Signalpegelanzeigen

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Audio

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Es ist kein Geheimnis, dass der Klang des Systems weitgehend vom Signalpegel in seinen Abschnitten abhängt. Durch Überwachung des Signals an den Übergangsabschnitten der Schaltung können wir den Betrieb verschiedener Funktionsblöcke beurteilen: Verstärkung, eingeführte Verzerrung usw. Es gibt auch Fälle, in denen das resultierende Signal einfach nicht zu hören ist. In Fällen, in denen es nicht möglich ist, das Signal nach Gehör zu kontrollieren, werden verschiedene Arten von Pegelanzeigen verwendet.

Zur Beobachtung können sowohl Zeigerinstrumente als auch spezielle Geräte verwendet werden, die den Betrieb von "Balken" -Anzeigern gewährleisten. Schauen wir uns also ihre Arbeit genauer an.

1. Messuhren

1.1 Die einfachste Balkenanzeige

Diese Art von Indikatoren ist die einfachste aller vorhandenen. Die Skalenanzeige besteht aus einem Zeigergerät und einem Teiler. Ein vereinfachtes Diagramm des Indikators ist in Abb. 1 dargestellt.

Ris.1

Als Messgeräte werden am häufigsten Mikroamperemeter mit einem Gesamtabweichungsstrom von 100 - 500 μA verwendet. Solche Geräte sind für Gleichstrom ausgelegt, daher muss das Tonsignal für ihren Betrieb durch eine Diode gleichgerichtet werden. Der Widerstand dient dazu, Spannung in Strom umzuwandeln. Genau genommen misst das Gerät den Strom, der durch den Widerstand fließt. Es wird elementar nach dem Ohmschen Gesetz (es gab so. Georgy Semenych Om) für einen Abschnitt der Schaltung berechnet. In diesem Fall sollte berücksichtigt werden, dass die Spannung nach der Diode zweimal geringer ist. Die Marke der Diode ist nicht wichtig, daher reicht jede, die mit einer Frequenz von mehr als 2 kHz arbeitet.

Also Berechnung: R = 0.5U/I 

wobei: R der Widerstandswert des Widerstands ist (Ohm)

U - Maximal gemessene Spannung (V)

I - Indikator-Gesamtablenkungsstrom (A)

Es ist viel bequemer, den Signalpegel zu bewerten, indem man ihm etwas Trägheit verleiht. Diese. Der Indikator zeigt den Durchschnittswert des Pegels an. Dies kann leicht erreicht werden, indem ein Elko parallel zum Gerät geschaltet wird, jedoch ist zu beachten, dass sich in diesem Fall die Spannung am Gerät um das (Wurzel aus 2)-fache erhöht. Ein solcher Indikator kann verwendet werden, um die Ausgangsleistung eines Verstärkers zu messen. Was tun, wenn der Pegel des gemessenen Signals nicht ausreicht, um das Gerät „aufzuwirbeln“? In diesem Fall kommen Typen wie der Transistor und der Operationsverstärker (im Folgenden als Operationsverstärker bezeichnet) zur Rettung.

1.2 Transistorbalkenanzeige

Wenn Sie den Strom durch den Widerstand messen können, können Sie den Kollektorstrom des Transistors messen. Dazu benötigen wir den Transistor selbst und die Kollektorlast (denselben Widerstand). Das Diagramm einer Balkendiagrammanzeige auf einem Transistor ist in Abb. 2 dargestellt. XNUMX.

Fig. 2

Auch hier ist alles einfach. Der Transistor verstärkt das Stromsignal, aber ansonsten funktioniert alles gleich. Der Kollektorstrom des Transistors muss den Gesamtablenkstrom des Geräts mindestens 2-mal überschreiten (so ist es sowohl für den Transistor als auch für Sie ruhiger), d.h. Wenn der Gesamtablenkstrom 100 µA beträgt, muss der Kollektorstrom mindestens 200 µA betragen. Das gilt übrigens für Milliamperemeter, denn. durch den schwächsten Transistor "mit einer Pfeife" fliegen 50 mA. Jetzt schauen wir ins Nachschlagewerk und finden darin den aktuellen Übertragungskoeffizienten h_21e.

Berechnen Sie den Eingangsstrom: I_b = Ich_k/h_21E  

wo ich_b - Eingangsstrom

I_k - Gesamtablenkstrom = Kollektorstrom

h_21E - aktueller Übertragungskoeffizient

R1 berechnet sich nach dem Ohmschen Gesetz für den Schaltungsteil: R=U_e/I_k   

wo: R - Widerstand R1

U_e - Versorgungsspannung

I_k - Gesamtablenkstrom = Kollektorstrom

R2 soll die Spannung an der Basis unterdrücken. Wenn Sie es auswählen, müssen Sie bei fehlendem Signal eine maximale Empfindlichkeit mit einer minimalen Abweichung des Pfeils erreichen. R3 stellt die Empfindlichkeit ein und sein Widerstand ist praktisch unkritisch.

Es gibt Zeiten, in denen das Signal nicht nur im Strom, sondern auch in der Spannung verstärkt werden muss. In diesem Fall wird der Blinkerkreis durch eine Kaskade mit OE ergänzt. Ein solcher Indikator wird beispielsweise im Tonbandgerät Comet 212 verwendet. Sein Schema ist in Abb. 3.

Fig. 3

1.3 Skalenanzeige am Operationsverstärker

Solche Indikatoren haben eine hohe Empfindlichkeit und einen hohen Eingangswiderstand, daher nehmen sie nur minimale Änderungen am gemessenen Signal vor. Eine der Möglichkeiten, einen Operationsverstärker zu verwenden - ein Spannungs-Strom-Wandler ist in Abb. vier.

Fig. 4

Ein solcher Indikator hat einen geringeren Eingangswiderstand, ist aber sehr einfach in Berechnung und Herstellung.

Berechnen Sie den Widerstand R1: R=U_s /I_max   

wobei: R der Widerstandswert des Eingangswiderstands ist

U_s - Maximaler Signalpegel

I_max - Gesamtablenkstrom

Dioden werden nach den gleichen Kriterien wie in anderen Schaltungen ausgewählt.

Wenn der Signalpegel niedrig ist und/oder eine hohe Eingangsimpedanz erforderlich ist, kann ein Repeater verwendet werden. Sein Schema ist in Abb. 5.

Fig. 5

Für einen zuverlässigen Betrieb der Dioden wird empfohlen, die Ausgangsspannung auf 2-3 V zu erhöhen. Bei den Berechnungen gehen wir also von der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers aus. Lassen Sie uns zunächst herausfinden, welche Verstärkung wir benötigen: K \uXNUMXd U_O/U_vh.

Nun berechnen wir die Widerstände R1 und R2: K=1+(R2/R1) 

Es scheint, dass es keine Einschränkungen bei der Auswahl der Nennwerte gibt, aber es wird nicht empfohlen, R1 auf weniger als 1 kOhm einzustellen.

Berechnen Sie nun R3: R=U_o/I 

wo: R - Widerstand R3

U_o - Ausgangsspannung des Operationsverstärkers

I - Gesamtablenkstrom

2. Peak (LED)-Anzeigen

2.1 Analoganzeige

Vielleicht die derzeit beliebteste Art von Indikatoren. Beginnen wir mit den einfachsten. Auf der pic.6 das Diagramm der "Signal/Peak"-Anzeige basierend auf dem Komparator wird angezeigt. Betrachten Sie das Prinzip der Aktion. Die Ansprechschwelle wird durch die Referenzspannung eingestellt, die am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers durch den Teiler R1R2 eingestellt wird. Wenn das Signal am direkten Eingang die Referenzspannung überschreitet, erscheint +U am Ausgang des Operationsverstärkers_п, VT1 öffnet und VD2 leuchtet. Wenn das Signal unter der Referenzspannung liegt, ist der Ausgang des Operationsverstärkers -U_п. In diesem Fall ist VT2 offen und VD2 leuchtet. Lassen Sie uns nun dieses Wunder berechnen. Beginnen wir mit dem Komparator. Zunächst wählen wir die Ansprechspannung (Referenzspannung) und den Widerstand R2 im Bereich von 3 - 68 kOhm.

Berechnen Sie den Strom in der Referenzspannungsquelle

I_zu=U_op/R_б

wo ich_zu - Strom durch R2 (der Strom des invertierenden Eingangs kann vernachlässigt werden)

U_op - Referenz Spannung

R_б - Widerstand R2

Fig. 6

Jetzt rechnen wir

R1. R1=(U_e-U_op)/ICH_zu 

wo bist du_e - Versorgungsspannung

U_op - Referenzspannung (Auslösespannung)

I_zu - Strom durch R2

Der Begrenzungswiderstand R6 wird gemäß der Formel gewählt

R1=U_e/ ICH_LED  

wo: R - Widerstand R6

U_e - Versorgungsspannung

I_LED - Gleichstrom der LED (es wird empfohlen innerhalb von 5 - 15 mA zu wählen)

Die Kompensationswiderstände R4, R5 werden aus dem Nachschlagewerk ausgewählt und entsprechen dem minimalen Lastwiderstand für den ausgewählten Operationsverstärker.

2.2 Anzeigen auf Logikelementen

Beginnen wir mit der Grenzwertanzeige mit einer LED (Abb. 7). Dieser Indikator basiert auf dem Schmitt-Trigger. Wie Sie wissen, hat der Schmitt-Trigger eine gewisse Hysterese, d.h. die Auslöseschwelle unterscheidet sich von der Auslöseschwelle. Die Differenz zwischen diesen Schwellen (die Breite der Hystereseschleife) wird durch das Verhältnis von R2 zu R1 da bestimmt Der Schmitt-Trigger ist ein Verstärker mit positiver Rückkopplung. Der Begrenzungswiderstand R4 wird nach dem gleichen Prinzip wie in der vorherigen Schaltung berechnet. Der Begrenzungswiderstand in der Basisschaltung wird anhand der Belastbarkeit der LE berechnet. Bei CMOS (CMOS-Logik wird empfohlen) beträgt der Ausgangsstrom etwa 1,5 mA.

Ris.7

Lassen Sie uns zunächst den Eingangsstrom der Transistorstufe berechnen:

I_b=I_LED/h_21E 

wo ich_b - Eingangsstrom der Transistorstufe

I_LED - Gleichstrom der LED (es wird empfohlen 5 - 15 mA einzustellen)

h_21E - aktueller Übertragungskoeffizient

Jetzt können wir die Eingangsimpedanz grob berechnen:

Z=E/I_b  

wobei: Z - Eingangsimpedanz

E - Versorgungsspannung

I_b - Eingangsstrom der Transistorstufe

Wenn der Eingangsstrom die Belastbarkeit der LE nicht übersteigt, kann auf R3 verzichtet werden, ansonsten lässt er sich nach der Formel berechnen:

R=(E/I_b)-Z 

wo: R - R3

E - Versorgungsspannung

I_b - Eingangsstrom

Z - Eingangsimpedanz der Kaskade

Um das "Balken" -Signal zu messen, können Sie eine mehrstufige Anzeige zusammenbauen (Abb. 8). Ein solcher Indikator ist einfach, aber seine Empfindlichkeit ist gering und nur zum Messen von Signalen ab 3 Volt geeignet. LE-Betriebsschwellenwerte werden durch Abstimmwiderstände eingestellt. Der Indikator verwendet TTL-Elemente, bei CMOS sollte am Ausgang jeder LE eine Verstärkerstufe eingebaut werden.

Ris.8

2.3. Spitzenindikatoren auf speziellen Mikroschaltungen

Der einfachste Weg, sie zu machen. Einige Schemata sind in Abb. 9 dargestellt. XNUMX

Abb.9 (zum Vergrößern anklicken)

Sie können auch andere Anzeigeverstärker verwenden. Sie können im Geschäft oder bei Yandex nach Verbindungsschemata fragen. Sie können auch fertige Kits bei Masterkit bestellen, masterkit.ru/main/bycat.php?num=15

3. Peak-Anzeigen (leuchtend).

Früher wurden sie in der Haustechnik eingesetzt, heute sind sie in Musikzentren weit verbreitet. Solche Anzeigen sind sehr schwierig herzustellen (einschließlich spezialisierter Mikroschaltkreise und Mikrocontroller) und anzuschließen (erfordern mehrere Stromversorgungen). Ich empfehle nicht, sie in der Amateurtechnik zu verwenden.

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

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