Prostotę układu uzyskano dzięki zastosowaniu nowoczesnego układu MAX5440, produkowanego przez firmę Maxim. Schemat elektryczny urządzenia pokazano na rys. 1. Tak dużą prostotę układową uzyskano dzięki zastosowaniu nowoczesnego układu MAX5440, produkowanego przez firmę Maxim.

Rys. 1. Schemat elektryczny potencjometru

Układ ten jest cyfrowym, stereofonicznym potencjometrem audio (po 31 kroków każdy), zintegrowanym z dekoderem obsługującym dwuwyjściowy enkoder spełniający rolę „potencjometru”, w układ wbudowano także dekoder sterujący pięcioma diodami LED, które spełniają rolę wskaźnika położenia „suwaków” potencjometrów. Układ MAX5440 wyposażono w wyjście #MODEIND, na którym stan określa jaka informacja jest prezentowana na wyświetlaczu składającym się z diod LED. Producent w nocie aplikacyjnej zaleca dołączenie do tego wyjścia diody sygnalizującej rodzaj wyświetlanej nastawy. Zdecydowanie wygodniejszy sposób wskazywania nastaw zastosowano w prezentowanym projekcie: wyjście #MODEIND wykorzystano do przełączania koloru świecenia dwukolorowych diod LED D1…D5. W zależności od stanu na tym wyjściu napięcie +5 V jest dołączane do anod diod zielonych lub czerwonych (można oczywiście stosować diod o innych kolorach), co znacznie zwiększa wygodę korzystania z potencjometru.

Rys. 2. Zasada działania enkodera

Na rys. 2 pokazano zasadę działania typowego enkodera stosowanego w aplikacjach audio. Płytka drukowana zestawu jest przystosowana do innego typu enkodera niż pokazano na rys. 2, ale ich zasada działania nie ulega zmianie.
Przełączenie trybu regulacji (i wyświetlania) układu MAX5440 jest możliwe dzięki wejściu #MODE, do którego dołączono styk przełącznika wbudowanego w enkoder Imp1 (styki przełącznika są zwierane po naciśnięciu osi enkodera). Rezystory podciągające wejścia impulsowe enkodera i przełącznika są wbudowane w układ MAX5440, podobnie jak i układy likwidujące drgania styków.
Jak wspomniano, diod LED informujących o położeniu „suwaków” jest tylko 5, co w stosunku do liczby wskazywanych stanów (31) jest liczbą niewielką. Z tego powodu każda z diod ma przypisane zakresy położenia „suwaków” przy których świeci, co pokazano w tab. 1 i tab. 2.
Układ MAX5440 nie został wyposażony w nieulotną pamięć umożliwiającą zapamiętanie ostatnich nastaw. Jest to niewątpliwa wada tego układu, ale producent układu inteligentnie rozwiązał problem zachowania się układu po włączeniu zasilania: od razu po włączeniu „suwaki” potencjometrów głośności są zwierane do masy, a po wyrównaniu wartości napięć na końcówkach elektronicznych potencjometrów są one przesuwane do poziomu -12 dB. Odczekanie przez system wyciszania na wyrównanie napięć zapobiega powstawaniu słyszalnych stuknięć wynikających z dyskretnej charakterystyki potencjometrów.
Układ MAX5440 może być zasilany napięciem symetrycznym lub asymetrycznym, co upraszcza budowę zasilacza. W konfiguracji asymetrycznej końcówki L potencjometrów są dołączone do wyjścia generatora masy pozornej (MIDBIAS), dzięki czemu sygnały audio nie ulegają zniekształceniu polegającego na obcinaniu fragmentów o ujemnej amplitudzie. Aby odseparować składową stałą sygnału wyjściowego zastosowano kondensatory C7 i C8, które zapobiegają stałoprądowemu polaryzowaniu kolejnych stopni toru audio. Należy pamiętać o tym, że takiej separacji nie zastosowano od strony wejściowej, co wynika z faktu, że (zazwyczaj) wyjścia bloków audio, w których składowa stała na wyjściu jest różna od zera, są wyposażane w kondensatory wyjściowe.
Układy MAX5440 wyposażono w dwa wejścia sterujące, z których w prezentowanej aplikacji nie korzystamy, są to:

• wejście #MUTE, służące do natychmiastowego wyciszenia sygnału na suwakach potencjometrów,
• wejście #SHDN służące do przełączenia układu w tryb oczekiwania, które można traktować jak elektroniczny wyłącznik.

Rys. 3. Schemat montażowy od strony elementów

Rys. 4. Schemat montażowy od strony lutowania

Schematy montażowe płytki drukowanej urządzenia (dwustronna z metalizacją, montaż dwustronny) pokazano na rys. 3 i 4. Jedynym elementem mogącym sprawić trudność podczas montażu jest układ MAX5440 – ma on 24 wyprowadzenia w budowie SSOP (raster 0,65 mm). Jedną z prostszych metod montażu takich układów, doskonale sprawdzającą się w praktyce, jest przylutowanie (po ręcznym wypozycjonowaniu) układu „na grubo”, za pomocą dużej ilości cyny. Podczas lutowania powstają oczywiście zwarcia, ale łatwo je można usunąć za pomocą miedzianej taśmy (plecionki) zawierającej kalafonię.

Rys. 5. Mozaika ścieżek obwodu drukowanego (strona „górna”)

Rys. 6. Mozaika ścieżek obwodu drukowanego (strona „dolna”)

Elementy SMD ulokowano na jednej stronie płytki, natomiast od strony „lutowania” są montowane: impulsator oraz diody LED. Montaż warto zacząć od elementów SMD, bowiem można go łatwo przeprowadzić po położeniu płytki warstwą „elementów” do góry. Stosunkowo duże wymiary ich obudów (0805) powodują, że wymiary płytki są akceptowalne, a wygoda lutowania duża. W dalszej kolejności należy zamontować diody złącza gold-pin, impulsator oraz diody LED (jedne i drugie z drugiej strony płytki).
Uruchomienie urządzenia, głównie dzięki zintegrowaniu wszystkich funkcji w jednym układzie, nie wymaga specjalnych zabiegów. Warto zwrócić uwagę na jakość i wartość napięcia zasilającego, bowiem urządzenie nie ma własnego stabilizatora ani filtrów zapobiegających przedostawaniu się zakłóceń.

Rys. 7. Sposób włączenia urządzenia w tor audio

Schemat włączenia potencjometru w tor audio pokazano na rys. 7. Przewody sygnałowe powinny być ekranowane (ekran połączony z masą), co zminimalizuje zakłócenia sygnału audio wywołane przez „śmiecące” elektromagnetycznie podzespoły.
Obsługa potencjometru jest zbliżona do rozwiązań standardowych: obrót osi impulsatora (enkodera) w lewo powoduje zmniejszenie poziomu sygnału na wyjściu, obrót w prawo zwiększenie jego poziomu. Położenie „suwaka” sygnalizują diody LED (w przypadku modelu – zielone), zgodnie z tab. 1. Po naciśnięciu osi impulsatora kolor świecenia diod zmienia się (w przypadku modelu na czerwony), oznacza to wskazywanie położenia „suwaków” potencjometrów balansu (zgodnie z tab. 2). Kręcąc osią impulsatora ustawiamy optymalne poziomy w kanałach.

Tab. 1. Wskazania na diodach LED w zależności od położenia „suwaków” potencjometrów głośności

Tab. 2. Wskazania na diodach LED w zależności od położenia „suwaków” potencjometrów balansu

Wykaz elementów