Wskaźniki poziomu sygnału: opis, zasada działania i zdjęcia

Wskaźniki poziomu sygnału służą do wizualnej oceny zmieniającego się parametru w punktach pośrednich obwodu urządzenia. Ich odczyty służą do oceny działania poszczególnych modułów funkcjonalnych. Zastosowanie wskaźników we wzmacniaczach sygnału audio umożliwia ustawienie poziomu wystarczającego do komfortowego słuchania kompozycji muzycznych, jednocześnie uniemożliwiając pracę wzmacniacza poza.

Główne rodzaje wskaźników

Wskaźniki są integralną częścią urządzeń nagłaśniających. Pozwalają one na wizualną ocenę kompozycji w zakres dźwięku częstotliwości. Do monitorowania poziomu sygnału służą zarówno przyrządy zegarowe, jak i urządzenia w postaci pasków LED, które zmieniają swoje wymiary geometryczne wraz ze wzrostem lub spadkiem sygnału audio w wybranym zakresie częstotliwości. Można wyróżnić główne rodzaje wskaźników:

1. Barometry, czyli urządzenia o różnym stopniu zaawansowania, które wykorzystują wskaźniki mikroamperowe do pomiaru siły sygnału.
2. Wskaźniki poziomu sygnału szczytowego (LED), które mogą składać się zarówno z pojedynczych elementów, jak i pasków LED.
3. Szczytowa fluorescencja.

Nowoczesne systemy odtwarzania dźwięku wykorzystują urządzenia elektroniczne, które wyświetlają szereg wymaganych parametrów. Ich obwody zawierają niektóre lub wszystkie z następujących elementów typy podstawowe wskaźniki wymienione powyżej.

Wskaźniki skali rzadkiej

Wskaźniki tego typu zawiera elektromechaniczny mikroamperomierz o całkowitym prądzie odchylania do 500 µA. Urządzenie działa Prąd wewnątrz uzwojenia cewki mikroamperomierza jest stały. Dlatego zmienny w czasie wyjściowy sygnał dźwiękowy musi być najpierw przekształcony za pomocą obwodu diodowego.

Zmieniając wartość rezystora ograniczającego prąd w mikroamperomierzu, można całkowicie odchylić wskazówkę maksymalnego poziomu dźwięku. Pasek jest wyskalowany w procentach maksymalnego poziomu lub decybelach (dB) jego tłumienia.

Dzielniki prądu na bazie tranzystorów bipolarnych

W tych układach mikroamperomierze są włączone w obwód kolektora stopni wyjściowych tranzystorowych wzmacniaczy prądu, które są oparte na obwodzie wspólnego emitera (CE). Liczba stopni wzmacniacza jest określona przez minimalny poziom, na który powinna reagować tarcza miernika poziomu dźwięku. Wielkość prądu pełnego wychylenia wskazówki może być ustalona przez elementy dzielnika napięcia AC, podawanego na wejście obwodu wskaźnikowego w celu dalszego wzmocnienia.

Obwody zawierają prostowniki do ciągle zmieniającego się sygnału wzmacniacza audio na prąd stały, aby stworzyć wygodniejszą wizualną kontrolę nad głośnością słuchanego utworu. Skala jest skalowana poprzez digitalizację procentu efektywnego poziomu sygnału w stosunku do jego maksymalnej wartości. Wartość maksymalna jest wybierana dla poziomu głośności, którego współczynnik zniekształceń nieliniowych mieści się w dopuszczalnych granicach, określonych przez międzynarodowe normy jakościowe.

Wagi oparte na wzmacniaczu operacyjnym

Wzmacniacze operacyjne (Op-Amps), dzięki wysokiej impedancji wejściowej, wnoszą do obwodu pomiarowego minimalne zniekształcenia. Strzałkowe wskaźniki poziomu sygnału dla Twojego wzmacniacza pozwalają na wizualne monitorowanie minimalnych poziomów poza zasięgiem prostych mierników i układów op-amp.

Op-Ampy są używane jako konwertery napięcia/prądu lub wzmacniacze emiterowe. głowica elektromechaniczna mikroamperomierza posiada skalę (jak w poprzednich przypadkach), odzwierciedlającą tłumienie w decybelach poziomu sygnału mierzonego w stosunku do jego wartości maksymalnej.

Wskaźniki szczytowe

Wskaźniki LED tego typu oparte są na komparatorach poziomu napięcia sygnału wejściowego. Napięcie na ich wyjściach pojawia się w momencie, gdy sygnał wejściowy przekroczy pewną z góry ustaloną wartość sygnału wejściowego. Poziom napięcia występujący na wyjściu komparatora jest wystarczający do zapalenia linii wskaźników LED.

Im większa liczba progów zawartych w obwodach wskaźnika siły sygnału, tym mniej zauważalny będzie szarpany ruch paska LED na skali, tym bardziej naturalny będzie obserwowany obraz.

Wskaźniki wykorzystujące elementy logiczne

Urządzenia te są stosowane w obwodach, w których dioda LED lub wskaźnik LED jest wykorzystywany jako element wskazujący, że sygnał wejściowy osiąga poziom wystarczający do uaktywnienia elementu logicznego. Będzie się ona świecić tak długo, jak długo poziom napięcia na wejściu układu będzie wystarczający, aby utrzymać obwód logiczny w stanie otwartym, a tym samym umożliwić przepływ prądu przez diodę LED i jej świecenie.

Te obwody diodowe wskaźników poziomu wykorzystują właściwość wyzwalacza Schmitta (Schmitt) do utrzymywania stałego stanu. W pierwszym przypadku wyjściem elementu mocy jest dodatnie napięcie zasilające. Inna sytuacja odpowiada, gdy jest on zamknięty i w przypadku braku Dodatnie napięcie wyjściowe. W ten sposób wyzwalacz może służyć jako wskaźnik poziomu sygnału obecnego na wejściu układu.

Ładunkiem obwodu logicznego jest tranzystor bipolarny o przewodności n-p-n, włączony na schemacie wzmacniacza ze wspólnym emiterem (SE). W jego obwodzie kolektora znajduje się dioda LED, która sygnalizuje przekroczenie poziomu sygnału wejściowego ustalonego przez elementy układu.

Liczba użytych wyzwalaczy określa liczbę monitorowanych poziomów audio. 2 lub 3 mikroukłady z 4 elementami logicznymi w jednym pakiecie umożliwiają własnoręczne wykonanie wskaźnika, w którym praktycznie nie występuje zależność skokowa zmiany wskazań.

Wskaźniki poziomu na dedykowanych chipach

Układ scalony LM 3915 jest produkowany przez Texas Instruments. Stał się on bardzo powszechny we wskaźnikach poziomu sygnału we wzmacniaczach. Kontroluje 10 poziomów zmieniającego się sygnału audio w oparciu o wbudowane komparatory. Prowokuje on świecenie elementów wyjściowych LED zgodnie z prawem logarytmicznym. Pozwala na dostosowanie percepcji poziomu wyjściowego wzmacniacza do ludzkiego narządu słuchu.

Niskie poziomy często nie są słyszalne. Prawo logarytmiczne pozwala na uzyskanie liniowej percepcji głośności słuchanej muzyki, gdy jej natężenie zmienia się w szerokim zakresie. Zastosowanie dwóch układów umożliwia stworzenie wskaźników poziomu LM3915 dla stereofonicznych systemów dźwiękowych.

Fluorescencyjne

Wskaźniki takie stosowane są w urządzeniach do odtwarzania dźwięku wysokiej jakości. Wykonywane są w postaci gotowych paneli, które zawierają zestaw specjalistycznych układów sterowanych przez mikrokontrolery. Ich skale pokazują zmiany wielu parametrów. Są to często wskaźniki korektorów pasmowych, pozwalające na korygowanie odpowiedzi amplitudowo-częstotliwościowej wzmacniaczy dźwięku w szerokim zakresie.

Przy odpowiednim poziomie doświadczenia w wykonywaniu konstrukcji radioamatorskich można samodzielnie stworzyć takie wskaźniki poziomu sygnału. Należy pamiętać, że układy wykorzystujące stylowe wskaźniki fluorescencyjne często wymagają więcej niż jednego zasilacza.

Wniosek

Materiał zawarty w tym artykule pomoże czytelnikowi zrozumieć budowę i funkcję różnych typów wskaźników poziomu. Należy pamiętać, że wiele z nich można wykonać we własnym zakresie z dostępnych zestawów konstrukcyjnych. Instrumenty typu pointa są do dziś powszechnie stosowane do odtwarzania dźwięku wysokiej jakości.