Індикатори рівня сигналу

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Аудіотехніка

 Коментарі до статті

Не секрет, що звучання системи багато в чому залежить від рівня сигналу її ділянках. Контролюючи сигнал на перехідних ділянках схеми, ми можемо судити про роботу різних функціональних блоків: коефіцієнт посилення, внесення спотворень і т.д. Також трапляються випадки, коли результуючий сигнал просто неможливо почути. У тих випадках, коли неможливо контролювати сигнал на слух, застосовуються різноманітні індикатори рівня.

Для спостереження можуть використовуватися як стрілочні прилади, так і спеціальні пристрої, що забезпечують роботу "стовпцевих" індикаторів. Отже, розглянемо їхню роботу докладніше.

1. Шкальні індикатори

1.1 Найпростіший шкільний індикатор

Цей вид індикаторів найпростіший із усіх існуючих. Шкальний індикатор складається зі стрілочного приладу та дільника. Спрощену схему індикатора наведено на рис.1.

Ріс.1

Як вимірювачі найчастіше використовуються мікроамперметри зі струмом повного відхилення 100 - 500мкА. Такі прилади розраховані на постійний струм, тому для роботи звуковий сигнал необхідно випрямити діодом. Резистор призначений для перетворення напруги на струм. Власне, прилад вимірює струм, що проходить через резистор. Розраховується елементарно, згідно із законом Ома (був такий. Георгій Семенич Ом) для ділянки ланцюга. При цьому потрібно врахувати, що напруга після діода буде вдвічі меншою. Марка діода не важлива, тому підійде будь-який, що працює на частоті більше 2кГц.

Отже, розрахунок: R = 0.5U/I 

де: R - опір резистора (Ом)

U - Максимальна напруга, що вимірюється (В)

I - Струм повного відхилення індикатора (А)

Набагато зручніше оцінювати рівень сигналу, задавши йому деяку інерційність. Тобто. індикатор показує середнє значення рівня. Цього легко досягти, підключивши паралельно до приладу електролітичний конденсатор, проте слід врахувати, що при цьому напруга на приладі збільшиться (корінь із 2) разів. Такий індикатор може бути використаний для вимірювання вихідної потужності підсилювача. Що ж робити, якщо рівня вимірюваного сигналу не вистачає, щоб "розворушити" прилад? У цьому випадку на допомогу приходять такі хлопці, як транзистор та операційний підсилювач (далі – ОУ).

1.2 Шкальний індикатор на транзисторі

Якщо можна виміряти струм через резистор, можна виміряти і колекторний струм транзистора. Для цього нам знадобиться сам транзистор і колекторне навантаження (той самий резистор). Схема шкального індикатора на транзисторі наведено на рис. 2.

Рис. 2

Тут також усе просто. Транзистор посилює сигнал струмом, а в іншому все працює так само. Колекторний струм транзистора повинен перевищувати струм повного відхилення приладу щонайменше 2 разу (так воно спокійніше і транзистора, і Вас), тобто. якщо струм повного відхилення 100 мкА, колекторний струм повинен бути не менше 200мкА. Власне, це актуально для міліамперметрів, т.к. через найслабший транзистор "зі свистом" пролітає 50 мА. Тепер дивимося довідник і знаходимо в ньому коефіцієнт передачі струму h_21е.

Обчислюємо вхідний струм: I_b = I_k/h_21Е  

де: I_b - Вхідний струм

I_k - Струм повного відхилення = Струм колектора

h_21Е - Коефіцієнт передачі струму

R1 обчислюється за законом Ома для ділянки ланцюга: R=U_e/I_k   

де R - опір R1

U_e - напруга живлення

I_k - Струм повного відхилення = Струм колектора

R2 призначений придушення напруги з урахуванням. Підбираючи його потрібно досягти максимальної чутливості при мінімальному відхиленні стрілки без сигналу. R3 регулює чутливість і його опір практично не критично.

Бувають випадки, коли сигнал потрібно посилити не тільки струмом, але і напругою. І тут схема індикатора доповнюється каскадом з ОЭ. Такий індикатор застосовано, наприклад, у магнітофоні "Комета 212". Його схема наведено на рис. 3.

Рис. 3

1.3 Шкальний індикатор на ОУ

Такі індикатори мають високу чутливість і вхідний опір, отже, вносять мінімум змін у вимірюваний сигнал. Один із способів використання ОУ - перетворювач "напруга - струм" наведено на рис. 4.

Рис. 4

Такий індикатор має менший вхідний опір, зате дуже простий у розрахунках та виготовленні.

Обчислимо опір R1: R=U_s /I_Макс   

де: R - опір вхідного резистора

U_s - Максимальний рівень сигналу

I_Макс - Струм повного відхилення

Діоди вибираються за тим самим критерієм, як і в інших схемах.

Якщо рівень сигналу низький та (або) потрібен високий вхідний опір, можна скористатися повторювачем. Його схема наведена на рис. 5.

Рис. 5

Для впевненої роботи діодів вихідну напругу рекомендується підняти до 2-3 В. Отже в розрахунках відштовхуємося від вихідної напруги ОУ. Насамперед з'ясуємо потрібний нам коефіцієнт посилення: К = U_вих/U_вх.

Тепер обчислимо резистори R1 та R2: K=1+(R2/R1) 

У виборі номіналів обмежень, начебто, немає, але R1 не рекомендується ставити менше 1кОм.

Тепер обчислимо R3: R = U_o/I 

де: R - опір R3

U_o - Вихідна напруга ОУ

I - струм повного відхилення

2. Пікові (світлодіодні) індикатори

2.1 Аналоговий індикатор

Мабуть найбільш популярний вид індикаторів в даний час. Почнемо із найпростіших. на рис.6 наведено схему індикатора "сигнал/пік" на основі компаратора. Розглянемо принцип дії. Поріг спрацьовування заданий опорною напругою, яка встановлюється на вході, що інвертує ОУ дільником R1R2. Коли сигнал на прямому вході перевищує опорну напругу, на виході ОУ з'являється +U_п, відкривається VT1 і спалахує VD2. Коли сигнал нижче за опорну напругу, на виході ОУ діє -U_п. У цьому випадку відкрито VT2 і світиться VD2. Тепер розрахуємо це диво. Почнемо з компаратора. Для початку виберемо напругу спрацьовування (опорну напругу) та резистор R2 у межах 3 - 68 кОм.

Обчислимо струм у джерелі опорної напруги

I_att=U_оп/R_б

де: I_att - Струм через R2 (струмом інвертуючого входу можна знехтувати)

U_оп - опорна напруга

R_б - Опір R2

Рис. 6

Тепер обчислимо

R1. R1=(U_e-U_оп)/ I_att 

де: U_e - напруга джерела живлення

U_оп - опорна напруга (напруга спрацьовування)

I_att - Струм через R2

Обмежувальний резистор R6 підбирається за формулою

R1=U_e/I_LED  

де: R - опір R6

U_e - напруга живлення

I_LED - Прямий струм світлодіода (рекомендується вибрати в межах 5 - 15 мА)

Компенсуючі резистори R4, R5 вибираються за довідником і відповідають мінімальному опору навантаження для обраного ОУ.

2.2 Індикатори на логічних елементах

Почнемо з індикатора граничного рівня з одним світлодіодом (рис. 7). В основі цього індикатора лежить тригер Шмітта. Як відомо тригер Шмітта має деяку гістерезису тобто. поріг спрацьовування відрізняється від порога відпускання. Різниця цих порогів (ширина петлі гістерези) визначається ставленням R2 до R1 т.к. Тригер Шмітта є підсилювачем з позитивним зворотним зв'язком. Обмежувальний резистор R4 обчислюється за тим самим принципом, що у попередній схемі. Обмежувальний резистор у ланцюгу бази розраховується виходячи з здатності навантаження ЛЕ. Для КМОП (рекомендується саме КМОП-логіка) вихідний струм становить приблизно 1,5 мА.

Ріс.7

Для початку обчислимо вхідний струм транзисторного каскаду:

I_b=I_LED/h_21Е 

де: I_b - Вхідний струм транзисторного каскаду

I_LED - Прямий струм світлодіода (рекомендується виставити 5 - 15 мА)

h_21Е - Коефіцієнт передачі струму

Тепер ми можемо приблизно розрахувати вхідний опір:

Z=E/I_b  

де: Z – вхідний опір

E - напруга живлення

I_b - Вхідний струм транзисторного каскаду

Якщо вхідний струм не перевищує здатність навантаження ЛЕ можна обійтися без R3, в іншому випадку його можна розрахувати за формулою:

R=(E/I_b)-Z 

де: R - R3

E - напруга живлення

I_b - Вхідний струм

Z - вхідний опір каскаду

Для вимірювання сигналу "стовпчиком" можна зібрати багаторівневий індикатор (рис. 8). Такий індикатор простий, але його чутливість мала й годиться лише вимірювання сигналів від 3-х вольт і від. Пороги спрацьовування ЛЕ встановлюються підстроювальними резисторами. В індикаторі використані елементи ТТЛ, у разі застосування КМОП на виході кожного ЛЕ слід встановити підсилювальний каскад.

Ріс.8

2.3. Пікові індикатори на спеціалізованих мікросхемах

Найпростіший варіант виготовлення цих. Деякі схеми наведено на рис. 9

Рис.9 (натисніть , щоб збільшити)

Також можна використовувати й інші підсилювачі індикації. Схеми включення до них можна запитати в магазині або Яндекс. Також можна замовити готові набори у Майстеркіту, masterkit.ru/main/bycat.php?num=15

3. Пікові (люмінесцентні) індикатори

Свого часу застосовувалися у вітчизняній техніці, які зараз широко застосовуються в музичних центрах. Такі індикатори дуже складні у виготовленні (включають спеціалізовані мікросхеми і мікроконтролери) і в підключенні (вимагають декількох джерел живлення). Я не рекомендую використовувати їх у аматорській техніці.

Автор: Павло Улітін, Overlord7[собачка]yandex.ru, ICQ#: 322-026-295; Публікація: cxem.net

Дивіться інші статті розділу Аудіотехніка.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Випадкова новина з Архіву Комп'ютерна пам'ять допомагає людській 22.12.2014 Щоб краще запам'ятати щось нове, спробуйте розвантажити свою пам'ять, передавши комп'ютер стару інформацію зі свого мозку. Зберігаючи інформацію на жорсткий диск комп'ютера або на "флешку", ми краще запам'ятовуємо наступну порцію відомостей - такого висновку дійшли у своїй роботі Бенджамін Сторм (Benjamin C. Storm) і Шон Стоун (Sean M. Stone) з Каліфорнійського університету в Санта-Крузі (США). В експериментах психологів брало участь двадцять студентів, які повинні були вивчити два PDF-файли для того, щоб запам'ятати якнайбільше з написаного в них. У кожному файлі був список іменників, і перший список закривали відразу після прочитання. При цьому деяким казали просто закрити його, а іншим зберегти у певне місце на комп'ютері. Другий файл читали за часом стільки ж, скільки і перший, але після учасники експерименту мали відразу сказати, скільки слів з нього вони запам'ятали. І лише потім їх перевіряли щодо першого списку – того, який вони закрили після прочитання та перейшли до другого. Виявилося, що найбільше слів із другого списку запам'ятовувалося у тому випадку, якщо перший не просто закривали, а спеціально зберігали на жорсткому диску. Тобто в пам'яті у людини начебто звільнялося більше місця під нову порцію слів, адже попередні вона зберегла на "зовнішньому носії". Результати підтвердилися в іншому такому ж досвіді з удвічі більшим числом добровольців. Однак цього разу з'явилися деякі нюанси. Так, якщо студентам говорили, що список, що зберігається, не такий вже й важливий, що його, звичайно, потрібно зберегти, але якщо він стане раптом недоступним, то нічого страшного, то в такому разі другий список вони запам'ятовували без жодних переваг, ніби перший список вони просто закрили без збереження. У попередніх роботах на тему взаємодії пам'яті комп'ютерної та живої пам'яті говорилося, що, коли ми зберігаємо інформацію в комп'ютері, нам самим стає важче її згадати. Довготривала нейронна пам'ять зі старими відомостями стає недоступною - адже ми знаємо, що "скопіювали" їх на жорсткий диск. Однак, як виявляється, тут є і позитивна сторона: одночасно ми звільняємо когнітивно-психологічні ресурси під щось нове. Хоча психологи використовували в експериментах тільки комп'ютерну пам'ять, можливо, що такий самий ефект має місце й у тому випадку, якщо ми записуємо щось на клаптику паперу. Втім, так це чи не так, чи відіграє якусь роль тип "зовнішнього носія", можна з'ясувати тільки після додаткових експериментів - так само як і нейронний механізм, що лежить в основі описаного феномену.

Інші цікаві новини:

▪ Взаємне перетворення різних видів нейтрино

▪ Ємний та міцний графеновий іоністор

▪ Відкриття хвиль у магнітосфері Юпітера

▪ Зовнішність дитини можна відредагувати генетично

▪ Навушники, здатні самостійно знезаражуватися

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Електронні довідники. Добірка статей

▪ стаття Потрібно обробляти свій сад. Крилатий вислів

▪ стаття На якому святі англійці в 17 столітті живцем спалювали кішок? Детальна відповідь

▪ стаття Орієнтування по світу. Поради туристу

▪ стаття Електромузичний дзвінок. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття УКХ конвертор із кварцовою стабілізацією. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024