Wskaźniki poziomu sygnału służą do wizualnej oceny zmieniającego się parametru w punktach pośrednich obwodu urządzenia. Według ich zeznań można ocenić działanie poszczególnych modułów funkcjonalnych. Zastosowanie wskaźników we wzmacniaczach sygnału audio pozwala na ustawienie poziomu wystarczającego do komfortowego słuchania utworów muzycznych, jednocześnie zapobiegając pracy wzmacniacza poza jego dopuszczalnymi wartościami.
Główne typy wskaźników
Wskaźniki są integralną częścią urządzeń wzmacniających dźwięk. Pozwalają uzyskać wizualną ocenę kompozycji w zakresie częstotliwości audio. Do monitorowania poziomu sygnału wykorzystywane są zarówno przyrządy wskaźnikowe, jak i przyrządy wykonane w postaci słupków LED, zmieniających swoje wymiary geometryczne w miarę narastania lub opadania sygnału dźwiękowego w wybranym zakresie częstotliwości. Można wyróżnić główne typywskaźniki:
- Waga, czyli urządzenia o różnym stopniu złożoności, w których do oceny siły sygnału dźwiękowego używane są mikroamperomierze wskaźnikowe.
- Wskaźniki poziomu sygnału szczytowego (LED), które mogą wykorzystywać zarówno pojedyncze elementy, jak i paski LED.
- Szczytowe fluorescencyjne.
W nowoczesnych systemach odtwarzania informacji dźwiękowych wykorzystywane są urządzenia elektroniczne, które odzwierciedlają szereg niezbędnych parametrów. Ich schematy wykorzystują jeden lub drugi z głównych typów wskaźników wymienionych powyżej.
Proste wagi
Wskaźniki tego typu zawierają mikroamperomierz elektromechaniczny o pełnym prądzie odchylania igły do 500 μA. Urządzenie działa, gdy przez uzwojenie jego cewki przepływa prąd stały. Dlatego zmienne w czasie wyjście audio musi być wstępnie przekonwertowane za pomocą obwodu diodowego.
Zmieniając wartość rezystancji rezystora ograniczającego prąd przepływający przez mikroamperomierz, można osiągnąć pełne ugięcie igły dla maksymalnego poziomu sygnału audio. Skala jest wyskalowana jako procent maksymalnego poziomu lub w decybelach (dB) jego tłumienia.
Skala na tranzystorach bipolarnych
Mikroamperomierze w obwodach tych urządzeń wchodzą w skład obwodu kolektora stopni wyjściowych tranzystorowych wzmacniaczy prądowych, wykonanych zgodnie z obwodem wspólnego emitera (CE). Liczba etapów amplifikacji jest określona przez minimalny poziom, przy którymna którą powinna odpowiadać skala czujnika zegarowego poziomu sygnału dźwiękowego. Wielkość prądu pełnego odchylenia wskaźnika można ustawić za pomocą elementów dzielnika napięcia AC dostarczanego na wejście obwodu wskaźnika wskaźnika w celu późniejszego wzmocnienia.
W swojej kompozycji obwody zawierają prostowniki dla stale zmieniającego się sygnału wzmacniacza audio na prąd stały, aby zapewnić wygodniejszą wizualną kontrolę głośności słuchanej kompozycji. Skala jest realizowana z digitalizacją procentu aktualnego poziomu sygnału w stosunku do jego maksymalnej wartości. Dla wartości maksymalnej wybiera się poziom głośności, którego współczynnik nieliniowego zniekształcenia nie przekracza dopuszczalnej wartości i jest określony przez międzynarodowe standardy jakości.
Skala na wzmacniaczach operacyjnych
Wzmacniacze operacyjne (wzmacniacze operacyjne) o wysokiej impedancji wejściowej wprowadzają minimalne zniekształcenia do obwodu pomiarowego. Mierniki poziomu sygnału wzmacniacza pozwalają wizualnie kontrolować minimalne poziomy, które są niedostępne dla najprostszych mierników i obwodów z OE.
Wzmacniacze operacyjne są używane jako konwertery napięcia/prądu lub wtórniki emitera. Głowica elektromechaniczna mikroamperomierza posiada skalę, która odzwierciedla (jak w poprzednich przypadkach) tłumienie w decybelach poziomu mierzonego sygnału w stosunku do jego wartości maksymalnej.
Wskaźniki szczytowe
Wskaźniki LED tegotypy wykonywane są w oparciu o komparatory napięcia poziomu sygnału wejściowego. Napięcie na ich wyjściach pojawia się w momencie, gdy sygnał wejściowy przekroczy określoną wartość wartości sygnału wejściowego, ustaloną przez elementy obwodu. Jednocześnie poziom napięcia jaki występuje na wyjściu komparatora jest wystarczający do zaświecenia diody LED linii wskaźnika.
Im więcej urządzeń progowych zawiera obwód wskaźnika poziomu sygnału, tym mniej niespokojnych ruchów paska LED na skali będzie zauważalny, tym bardziej naturalny będzie obserwowany obraz.
Wskaźniki wykorzystujące elementy logiczne
Te urządzenia są używane w obwodach, w których dioda LED lub sygnalizator LED jest używany jako element sygnalizujący, że sygnał wejściowy osiągnął poziom wystarczający do wyzwolenia elementu logicznego. Będzie świecić tak długo, jak długo poziom napięcia na wejściu obwodu będzie wystarczający dla stanu otwartego obwodu logicznego i odpowiednio przepływu prądu przez diodę LED i jej świecenia.
Właściwość wyzwalania Schmidta (Schmitta) jest używana w tych obwodach wskaźników poziomu sygnału LED - aby utrzymać ich stabilne stany. W pierwszym z nich na wyjściu elementu mocy występuje dodatnie napięcie źródła zasilania. Inna sytuacja dotyczy przypadku jej stanu zamkniętego i braku dodatniego napięcia na wyjściu. Więc spust może służyćwskaźnik poziomu sygnału obecnego na wejściu układu.
Obciążeniem obwodu logicznego jest bipolarny tranzystor o przewodności n-p-n, połączony zgodnie z obwodem wzmacniacza za pomocą wspólnego emitera (CE). W jego obwodzie kolektora znajduje się dioda LED, która sygnalizuje przekroczenie poziomu sygnału wejściowego, ustawionego przez elementy obwodu.
Liczba użytych wyzwalaczy określa liczbę poziomów sygnału audio, które mają być kontrolowane. 2 lub 3 mikroukłady, posiadające 4 elementy logiczne w jednym pakiecie, pozwalają na stworzenie wskaźnika własnymi rękami, w którym praktycznie nie ma zależności krokowej od zmiany odczytów.
Wskaźniki poziomu na wyspecjalizowanych mikroukładach
Układ scalony LM 3915 jest produkowany przez firmę Texas Instruments. Stało się powszechne w tworzeniu wskaźników poziomu sygnału dla wzmacniacza. Kontroluje 10 poziomów zmiany sygnału audio w oparciu o wbudowane komparatory. Jednocześnie powoduje świecenie elementów wyjściowych LED zgodnie z prawem logarytmicznym. Pozwala to dostosować percepcję poziomu wyjściowego wzmacniacza zgodnie z właściwością ludzkiego ucha.
Niskie poziomy często nie są słyszalne. Prawo logarytmiczne pozwala uzyskać liniową percepcję głośności słuchanej kompozycji muzycznej, gdy jej intensywność zmienia się w szerokim zakresie. W przypadku użycia dwóch chipów staje się możliwe stworzenie wskaźników poziomu sygnału LM3915 dla systemów dźwięku stereo.
Świetlówki
Te wskaźniki są wyposażone w wysokiej jakości urządzenia odtwarzające dźwięk. Wykonane są w postaci gotowych paneli, które zawierają zestaw specjalizowanych obwodów sterowanych przez mikrokontrolery. Ich skale odzwierciedlają zmianę wielu parametrów. Często są to wskaźniki korektorów pasmowych, które pozwalają korygować odpowiedź amplitudowo-częstotliwościową wzmacniaczy dźwięku w szerokim zakresie.
Przy wystarczającym poziomie doświadczenia w produkcji amatorskich konstrukcji radiowych takie wskaźniki poziomu sygnału zrób to sam można tworzyć niezależnie. Należy pamiętać, że obwody wykorzystujące stylowe lampy fluorescencyjne często wymagają wielu zasilaczy.
Wniosek
Materiał przedstawiony w artykule pomoże czytelnikowi poznać urządzenie i przeznaczenie różnych rodzajów wskaźników poziomu. Należy pamiętać, że wiele z nich można wykonać samodzielnie z dostępnych zestawów konstrukcyjnych. Urządzenia typu switch są nadal szeroko stosowane w urządzeniach do odtwarzania dźwięku wysokiej jakości.
