Несмотря на название, в этой статье описывается не устройство, которое подскажет вам, когда надевать солнцезащитные очки, а полезное дополнение к (аналоговому) аудиокомплекту. Встроенное, например, в микшер, оно покажет, когда выходной сигнал любого каскада приближается к ограничению, возможно, из-за чрезмерного усиления низких или высоких частот. Встроенное в универсальный корпус как отдельное устройство, оно будет удобно при разработке схем. Оно может не показать, где именно возникла проблема, но покажет, что какому-то каскаду грозит перегрузка. Схема устройства показана на Рисунке 1.
 |
|
| Рисунок 1. | Диоды объединяют контролируемые сигналы, а компараторы проверяют, близок ли какой-либо из них к выбранному вами порогу – отрицательному или положительному. Если это так, светодиод мигает. |
Выходы контролируемых схем (их может быть сколько угодно) подключаются к паре входных диодов. Самые положительные и отрицательные пики входных сигналов, меньшие, чем падение напряжения на диоде, появляются на резисторе R1. Входные сигналы не подвергаются заметной нагрузке, и они не оказывают друг на друга существенного влияния.
Компараторы A1 и A2 сравнивают эти пиковые напряжения с опорными значениями, определяемыми резисторами R2/3/4, и при превышении соответствующих порогов напряжение на их объединенных выходах становится низким. Это быстро разряжает конденсатор C1, открывая транзистор Q1 и, соответственно, включая светодиод LED1. Через резисторы R5 и R6 C1 медленно заряжается вновь, удерживая Q1 включенным во время этого процесса. N-канальный полевой транзистор с p-n переходом Q2 используется в качестве диода-стабилизатора тока, ограничивающего ток светодиода до уровня своего тока насыщения стока, который для показанного на схеме 2N5485 составляет примерно 7-8 мА и практически не зависит от напряжений на шинах питания в диапазоне от значений, меньших 9 В, до бóльших 30 В. Убедитесь, что транзистор может выдерживать пиковое напряжение питания, хотя значения, указываемые в техническом описании, обычно консервативны. При встраивании в оборудование с фиксированным питанием вместо него можно использовать подходящий резистор, но для автономной версии, где питание может меняться, лучше всего использовать полевой транзистор.
При показанных на схеме номиналах компонентов будут обнаруживаться пики длительностью больше примерно 10 мкс, соответствующие полупериоду частоты 20 кГц, которые будут зажигать светодиод на время 20-50 мс, зависящее от напряжения питания. Если это напряжение достаточно велико, чтобы вызывать пробой защитных диодов затвор-исток MOSFET Q1, время вспышки несколько сократится, поскольку резистор R5 фактически будет частично закорочен, но благодаря высоким сопротивлениям резисторов никаких повреждений не произойдет. Для увеличения длительности вспышки увеличьте соотношение сопротивлений резисторов R5/R6; увеличение емкости C1 приведет к сокращению времени отклика. При уровнях постоянного напряжения выше или ниже соответствующих порогов светодиод будет гореть непрерывно.
Требуются только шины питания V+ и V–, земля между ними не нужна, поэтому схему можно свободно использовать как с однополярным, так и с раздельным питанием общим напряжением до 30 В. Параллельно источнику питания рекомендуется подключить конденсатор C2 непосредственно возле светодиода, хотя импульсы тока последнего невелики. Дополнительный блокировочный конденсатор по питанию U1 не нужен.
Чтобы обеспечить работу схемы при различных напряжениях питания, размахах входного напряжения и запасах по перегрузке, достаточно лишь изменять сопротивление резистора R3, которое можно найти с помощью следующей формулы:
где
R2 = R4 = 10 кОм,
VSS – общее напряжение питания между шинами,
VCLIP – пиковое напряжение контролируемых каскадов при ограничении,
h – выбранный запас в дБ,
VF – типичное прямое напряжение p-n диода, скажем, 600 мВ.
Несколько примеров. При напряжении шин питания ±15 В, максимальном размахе входного сигнала ±14 В, выбранном запасе 3 дБ и R2 = R4 = 10 кОм сопротивление R3 получается равным 32,736 Ом или 33 кОм. Однополярное питание 12 В, входной сигнал ±4.5 В и запас 2 дБ дают для R3 19,663 Ом или 20 кОм. (Для автономной версии я использовал подстроечный потенциометр 50 кОм плюс резистор 10 кОм, чтобы учесть все возможные варианты).
Обратите внимание, что напряжение на резисторе R2 должно быть больше 2 В, иначе LM393 будет работать неправильно. Несмотря на то, что компаратор может воспринимать напряжение с уровнем земли или ниже, хотя для нас здесь это не имеет значения, напряжение по крайней мере на одном из его входов должно быть более чем на 2 В ниже напряжения положительной шины.
Хотя на схеме это и не показано, во входных линиях должны использоваться экранированные провода (экраны, естественно, заземлены), желательно с сопротивлением в несколько сотен Ом на входных концах, чтобы изолировать контролируемые каскады от емкости проводов.
Как бы ни была проста эта схема, я обнаружил, что она помогает предупреждать о несоответствиях коэффициентов усиления ступеней многокаскадных аудио усилителей. При использовании она, как правило, будет просто мигать на музыкальных пиках; если нет, то, вероятно, вы не используете весь динамический диапазон или все отношение сигнал/шум. Если она мигает бóльшую часть времени, это может быть связано с Малером, Вагнером или дэт-металом, но если свечение светодиодов постоянно, проверьте, не сгорел ли где-нибудь операционный усилитель! Конечно, возможно, вы и так слышали эти эффекты.
Купить LM393 на РадиоЛоцман.Цены
