Indicatori di livello del segnale

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Audio

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Non è un segreto che il suono del sistema dipende in gran parte dal livello del segnale nelle sue sezioni. Monitorando il segnale nelle sezioni di transizione del circuito, possiamo giudicare il funzionamento di vari blocchi funzionali: guadagno, distorsione introdotta, ecc. Ci sono anche casi in cui il segnale risultante non è semplicemente udibile. Nei casi in cui non è possibile controllare il segnale a orecchio, vengono utilizzati vari tipi di indicatori di livello.

Per l'osservazione possono essere utilizzati sia strumenti puntatori che dispositivi speciali che assicurano il funzionamento degli indicatori a "barra". Quindi, diamo un'occhiata al loro lavoro in modo più dettagliato.

1. Indicatori a quadrante

1.1 Il grafico a barre più semplice

Questo tipo di indicatori è il più semplice di tutti quelli esistenti. L'indicatore della scala è costituito da un dispositivo puntatore e un divisore. Un diagramma semplificato dell'indicatore è mostrato in Fig.1.

Ris.1

Come metri, vengono spesso utilizzati microamperometri con una corrente di deviazione totale di 100 - 500 μA. Tali dispositivi sono progettati per corrente continua, pertanto, per il loro funzionamento, il segnale sonoro deve essere rettificato da un diodo. Il resistore è progettato per convertire la tensione in corrente. A rigor di termini, il dispositivo misura la corrente che passa attraverso il resistore. Viene calcolato in modo elementare, secondo la legge di Ohm (c'era tale. Georgy Semenych Om) per una sezione del circuito. In questo caso, va tenuto presente che la tensione dopo il diodo sarà 2 volte inferiore. La marca del diodo non è importante, quindi andrà bene qualsiasi cosa che opera a una frequenza superiore a 20 kHz.

Quindi, calcolo: R = 0.5U/I 

dove: R è la resistenza del resistore (Ohm)

U - Tensione massima misurata (V)

I - indicatore di corrente di deflessione totale (A)

È molto più conveniente valutare il livello del segnale dandogli una certa inerzia. Quelli. l'indicatore mostra il valore medio del livello. Ciò può essere facilmente ottenuto collegando un condensatore elettrolitico in parallelo al dispositivo, tuttavia, va notato che in questo caso la tensione sul dispositivo aumenterà di (radice di 2) volte. Tale indicatore può essere utilizzato per misurare la potenza di uscita di un amplificatore. Cosa fare se il livello del segnale misurato non è sufficiente per "stimolare" il dispositivo? In questo caso, ragazzi come il transistor e l'amplificatore operazionale (di seguito denominato amplificatore operazionale) vengono in soccorso.

1.2 Indicatore della barra del transistor

Se puoi misurare la corrente attraverso il resistore, puoi misurare la corrente del collettore del transistor. Per fare ciò, abbiamo bisogno del transistor stesso e del carico del collettore (lo stesso resistore). Il diagramma di un indicatore grafico a barre su un transistor è mostrato in fig. 2.

Fig. 2

Anche qui tutto è semplice. Il transistor amplifica il segnale di corrente, ma per il resto tutto funziona allo stesso modo. La corrente di collettore del transistor deve superare di almeno 2 volte la corrente di deflessione totale del dispositivo (in questo modo è più calma sia per il transistor che per te), ad es. se la corrente di deflessione totale è 100 µA, la corrente del collettore deve essere almeno 200 µA. In effetti, questo è vero per i millimetri, perché. attraverso il transistor più debole "con un fischio" vola 50 mA. Ora osserviamo il libro di riferimento e vi troviamo l'attuale coefficiente di trasferimento h_21e.

Calcola la corrente di ingresso: I_b = I_k/h_21E  

dove: io_b - corrente di ingresso

I_k - corrente di deflessione totale = corrente del collettore

h_21E - coefficiente di trasferimento attuale

R1 è calcolato secondo la legge di Ohm per la sezione del circuito: R=U_e/I_k   

dove: R - resistenza R1

U_e - tensione di alimentazione

I_k - corrente di deflessione totale = corrente del collettore

R2 è progettato per sopprimere la tensione alla base. Scegliendolo, è necessario ottenere la massima sensibilità con una minima deviazione della freccia in assenza di segnale. R3 regola la sensibilità e la sua resistenza non è praticamente critica.

Ci sono momenti in cui il segnale deve essere amplificato non solo in corrente, ma anche in tensione. In questo caso, il circuito dell'indicatore è integrato con una cascata con OE. Tale indicatore viene utilizzato, ad esempio, nel registratore Comet 212. Il suo schema è mostrato in Fig. 3.

Fig. 3

1.3 Indicatore di scala sull'amplificatore operazionale

Tali indicatori hanno un'elevata sensibilità e resistenza di ingresso, pertanto apportano un minimo di modifiche al segnale misurato. Uno dei modi per utilizzare un amplificatore operazionale: un convertitore tensione-corrente è mostrato in fig. quattro.

Fig. 4

Un tale indicatore ha una resistenza di ingresso inferiore, ma è molto semplice nei calcoli e nella produzione.

Calcola la resistenza R1: R=U_s /I_max   

dove: R è la resistenza del resistore di ingresso

U_s - Livello massimo del segnale

I_max - corrente di deflessione totale

I diodi sono selezionati secondo gli stessi criteri degli altri circuiti.

Se il livello del segnale è basso e/o è richiesta un'impedenza di ingresso elevata, è possibile utilizzare un ripetitore. Il suo schema è mostrato in Fig. 5.

Fig. 5

Per un funzionamento affidabile dei diodi, si consiglia di aumentare la tensione di uscita a 2-3 V. Quindi, nei calcoli, partiamo dalla tensione di uscita dell'amplificatore operazionale. Prima di tutto, scopriamo il guadagno di cui abbiamo bisogno: K \uXNUMXd U_O/U_Rin.

Ora calcoliamo le resistenze R1 e R2: K=1+(R2/R1) 

Sembrerebbe che non ci siano restrizioni nella scelta dei rating, ma non è consigliabile impostare R1 inferiore a 1 kOhm.

Ora calcola R3: R=U_o/I 

dove: R - resistenza R3

U_o - tensione di uscita dell'amplificatore operazionale

I - corrente di deflessione totale

2. Indicatori di picco (LED).

2.1 Indicatore analogico

Forse il tipo più popolare di indicatori attualmente. Cominciamo con quelli più semplici. Sul rys.6 viene mostrato il diagramma dell'indicatore "segnale/picco" basato sul comparatore. Considera il principio di azione. La soglia di risposta è impostata dalla tensione di riferimento, che è impostata all'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale dal divisore R1R2. Quando il segnale all'ingresso diretto supera la tensione di riferimento, +U appare all'uscita dell'amplificatore operazionale_п, VT1 si apre e VD2 si accende. Quando il segnale è al di sotto della tensione di riferimento, l'uscita dell'amplificatore operazionale è -U_п. In questo caso, VT2 è aperto e VD2 è acceso. Ora calcoliamo questo miracolo. Cominciamo con il comparatore. Per cominciare, selezioniamo la tensione di risposta (tensione di riferimento) e il resistore R2 nell'intervallo 3 - 68 kOhm.

Calcolare la corrente nella sorgente di tensione di riferimento

I_a=U_op/R_б

dove: io_a - corrente tramite R2 (la corrente dell'ingresso invertente può essere trascurata)

U_op - tensione di riferimento

R_б - resistenza R2

Fig. 6

Ora calcoliamo

R1. R1=(u_e-U_op)/IO_a 

dove sei_e - tensione di alimentazione

U_op - tensione di riferimento (tensione di intervento)

I_a - corrente attraverso R2

Il resistore di limitazione R6 viene selezionato secondo la formula

R1=U_e/ IO_LED  

dove: R - resistenza R6

U_e - tensione di alimentazione

I_LED - corrente continua del LED (si consiglia di scegliere entro 5 - 15 mA)

I resistori di compensazione R4, R5 sono selezionati dal libro di riferimento e corrispondono alla resistenza di carico minima per l'amplificatore operazionale selezionato.

2.2 Indicatori sugli elementi logici

Iniziamo con l'indicatore di limite con un LED (fig. 7). Questo indicatore si basa sul trigger di Schmitt. Come sapete, il trigger di Schmitt ha una certa isteresi, ad es. la soglia di trigger è diversa dalla soglia di rilascio. La differenza tra queste soglie (l'ampiezza del ciclo di isteresi) è determinata dal rapporto tra R2 e R1 poiché Il trigger di Schmitt è un amplificatore a feedback positivo. La resistenza di limitazione R4 è calcolata secondo lo stesso principio del circuito precedente. La resistenza di limitazione nel circuito di base viene calcolata in base alla capacità di carico del LE. Per CMOS (si consiglia la logica CMOS), la corrente di uscita è di circa 1,5 mA.

Ris.7

Innanzitutto, calcoliamo la corrente di ingresso dello stadio del transistor:

I_b=I_LED/h_21E 

dove: io_b - corrente di ingresso dello stadio a transistor

I_LED - corrente continua del LED (si consiglia di impostare 5 - 15 mA)

h_21E - coefficiente di trasferimento attuale

Ora possiamo calcolare approssimativamente l'impedenza di ingresso:

Z=E/I_b  

dove: Z - impedenza di ingresso

E - tensione di alimentazione

I_b - corrente di ingresso dello stadio a transistor

Se la corrente in ingresso non supera la capacità di carico del LE, puoi fare a meno di R3, altrimenti può essere calcolata usando la formula:

R=(E/I_b)-Z 

dove: R - R3

E - tensione di alimentazione

I_b - corrente di ingresso

Z - impedenza di ingresso della cascata

Per misurare il segnale "barra" è possibile montare un indicatore multilivello (Fig. 8). Un tale indicatore è semplice, ma la sua sensibilità è bassa ed è adatto solo per misurare segnali da 3 volt e oltre. Le soglie di funzionamento LE sono impostate da resistori di sintonia. L'indicatore utilizza elementi TTL, nel caso di CMOS, uno stadio amplificatore dovrebbe essere installato all'uscita di ogni LE.

Ris.8

2.3. Indicatori di picco su microcircuiti specializzati

Il modo più semplice per realizzarli. Alcuni schemi sono mostrati in fig. 9

Fig.9 (clicca per ingrandire)

Puoi anche usare altri amplificatori di display. Puoi richiedere schemi di connessione per loro nel negozio o da Yandex. Puoi anche ordinare kit già pronti da Masterkit, masterkit.ru/main/bycat.php?num=15

3. Indicatori di picco (luminescenti).

Un tempo erano usati nella tecnologia domestica, ora sono ampiamente utilizzati nei centri musicali. Tali indicatori sono molto difficili da produrre (includono microcircuiti e microcontrollori specializzati) e da collegare (richiedono diversi alimentatori). Non consiglio di usarli nella tecnologia amatoriale.

Autore: Pavel Ulitin, Overlord7[doggy]yandex.ru, ICQ#: 322-026-295; Pubblicazione: cxem.net

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