Indicadores de nível de sinal

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Não é nenhum segredo que o som de um sistema depende em grande parte do nível do sinal em suas seções. Ao monitorar o sinal nas seções de transição do circuito, podemos avaliar o funcionamento de vários blocos funcionais: ganho, distorção introduzida, etc. Há também casos em que o sinal resultante simplesmente não pode ser ouvido. Nos casos em que não é possível controlar o sinal de ouvido, são utilizados vários tipos de indicadores de nível.

Para observação, podem ser utilizados tanto instrumentos ponteiros quanto dispositivos especiais que garantem o funcionamento dos indicadores de “coluna”. Então, vamos examinar o trabalho deles com mais detalhes.

1. Indicadores de escala

1.1 O indicador de escala mais simples

Este tipo de indicador é o mais simples de todos os existentes. O indicador de escala consiste em um dispositivo ponteiro e um divisor. Um diagrama simplificado do indicador é mostrado na Fig.

Figura.1

Microamperímetros com corrente de desvio total de 100 - 500 μA são mais frequentemente usados ​​​​como medidores. Tais dispositivos são projetados para corrente contínua, portanto, para que funcionem, o sinal de áudio deve ser retificado com um diodo. Um resistor é projetado para converter tensão em corrente. A rigor, o dispositivo mede a corrente que passa pelo resistor. É calculado de forma simples, de acordo com a lei de Ohm (existia tal coisa. Georgy Semenych Ohm) para uma seção da cadeia. Deve-se levar em consideração que a tensão após o diodo será 2 vezes menor. A marca do diodo não é importante, portanto qualquer um operando em frequência superior a 20 kHz servirá.

Então, o cálculo: R = 0.5U/I 

onde:   R - resistência do resistor (Ohm)

U - Tensão máxima medida (V)

I - corrente de deflexão total do indicador (A)

É muito mais conveniente avaliar o nível do sinal, dando-lhe alguma inércia. Aqueles. o indicador mostra o valor do nível médio. Isso pode ser facilmente conseguido conectando um capacitor eletrolítico em paralelo ao dispositivo, mas deve-se levar em consideração que neste caso a tensão no dispositivo aumentará (raiz de 2) vezes. Tal indicador pode ser usado para medir a potência de saída de um amplificador. O que fazer se o nível do sinal medido não for suficiente para “agitar” o dispositivo? Nesse caso, caras como transistor e amplificador operacional (doravante denominados amplificador operacional) vêm em socorro.

1.2 Indicador de barra em um transistor

Se você puder medir a corrente através de um resistor, também poderá medir a corrente de coletor do transistor. Para fazer isso, precisamos do próprio transistor e de uma carga coletora (o mesmo resistor). O diagrama de um indicador de escala em um transistor é mostrado na Fig. 2.

Fig. 2

Tudo é simples aqui também. O transistor amplifica o sinal atual, mas fora isso tudo funciona da mesma forma. A corrente do coletor do transistor deve exceder a corrente de deflexão total do dispositivo em pelo menos 2 vezes (isso é mais calmo tanto para o transistor quanto para você), ou seja, se a corrente de desvio total for 100 μA, a corrente do coletor deverá ser de pelo menos 200 μA. Na verdade, isso é relevante para miliamperímetros, porque 50 mA “assobia” através do transistor mais fraco. Agora olhe para o livro de referência e encontre nele o coeficiente de transferência atual h_21e.

Calculamos a corrente de entrada: I_b = Eu_k/h_21E  

onde eu_b - corrente de entrada

I_k - corrente de deflexão total = corrente do coletor

h_21E - coeficiente de transferência atual

R1 é calculado de acordo com a lei de Ohm para uma seção do circuito:  R=U_e/I_k   

onde: R - resistência R1

U_e - tensão de alimentação

I_k - corrente de deflexão total = corrente do coletor

R2 foi projetado para suprimir a tensão na base. Ao selecioná-lo, você precisa atingir a sensibilidade máxima com desvio mínimo da agulha na ausência de sinal. R3 regula a sensibilidade e sua resistência praticamente não é crítica.

Há casos em que o sinal precisa ser amplificado não só pela corrente, mas também pela tensão. Neste caso, o circuito indicador é complementado com uma cascata com OE. Tal indicador é usado, por exemplo, no gravador Comet 212. Seu diagrama é mostrado na Fig. 3.

Fig. 3

1.3 Indicador de escala no amplificador operacional

Tais indicadores possuem alta sensibilidade e resistência de entrada, portanto, fazem alterações mínimas no sinal medido. Uma maneira de usar um amplificador operacional – um conversor tensão-corrente – é mostrada na Fig. 4.

Fig. 4

Tal indicador possui menor resistência de entrada, mas é muito simples de calcular e fabricar.

Vamos calcular a resistência R1: R=U_s /I_max   

onde: R - resistência do resistor de entrada

U_s - Nível máximo de sinal

I_max - corrente de desvio total

Os diodos são selecionados de acordo com os mesmos critérios de outros circuitos.

Se o nível do sinal for baixo e/ou for necessária uma impedância de entrada alta, um repetidor poderá ser usado. Seu diagrama é mostrado na Fig. 5.

Fig. 5

Para uma operação confiável dos diodos, é recomendado aumentar a tensão de saída para 2-3 V. Assim, nos cálculos partimos da tensão de saída do amplificador operacional. Primeiro de tudo, vamos descobrir o ganho que precisamos: K= U_O/U_vh.

Agora vamos calcular os resistores R1 e R2: K=1+(R2/R1) 

Parece não haver restrições na escolha das denominações, mas não é recomendado definir R1 para menos de 1 kOhm.

Agora vamos calcular R3: R=U_o/I 

onde: R - resistência R3

U_o - tensão de saída do amplificador operacional

I - corrente de desvio total

2. Indicadores de pico (LED)

2.1 Indicador analógico

Talvez o tipo de indicador mais popular atualmente. Vamos começar com os mais simples. Sobre pic.6 É mostrado um diagrama de um indicador de sinal/pico baseado em um comparador. Considere o princípio de operação. O limite de resposta é definido pela tensão de referência, que é definida na entrada inversora do amplificador operacional pelo divisor R1R2. Quando o sinal de entrada direto excede a tensão de referência, +U aparece na saída do amplificador operacional_п, VT1 abre e VD2 acende. Quando o sinal está abaixo da tensão de referência, -U é aplicado na saída do amplificador operacional_п. Neste caso, VT2 está aberto e VD2 acende. Agora vamos calcular esse milagre. Vamos começar com o comparador. Para começar, selecionamos a tensão de resposta (tensão de referência) e o resistor R2 na faixa de 3 a 68 kOhm.

Vamos calcular a corrente na fonte de tensão de referência

I_para=U_op/R_б

onde eu_para - corrente através de R2 (a corrente da entrada inversora pode ser desprezada)

U_op - Voltagem de referência

R_б - resistência R2

Fig. 6

Agora vamos calcular

R1. R1=(você_e-U_op)/EU_para 

onde você_e - tensão de alimentação

U_op - tensão de referência (tensão de disparo)

I_para - corrente através de R2

O resistor limitador R6 é selecionado de acordo com a fórmula

R1=U_e/ EU_CONDUZIU  

onde: R - resistência R6

U_e - tensão de alimentação

I_CONDUZIU - corrente direta do LED (recomenda-se que seja selecionada entre 5 - 15 mA)

Os resistores de compensação R4, R5 são selecionados no livro de referência e correspondem à resistência de carga mínima para o amplificador operacional selecionado.

2.2 Indicadores sobre elementos lógicos

Vamos começar com um indicador de nível limite com um LED (Fig. 7). Este indicador é baseado em um gatilho Schmitt. Como é sabido, o gatilho Schmitt possui alguma histerese, ou seja, O limite de atuação é diferente do limite de liberação. A diferença entre esses limites (a largura do loop de histerese) é determinada pela relação entre R2 e R1, uma vez que O gatilho Schmitt é um amplificador de feedback positivo. O resistor limitador R4 é calculado de acordo com o mesmo princípio do circuito anterior. O resistor limitador no circuito base é calculado com base na capacidade de carga do LE. Para CMOS (a lógica CMOS é recomendada), a corrente de saída é de aproximadamente 1,5 mA.

Figura.7

Primeiro, vamos calcular a corrente de entrada do estágio do transistor:

I_b=I_CONDUZIU/h_21E 

onde eu_b - corrente de entrada do estágio do transistor

I_CONDUZIU - corrente direta do LED (recomenda-se definir 5 - 15 mA)

h_21E - coeficiente de transferência atual

Agora podemos calcular aproximadamente a impedância de entrada:

Z=E/I_b  

onde: Z - impedância de entrada

E - tensão de alimentação

I_b - corrente de entrada do estágio do transistor

Se a corrente de entrada não exceder a capacidade de carga do LE, você pode ficar sem R3, caso contrário pode ser calculado usando a fórmula:

R=(E/I_b)-Z 

onde: R - R3

E - tensão de alimentação

I_b - corrente de entrada

Z - impedância de entrada em cascata

Para medir o sinal com uma “coluna”, você pode montar um indicador multinível (Fig. 8). Este indicador é simples, mas sua sensibilidade é baixa e só é adequado para medir sinais de 3 volts e superiores. Os limites de resposta LE são definidos ajustando os resistores. O indicador utiliza elementos TTL; se for utilizado CMOS, um estágio de amplificação deverá ser instalado na saída de cada LE.

Figura.8

2.3. Indicadores de pico em chips especializados

A opção mais simples para fazê-los. Alguns diagramas são mostrados na Fig. 9

Fig.9 (clique para ampliar)

Você também pode usar outros amplificadores de exibição. Você pode pedir diagramas de conexão à loja ou ao Yandex para eles. Você também pode solicitar kits prontos no Masterkit, masterkit.ru/main/bycat.php?num=15

3. Indicadores de pico (luminescentes)

Antigamente eram usados ​​​​na tecnologia doméstica, agora são amplamente utilizados em centros de música. Esses indicadores são muito complexos de fabricar (incluem microcircuitos e microcontroladores especializados) e de conectar (requerem diversas fontes de alimentação). Não recomendo usá-los em equipamentos amadores.

Autor: Pavel Ulitin, Overlord7[dog]yandex.ru, ICQ#: 322-026-295; Publicação: cxem.net

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