек (не считая меня) 
Вот и все друзья!
Надеюсь, я вас не утомил. 
Ссылки на схемы модулей, печатные платы, прошивки для двух видов енкодеров и исходные тексты программы для микроконтроллера приведены ниже Смотрите, изучайте, кому интересно учитесь, модернизируйте и делитесь с другими.

файлы:
Печатные платы в формате Sprint Layout
Прошивка МК (мотор)
Прошивка МК (промышленный валкодер)
Исходники прошивки
Комплект принципиальных схем (500кБ)

P.S. Отдельное спасибо товарищам Vl@dimir и Proffi, и некоторым другим, которые собрали устройства раньше меня и помогали при тестировании и обнаружения ошибок и недочетов, как в схеме, так и в программе.

Вопросы, как обычно, складываем тут.