Индикатори за силата на сигнала: описание, принцип и снимки

Индикаторите за силата на сигнала се използват за визуална оценка на променящия се параметър в междинни точки от веригата на устройството. Тези показатели дават представа за функциите на отделните функционални звена. Използването на индикатори в аудиоусилвателите позволява да се зададе ниво, достатъчно за комфортно слушане на музика, като същевременно се предотвратява работата на усилвателя извън допустимите граници.

Основни видове показатели

Индикаторите са неразделна част от устройствата за усилване на звука. Те осигуряват визуална индикация за състава на аудио обхват честоти. За следене на нивото се използват индикатори с показалец и светодиодни лентови диаграми, които променят геометричните си размери с нарастването и спадането на звуковия сигнал в избран честотен диапазон. Можем да разграничим основните видове показатели:

1. Бар-габарити - устройства с различна степен на усъвършенстване, в които се използват микроамперметрични стрелки за определяне на силата на звуковия сигнал.
2. Индикатори за нивото на пиковия сигнал (LED), които могат да използват в състава си както единични елементи, така и LED ленти.
3. Максимална флуоресценция.

Съвременните системи за възпроизвеждане на звук използват електронни устройства, които показват редица важни параметри. Техните вериги използват някаква форма на основни видове изброените по-горе показатели.

Най-простата скала

Показатели от този тип съдържат електромеханичен микроамперметър с общо отклонение на тока до 500 µA. Инструментът работи когато през намотката му тече постоянен ток. Затова променливият във времето изходен сигнал трябва първо да се преобразува с помощта на диодна схема.

Чрез промяна на стойността на съпротивлението, ограничаващо тока, протичащ през микроамперметъра, може да се постигне пълно отклонение на стрелката за максималното ниво на звука. Скалата е градуирана в проценти на максималното ниво или в децибели (dB) на затихването му.

Везни на базата на биполярен транзистор

Микроамперметрите в тези схеми са включени в колекторната верига на изходните стъпала на транзисторните усилватели на ток с общ емитер (CE). Броят на стъпалата на усилване се определя от минималното ниво, на което трябва да реагира скалата на измервателния уред за нивото на звука. Големината на пълния деформационен ток на стрелката може да се зададе от елементите на делителя на променливо напрежение, който се подава на входа на веригата на индикатора на стрелката за допълнително усилване.

Веригите съдържат токоизправители за преобразуване на непрекъснато променящия се сигнал от аудиоусилвателя в постоянен ток, за да се създаде по-удобен визуален контрол на силата на звука на слушаната песен. Скалата се отчита като процент от ефективното ниво на сигнала спрямо максималната му стойност. За стойността на максималната стойност се избира обемното ниво, чийто коефициент на нелинейно изкривяване не надвишава допустимата стойност, определена от международните стандарти за качество.

VGA, базирани на операционни усилватели

Операционните усилватели (Op-Amps), с техния висок входен импеданс, внасят минимални изкривявания в измервателната схема. Индикатори за нивото на индикатора за усилвател позволяват визуална проверка на минималните нива, която не е възможна с обикновени измервателни уреди и схеми на операционни усилватели.

Операционните усилватели се използват като преобразуватели на напрежение/ток или като повторители на емитер. Електромеханичната глава на микроамперметъра има скала (както е посочено по-горе), която показва в децибели отслабването на нивото на сигнала спрямо максималната му стойност.

Пикови показатели

Светодиодните индикатори от този тип се основават на компаратори на напрежение за нивото на входния сигнал. Напрежението на техните изходи се появява, когато входният сигнал превиши определена предварително зададена стойност на входния сигнал. Нивото на напрежение, което се появява на изхода на компаратора, е достатъчно, за да накара светодиода на индикаторната лента да светне.

Колкото по-голям е броят на праговите устройства, съдържащи индикатор за нивото на сигнала на веригата, толкова по-малко забележими са скоковете в светодиодната лента на скалата, толкова по-естествена ще бъде наблюдаваната картина.

Индикатори, използващи логически елементи

Тези устройства се използват във вериги, в които светодиод или светодиоден индикатор се използва като елемент, сигнализиращ, че входният сигнал е достигнал ниво, достатъчно за активиране на логически компонент. Той ще свети, докато нивото на напрежението на входа на веригата е достатъчно, за да се отвори логическата верига, и следователно токът преминава през светодиода и го кара да свети.

Тези вериги за индикация на нивото на светодиодите използват свойството на тригера на Шмит да поддържа стабилното им състояние. В първия от тях изходът на захранващия елемент е с положително захранващо напрежение. Другата ситуация съответства на затвореното му състояние и при липса на положително изходно напрежение. По този начин тригерът може да служи като индикатор за нивото на сигнала на входа на веригата.

Зареждането на логическата верига е биполярен транзистор с n-p-n проводимост, включен в схемата на усилвателя с общ емитер. В колекторната му верига е включен светодиод, който сигнализира за превишаване на нивото на входния сигнал , зададено от елементите на схемата.

Броят на използваните тригери определя броя на наблюдаваните звукови нива. 2 или 3 микросхеми с 4 логически елемента в един случай позволяват да създадете индикатор със собствените си ръце, в който практически няма зависимост на стъпката на промяна на индикацията.

Индикатори за ниво в специални чипове

Интегралната схема LM 3915 се произвежда от Texas Instruments. Това е много често срещано при индикаторите за нивото на сигнала за усилватели. Контролира 10 нива на променлив звуков сигнал въз основа на вградени компаратори. По този начин се предизвиква логаритмично светене на изходните светодиоди. Така се регулира възприемането на изходното ниво на усилвателя, за да отговаря на човешкото чувство за слух.

Ниските нива често не се чуват. Логаритмичният закон позволява да се постигне линейно възприемане на силата на звука на слушаната музика в широк диапазон от интензитети. С помощта на два чипа е възможно да се създадат индикатори за ниво LM3915 за стереозвукови системи.

Луминесцентни

Тези индикатори са оборудвани с висококачествени устройства за възпроизвеждане на звук. Те се изработват под формата на готови панели, които включват набор от специализирани схеми, управлявани от микроконтролери. Техните скали показват промени в много параметри. Те често са индикатори за лентови еквалайзери, които позволяват коригиране на амплитудно-честотната характеристика на звуковите усилватели в широк диапазон.

С достатъчен опит в любителското конструиране такива индикатори за ниво на сигнала могат да бъдат направени в домашни условия. Имайте предвид, че веригите, използващи стилни флуоресцентни измервателни уреди, често изискват повече от един източник на захранване.

Заключение

Материалът, описан в статията, ще помогне на читателя да се запознае със структурата и предназначението на различните видове показатели за ниво. Моля, имайте предвид, че много от тях могат да бъдат изработени на място от наличните комплекти за конструиране. Устройствата от типа стрелка се използват и днес във висококачествено оборудване за възпроизвеждане на звук.