Індикатори рівня сигналу: опис, принцип роботи і фото

Індикатори рівня сигналу використовуються для візуальної оцінки змінюється параметра в проміжних точках схеми пристрою. За їх свідченнями можна судити про роботу окремих функціональних модулів. Застосування індикаторів в підсилювачах звукового сигналу дозволяє встановити рівень, достатній для комфортного прослуховування музичних композицій, запобігаючи при цьому режим роботи підсилювача за межами допустимих для нього значень.

Основні види індикаторів

Індикатори є складовою частиною пристроїв посилення звуку. Вони дозволяють отримати візуальну оцінку композиції в діапазоні звукових частота. Для спостереження рівня сигналу використовуються як стрілочні прилади, так і пристрої, виконані у вигляді світлодіодних стовпців, що змінюють свої геометричні розміри в міру наростання або спаду звукового сигналу в обраному частотному діапазоні. Можна виділити основні типи індикаторів:

1. Шкальні, що представляють собою пристрої різного ступеня складності, в яких для оцінки сили звукового сигналу використовуються стрілочні мікроамперметри.
2. Пікові (світлодіодні) індикатори рівня сигналу, які можуть використовувати в своєму складі як поодинокі елементи, так і світлодіодні стрічки.
3. Пікові люмінесцентні.

Сучасні комплекси відтворення звукової інформації використовують електронні пристрої, що відображають цілий ряд необхідних параметрів. В їх схемах застосовуються ті чи інші основні типи індикаторів, перерахованих вище.

Найпростіші шкальні

Індикатор цього типу містять в своєму складі електромеханічний мікроамперметр з струмом повного відхилення стрілки до 500 мкА. Прилад працює при протіканні по обмотці його котушки постійного струму. Тому змінюється в часі вихідний звуковий сигнал потрібно попередньо перетворити за допомогою діодної схеми.

Змінюючи величину опору резистора, що обмежує струм, що протікає через мікроамперметр, можна домогтися повного відхилення стрілки для максимального рівня звукового сигналу. Шкала градуюється у відсотках максимального рівня або в децибелах (дБ) його ослаблення.

Шкальні на біполярних транзисторах

Мікроамперметри в схемах цих пристроїв включаються в колекторну ланцюг вихідних каскадів транзисторних підсилювачів струму, виконаних за схемою із загальним емітером (ОЕ). Кількість каскадів посилення визначається мінімальним рівнем, на який повинна реагувати шкала стрілочного індикатора рівня звукового сигналу. Величина струму повного відхилення стрілки може бути встановлена елементами дільника змінної напруги, що надходить на вхід схеми стрілочного індикатора для подальшого посилення.

У своєму складі схеми містять Випрямлячі постійно змінюється сигналу звукового підсилювача в постійний струм для створення більш комфортного візуального контролю гучності прослуховується композиції. Шкала виконується з оцифровкою процентного співвідношення чинного рівня сигналу по відношенню до його максимального значення. За величину максимального значення вибирається рівень гучності, коефіцієнт нелінійних спотворень якого не перевищує допустимої величини і визначається міжнародними стандартами якості.

Шкальні на операційних підсилювачах

Операційні підсилювачі (ОУ), що володіють високим вхідним опором, вносять в схему вимірювання мінімальні спотворення. Стрілочні індикатори рівня сигналу для підсилювача дозволяють візуально контролювати мінімальні рівні, недоступні найпростішим вимірників і схемами з ОЕ.

ОУ використовуються в якості перетворювачів напруга / струм або емітерні повторювачі. Електромеханічна головка мікроамперметра має шкалу, що відображає (як і в попередніх випадках) ослаблення в децибелах рівня вимірюваного сигналу щодо його максимального значення.

Індикатори пікових значень

Світлодіодні індикатори цього виду виконуються на основі компараторів напруги рівня вхідного сигналу. Напруга на їх виходах з`являється в момент перевищення вхідним сигналом певного, заздалегідь встановленого елементами схеми значення величини вхідного сигналу. При цьому рівня напруги, що виникає на виході компаратора, досить для загоряння світлодіода лінійки індикаторів.

Чим більша кількість порогових пристроїв містить схема індикатора рівня сигналу, тим менше буде помітно стрибкоподібний рух світлодіодного стовпчика за шкалою, тим природніше буде спостерігається картинка.

Індикатори з використанням логічних елементів

Ці пристрої знаходять застосування в схемах, в яких в якості елемента, що сигналізує про досягнення вхідним сигналом рівня, достатнього для спрацьовування логічного компонента, використовується світлодіод або LED-сигналізатор. Він буде світитися протягом часу, поки рівень напруги на вході схеми буде достатній для відкритого стану логічної схеми і, відповідно, протіканню струму через світлодіод і для його світіння.

У цих схемах світлодіодних індикаторів рівня сигналу використовується властивість тригера Шмідта (Шмітта) - зберігати свої стійкі стани. У першому з них на виході силового елемента присутній позитивне напруга джерела живлення. Інша ситуація відповідає випадку його закритого стану і при відсутності позитивної напруги на виході. Таким чином, тригер може служити індикатором рівня сигналу, присутнього на вході схеми.

Навантаженням логічної схеми виступає біполярний транзистор n-p-n провідності, Включений за схемою підсилювача із загальним емітером (ОЕ). У його колекторну ланцюг включений світлодіод, який сигналізує про перевищення рівня вхідного сигналу, встановленого елементами схеми.

Кількість використовуваних тригерів визначає число контрольованих рівнів звукового сигналу. 2 або 3 мікросхеми, що мають в одному корпусі по 4 логічних елемента, дозволяють створити індикатор своїми руками, в якому практично не спостерігається ступінчаста залежність зміни показань.

Індикатори рівня на спеціалізованих мікросхемах

Інтегральна мікросхема LM 3915 виробляється компанією Texas Instruments. Вона набула широкого поширення при створенні індикаторів рівня сигналу для підсилювача. Вона контролює 10 рівнів змінюється звукового сигналу на основі вбудованих компараторів. При цьому вона провокує загоряння LED вихідних елементів за логарифмічним законом. Це дозволяє коригувати сприйняття рівня вихідного сигналу підсилювача відповідно до властивості органу людського слуху.

Низькі рівні часто на слух не сприймаються. Логарифмічний закон дозволяє домогтися лінійного сприйняття гучності прослуховується музичної композиції при зміні її інтенсивності в широкому діапазоні. У разі використання двох мікросхем з`являється можливість створювати lm3915 індикатори рівня сигналу для стереофонічних звукових систем.

Люмінесцентний

Такими індикаторами оснащуються пристрої високоякісного відтворення звуку. Вони виконані у вигляді готових панелей, що включають в себе набір спеціалізованих схем, керованих мікроконтролерами. Їх шкали відображають зміну багатьох параметрів. Часто вони є індикаторами смугових еквалайзерів, що дозволяють коригувати амплітудно-частотну характеристику підсилювачів звуку в широких межах.

При достатньому рівні досвіду виготовлення радіоаматорських конструкцій такі індикатори рівня сигналу своїми руками можуть бути створені самостійно. Треба врахувати, що схеми з використанням стильних люмінесцентних індикаторів часто вимагають застосування декількох джерел живлення.

Укладення

Матеріал, викладений в статті, допоможе читачеві дізнатися пристрій і призначення різних типів індикаторів рівня. Слід враховувати, що багато хто з них можуть бути виготовлені своїми силами з доступних наборів-конструкторів. Пристрої стрілочного типу і сьогодні повсюдно використовуються в апаратах високоякісного відтворення звуку.