Індикатори рівня сигналу використовуються для візуальної оцінки змінюваного 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 значень.
Основні види індикаторів
Індикатори є складовою частиною пристроїв підсилення звуку. Вони дозволяють отримати візуальну оцінку композиції в діапазоні звукових частот. Для спостереження рівня сигналу використовуються як стрілочні прилади, так і пристрої, виконані у вигляді світлодіодних стовпців, які змінюють свої геометричні розміри по мірі наростання та спаду звукового сигналу у виділеному частотному діапазоні. Можна виділити основні типи індикаторів:
Сучасні комплекси відтворення звукової інформації використовують електронні пристрої, які відображають низку необхідних параметрів. В їх схемах застосовуються ті чи інші основні типи індикаторів, перерахованих вище.
Найпростіші шкальні
Індикатори цього типу містять у своєму складі електромеханічний мікроамперметр з струмом повного відхилення стрілки до 500 мкА. Прилад працює при протіканні по його обмотці котушки постійного струму. Тому змінюється в часі вихідний звуковий сигнал потрібно попередньо перетворити за допомогою діодного схеми.
Змінюючи величину опору резистора, що обмежує струм, що протікає через мікроамперметр, можна добитися повного відхилення стрілки для максимального рівня звукового сигналу. Шкала градуюється у відсотках максимального рівня або в децибелах (дБ) його ослаблення.
Шкальні на біполярних транзисторах
Микроамперметры в схемах цих пристроїв включаються в колекторних ланцюг вихідних каскадів транзисторних підсилювачів струму, виконаних за схемою з загальним емітером (ОЕ). Кількість каскадів підсилення 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 оцифруванням процентного співвідношення діючого 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 (ОП), що володіють високим вхідним опором, вносять у схему вимірювання мінімальні спотворення. Стрілочні індикатори рівня сигналу для підсилювача дозволяють візуально контролювати мінімальні рівні, недоступні простим вимірювачів і схемами з ОЕ.
ОУ використовуються в якості перетворювачів напруга/струм або емітерний повторювачі. Електромеханічна головка мікроамперметра має шкалу, яка відображатиме (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 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, достатньо для загоряння світлодіода лінійки індикаторів.
Чим більша кількість порогових пристроїв містить схема індикатора рівня сигналу, тим менше буде помітно стрибкоподібний рух світлодіодного стовпчика по шкалі, тим природніше буде спостережувана 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, що 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, протікання 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 нагоди його закритого стану і при відсутності позитивного 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 з загальним емітером (ОЕ). В його колекторних ланцюг включений світлодіод, що 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 з 4 логічних елемента, дозволяють створити індикатор своїми руками, в якому практично не спостерігається ступенева залежність зміни показань.
Індикатори рівня на спеціалізованих мікросхемах
Інтегральна мікросхема LM 3915 виробляється компанією Texas Instruments. Вона отримала широке поширення при створенні індикаторів рівня сигналу 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 згідно з властивістю органу людського слуху.
Низькі рівні часто не сприймаються на слух. 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.
Люмінесцентні
Такими індикаторами оснащуються пристрою 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.
Висновок
Матеріал, викладений у статті, допоможе читачеві дізнатися пристрій і призначення різних типів індикаторів рівня. Слід враховувати, що багато з них можуть бути виготовлені своїми силами з доступних наборів-конструкторів. Пристрої стрілочного типу і сьогодні повсюдно використовуються в апаратах високоякісного відтворення звуку.
