Я. СВОБОДА (ЧССР)

Контролювати рівень низькочастотного сигналу бажано на. будь-якій стадії його обробки, проте особливо велике значення оперативний контроль рівня вхідного сигналу набуває в апаратурі магнітної запису. Справа в тому, що при запису сигналів на магнітну стрічку максимальний рівень записи вибирають компромісним шляхом: з одного боку, він не повинен бути занадто малий, інакше сильно погіршиться ставлення сигнал / шум каналу запису-відтворення, а з іншого боку, якщо рівень надмірно великий, значно зростають гармонійні спотворення через перемодуляціі стрічки.

Будь індикатор рівня характеризується двома часовими параметрами – часом інтеграції і часом зворотного, ходу. Від першого залежить, наскільки правильно він буде відображати реальний рівень сигналу в даний момент часу. Природно, чим менше час інтеграції індикатора, тим краще він буде реагувати на миттєві зміни рівня сигналу. Технічною комісією Міжнародної організації з радіомовлення і телебаченню (ОПРТ) для індикаторів рівня звукового сигналу в професійній апаратурі рекомендовано час інтеграції 5 мс при вірності 80%. Це означає5, Що при подачі на вхід індикатора імпульсу тривалістю 5 мс вимірювальний прилад має показати 90% номінального відхилення, т. Е. Постійного рівня.

Час зворотного ходу, навпаки, вибирають досить великим – 1,5-2 с, інакше неможливо буде стежити за змінами середнього рівня і, крім того, миготіння стрілки: вимірювального приладу швидко стомлює оператора.

Найпростішим індикатором рівня може служити мікроамперметр, на який подано випрямлена звукове напругу. Такі індикатори, як правило, не вимагають додаткового підсилювача, відносно недорогі і тому знайшли широке застосування в промисловій електроакустичної апаратури. Однак ці індикатори мають одним, але серйозним недоліком – інерційністю. Саме вона робить їх непридатними для контролю рівня низькочастотного сигналу у професійній та високоякісної аматорської апаратурі. Пояснюється це тим, що реальна звукова програма має яскраво виражений імпульсний характер і стрілочний індикатор через інерційність рухомий системи не буде реагувати на короткочасні піки сигналу. При записи же на магнітну стрічку навіть такі коротко-, тимчасові перевантаження призводять до значного зростанню гармонійних спотворень в каналі запису-відтворення. Тому в останні роки багато закордонні фірми на додаток до стрілочних індикаторах рівня запису стали вбудовувати в магнітофони та індикатори пікових рівнів так звані .піковие індикатори.

В якості відображають елементів у цих індикаторах використовують світлодіоди, які практично безінерційна.

Надалі від стрілочних приладів відмовилися взагалі, замінивши шкалу індикатора дисплеєм – набором світлодіодів, загоряння кожного з яких характеризує перевищення певного заздалегідь встановленого рівня. Індикатори зі світлодіодами можуть мати будь тимчасові параметри, які визначаються тільки блоком управління, і працювати в довільному положенні І при будь-якому освітленні.

Нижче описаний нескладний аматорський індикатор рівня на світлодіодах. З цілої низки міркувань його зручно розділити на дві частини – вимірювальний підсилювач і дешифратор рівня з дисплеєм. Така конструкція має певні переваги з точки зору універсальності застосування індикатора. Його відображає частина може бути використана самостійно для вимірювання, наприклад,

вихідної потужності, а спільно з логарифмічним підсилювачем – для вимірювання рівнів з великим динамічним діапазоном. При конструюванні індикатора в аматорських умовах зручніше розмістити вимірювальний підсилювач і дешифратор окремо на двох друкованих платах і слід налагоджувати їх кожен окремо.

Рис. I. Схема вимірювального підсилювача індикатора.

Вимірювальний підсилювач є важливою частиною будь-якого індикатора рівня, так як його властивості зазвичай визначають характеристику шкали стрілочного приладу або іншого пристрою індикації. Крім того, вибираючи коефіцієнт його посилення, можна відкалібрувати індикатор відповідно до задуму конструкто-

ра. Основними вимогами до вимірювального підсилювача є низький рівень власних нелінійних спотворень і низький вихідний опір, від якого залежить постійна часу зарядки інтегруючого конденсатора.

Схема вимірювального підсилювача зображена на рис. 1. Його посилення можна регулювати в межах 26 дБ резистором R4 в колі зворотного зв’язку. Найменша посилення становить 20 дБ. Підсилювач зібраний на кремнієвих транзисторах з безпосередніми зв’язками між ними.

Щабель на транзисторі Т \ зібрана за схемою з загальним емітером. Транзистор. Т2 створює основне посилення і збуджує двотактний щабель, зібрану на транзисторах Ть і Т4. Кінцеві транзистори працюють в режимі класу А. Струм спокою цих транзисторів встановлюють підбіркою резистора Rj. Цей струм повинен бути таким, щоб при підключенні навантаження – пікового випрямляча – не відбувалося зміщення робочої точки підсилювача ‘. Кінцеві транзистори необхідно встановити на тепловідвід. Симетрію підсилювача – напруга 13 В на емітера транзисторів Т $, Т4 – Встановлюють підбіркою резистора ./?!.

Транзистори Ть і Т4 слід підібрати близькими за коефіцієнтом посилення з точністю не гірше 10%. Підлаштування резистор R4 повинен бути прецизійним, так як від стабільності його опору залежить точність показань індикатора. Вхідний опір вимірювального підсилювача – не менше 50 кОм, неспотворене вихідна напруга – Не менше 7 В, а споживаний струм не перевищує 30 мА.

Схема дешифратора індикатора зображена на рис. 2. Основною вимогою до дешифратор є лінійний переклад значення пере- Менш вхідної напруги в постійне. Вхідний сигнал з амплітудою 7 В надходить на двухполуперіодний випрямляч з подвоєнням напруги, на виході якого включений інтегруючий конденсатор З2. Його зарядна ланцюг повинна мати постійну часу у багато разів меншу, ніж постійна часу інтеграції запропонованого нормою. В даному випадку постійна часу зарядки залежить від внутрішнього опору вимірювального підсилювача і ємності цього конденсатора.

Постійна часу розрядки залежить від ємності конденсатора, еквівалентного опору розрядного резистора R2, Вхідного опору подальшого підсилювача і зворотного опору діодів випрямляча. Ця постійна часу повинна бути такою, щоб протягом 100 мс напруга на конденсаторі С2 не змінювався більше, ніж на 10%. Оптимальне значення постійної часу розрядки 1 с. Конденсатор С * відділяє піковий детектор від виходу вимірювального підсилювача.

За випрямлячем слід двухступенний підсилювач постійного струму на комплементарної парі транзисторів Τι і Т2. Світлодіоди Д6 – Д \ 4 включені послідовно і живляться від джерела струму на транзисторі Т $, який стабілізує прямий струм через них. Цей струм визначає яскравість світіння діодів. Зсув на базі транзистора Ть задано, резисторами R6, R7, А струм через діоди визначається опором резистора Т?17 в ланцюзі емітера. Паралельно кожному светодиоду підключений ділянку колектор-емітер керуючого транзісто-. pa (Т4 – Т12). Якщо цей транзистор закритий, то весь струм протікає через світлодіод і змушує його світитися. Якщо ж на бази цих

транзисторів подати позитивне напруга, транзистори будуть один за іншим відкриватися, шунтуючи собою світлодіоди, які при цьому гаснуть.

При відсутності сигналу на вході дешифратора на виході підсилювача постійного струму (на емітер транзистора буде максимальна напруга, при цьому всі шунтуючі транзистори відкриті. При вступі на вхід низькочастотного сигналу з достатнім рівнем постійна напруга на виході підсилювача постійного струму зменшується прямо пропорційно амплітуді цього сигналу. При цьому транзистори в ланцюжку Т4 – Т12 послідовно закриваються. Чим сильніше знижується напруга на емітер транзистора Т2, Тим більше число транзисторів ланцюжка закривається, «врівноважуючи» зміна ‘цієї напруги. Діоди, що опинилися підключеними паралельно ‘закритим транзисторів, при цьому починають світитися.

Світлодіод Д6 индицирует мінімальний вимірюваний рівень, аДі – максимальний. Таким чином, при подачі на вхід дешифратора низькочастотного сигналу світиться ряд світлодіодів, і довжина цього ряду відповідає миттєвому досягнутому в даний момент рівню.

Весь інтервал індикації розділений на окремі рівні (включаючи нульовий рівень) і у відповідності з конкретними вимогами може бути обраний або таким: -15 дБ; -9,5 ДБ; –6 ДБ; -3,5 ДБ; – 1,5 дБ; 0; +1,5 дБ; +12,5 ДБ; +3,5 ДБ, або таким: -17 дБ; -11 ДБ; -7,5 ДБ; -5 ДБ; -3 ДБ; -1,5 ДБ; 0; +1 ДБ; +2 ДБ.

Схема мережевого джерела живлення з найпростішим стабілізатором і захистом від перевантажень зображена на рис. 3.

Мережевий трансформатор (на схемі не показаний) повинен .Є на вторинній обмотці напруга 21 В і забезпечувати струм навантаження близько 100 мА. Транзистор Т2 розміщують на теплоотводе.

Індикатор рівня зі світлодіодами призначений насамперед для контролю рівня запису в магнітофоні і може бути виконаний як у вигляді окремого пристрою, так і для вбудовування в уже існуючий магнітофон. Тому, як і було сказано раніше, була обрана конструкція, що складається з двох окремих однакових за розміром (7,5 х 7,5 см) друкованих плат.

Плата вимірювального підсилювача може бути розміщена в будь-якому місці в ящику магнітофона і навіть у стерео варіанті займає обсяг не більше 0,17 дм3. Підсилювач дешифратора розміщений на одній платі зі світлодіодним табло, причому в залежності від місця установки плати світлодіоди можуть бути встановлені осями або перпендикулярно, або паралельно платі. Плати з’єднують двома провідниками харчування і одним сигнальним, який у більшості випадків годі й екранувати, так як наводимая перешкода за рівнем завжди значно нижче чутливості індикатора.

Креслення друкованої плати вимірювального підсилювача представлений на рис. 4, а дешифратора зі світлодіодним табло – на рис. 5. Джерело живлення змонтований теж на друкованій платі (крім мережевого трансформатора). Креслення цієї плати показаний на рис. 6. Конденсатор Сх фільтра складено з чотирьох конденсаторів ємністю по 500 мкФ.

Рис. 3. Схема джерела живлення.

Для налагодження та калібрування індикатора рівня потрібні наступні прилади: НЧ генератор, НЧ мілівольтметр змінного напруги, електронний вольтметр для вимірювання постійної напруги з вхідним опором не. менше 1. МОм, осцилоскоп і лабораторний блок живлення, що забезпечує напругу 26 В при струмі 100 мА.

Після контролю справності деталей і монтажу підключають до джерела живлення вимірювальний підсилювач через міліамперметр на 100 мА. Якщо споживаний струм не перевищує 30 мА, то можна приступати до налагодження вимірювального підсилювача. Перш за все треба встановити симетрію вихідний щаблі. Для цього до виходу підсилювача підключають осцилоскоп, а на вхід від генератора подають сигнал частотою 1 кГц.

Piic. 5. Креслення друкованої плати дешифратора:

Поступово збільшуючи напругу, спостерігають за осцилограмою вихідної напруги: обмеження обох напівхвиль має бути симетричним. В іншому випадку симетричного обмеження домагаються підбіркою резистора R ^.

На закінчення встановлюють необхідне посилення і. перевіряють частотну характеристику, яка повинна бути линейна з точністю ± 1,5 дБ від 40 Гц до 16 кГц. Частотну характеристику знімають при вихідній напрузі 5 В. Посилення при максимальному опорі резистора R4 повинно бути не менше десяти, тоді при зменшенні опору до 0,1 максимального можна отримати посилення, рівне 100. При цьому положеніі.двіжка резистора і знімають частотну характеристику підсилювача.

Дешифратор налагодження практично не вимагає. “Слід тільки перевірити його працездатність при відсутності вхідного сигналу. Після підключення живлення жоден світлодіод не повинен світитися, а споживаний Дешифратором струм не повинен перевищувати 30) мА. На колекторі транзистора Т4 має бути таке ж постійна напруга, як і на емітер Т2. На конденсаторі С2 напруга повинна бути дорівнює 3 ± 0,5 В, а на емітер транзистора Ть– 4 В.

Якщо режим по постійному струму не відрізняється від зазначеного, то можна приступити до калібрування індикатора в цілому. Для цього плати індикатора електрично з’єднують разом і на його вхід подають від звукового генератора напруга частотою 1 кГц. Плавно збільшують вхідна напруга до моменту загоряння першого світлодіода і вимірюють при цьому напруга вхідного сигналу. Продовжуючи плавно збільшувати амплітуду вхідного сигналу, домагаються послідовного запалювання інших світлодіодів. Напруга на вході при цьому має ^ побут на 19 дБ (або в 8,9 рази) більше, ніж при першому вимірі.

Тепер потрібно встановити необхідну чутливість індикатора. Для цього на його вхід подають напругу, яка в нашому випадку · відповідає нульовому відносним рівнем. Змінюючи посилення, встановлюють таку чутливість, щоб включився світлодіод, що відповідає цьому рівню. Це повинен бути шостої або сьомої діод від початку табло. Не змінюючи коефіцієнта передачі вимірювального підсилювача, знімають характеристику індикації, весь час контролюючи і записуючи значення напруги на вході індикатора в моменти включення кожного світлодіода. Виміряні величини перераховують в децибели щодо нульового рівня і сраівают отримані результати з необхідними в залежності від обраного ряду рівнів.

Деякі неточності в поділі інтервалу індикації пояснюються розкидом параметрів світлодіодів і шунтуючих транзисторів. Шкалу індикатора оцифровують в децибелах. Якщо це здасться комусь незручним, можна відкалібрувати індикатор і в процентах.

Проконтролювати тимчасові характеристики індикатора рівня (випрямляча) без спеціальної апаратури не можна. Однак з достатньою для радіоаматорських цілей точністю це можна зробити за допомогою саморобної вимірювальної стрічки, на якій записують імпульсні сигнали частотою 5000 Гц і тривалістю 10 мс.

Джерело: Конструкцій радянських і чехословацьких радіоаматорів: Зб. статей.-Кн. 2.-М .: Енергоіздат, 1981, – 1.92 с., Іл. – (Масова радиобиблиотека; Вип. 1032).