Устройство для индикации уровня сигнала

Устройство для индикации уровня сигнала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

@®©бВвнан

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Свюз Советскнк

Соцналнстнческнк

Республнк (ii) 737849

К a e e eaaV ee raaSCtaii (61) Дополнительноек авт. саид-ву (51)М. Кл.

G R 19/16 (22) Заявлеио160877 (21) 2518483/18-21 с присоединением заявки Нов

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 3005,80, Бюллетень Йо 20 (53) УДК 621.317 7 (088.8) Дата опубликования описания 05. 06. 80

В. A. Заика, И. С. Изаксон, A . В. Николаенко, A. П. Логинов и В. A. Решетаров (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) -УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ УРОВНЯ СИГНАЛА

Изобретение относится к приборостроению, а именно к технике звукозаписи и звуковоспроизведения и используется в каналах записи, воспроизведения и передачи электрических сигналов.

Известны устройства для индикации уровня сигнала, содержащие индикатор 10 с N нндицирующими светоизлучающими элементами, N компараторов и N ключей; один из входов каждого компаратора соединен с источником нндицируемого напряжения, другой вход - с ре- 15 зистивным делителем эталонного напряжения, с выходом каждого компаратора .соединен управляющий вход соответствующего ключа, каждый ключ совместно с индицирующим элементом. образует последовательную цепь, подключенную к источнику питания. Индицируемое напряжение сравнивается с эталонными на входах компараторов. При совпадении этих напряжений открывается соответствующий ключ, обеспечивая свечение соединенного с ним индицирующего элемента, причем чем выше уровень, индицируемого напряжения, тем больше число светящихся индицирующих элементов 11) 3р

Недостатком данного устройства является то, что для повышения разрешающей способности устройства необходимо увеличивать число индицирующих эле» ментов. Это приводит к существенному усложнению устройСтва, поскольку для управления каждым, индицирующим элементом требуется ключ и компаратор, относительно сложное аналоговое устройство. Причем увеличение числа каналов, в которых необходимо индицировать уровни, до двух (для стереофонических систем) или до четырех, (для квадрофонических) приводит к увеличению объема электроники, соответственно в два и четыре раза.

Недостатком данного устройства является также невозможность одновременной индикации средних и пиковых уровней. Такая возможность имеет принципиально важное значение при индикации ровня сигнала в каналам звукопереда,чи, поскольку индикация среднего уровня позволяет судить о громкости зву- ковой программы, а индикация пикового уровня позволяет предотвратить перегрузку канала звукопередачи, в частности носителя записи, и устранить тем самым возникающие при этом искажения звуковой программы.

737849

Наиболее близким техническим реше-! кием к предлагаемому изобретению является устройство индикации уровня, содержащее И-позиционный индикатор, выполненный на светодиодах, которые одними выводами соединены через ключ с первым зажимом источника питания, -a другими выводами через соответствующие выходы дешифратора — со вторым зажимом источника питания. Входы дешифратора соединены с соответствующими выходами счетчика, вход которого

Соединен с выходом генератора импульсон. управляющий вход ключа соединен с выходом компаратора, один из входов которого соединен с источником эталонного напряжения, а другой — с источником индкцируемого напряжения, В качестве источника эталонного напряжения используется генератор импульсон экспокенциальной форвна, причем управление генератором осуществляется от счетчика таким образом, что длительность импульса равна времени одного цикла счета f21.

Это устройство по сравнению с описанным ныае имеет более упрощенную конструкцию: при унеличенни числа ка налов, например до двух, удваивается лишь электроника цепи, включающей н себя один компаратор и ключ. Кроме того, данное устройство строится, в основном, на цифровых схемах, легко поддающихся интегрированию н твердотельной микросхеме.

Основной недостаток этого устрой— ства заключается в невозможности одновременной индикации средних и пиковых уровней.

Цель изобретения — расширение дика\

-Жйеского диапазона звукового канала путем одновременной индикации средне го и пикового уровней икдицнруемого сигнала. Поставленная цель достигается тем, что н устройство для индикации уровня сигнала, содержащее пороговый элемент, подключенный одним входом к ныхб у источника эталонного напряжения, и последовательно соединенные генератор, счетчик, дешифратор и многопозиционный индикатор, излучающие элементы которого с другой стороны соединены между собой и через ключ подключены к шине питания, введены коммутатор, дифференциатор, трйггер и детекторы среднего и пикового уровней, входй которых соединены со входом устройства, а выходы через коммутатор — с другим входом порогового элемента, подключенного выходом через дифференциатор к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выходом генератора, а выход — с управляющйм входом ключа, причем управ лякйцие входы коммутатора подключены к однсму из выходов счетчика, а выходы дешифратора — ко входам источника

"эталонного напряжения, один из свободных входов которого соединен с шиной питания.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства индикации уровня; ка фиг. 2 — эпюры напряжения на выходах блоков но время работы предлагаемого устройства.

Устройство индикации уровня содержит десятипоэиционннй индикатор 1.

Первые восемь индицируюШих элементов индикатора 1 используются для индикации среднего уровня, не превышающего номинальный, последующие дна икдицирующих элемента — для индикации пиковых

Е уровней, превышающих номинальный. Индицирующие элементы одними выводами связаны через ключ 2 с первым зажимом источника 3 питания, а другими выводами через соответствующие ныходы дешифратора 4 подключены к соответствующим выходам двоично-десятичного счетчика

2О 5, работающего н коде 8-4-2-1. Ко входу счетчика 5 подключен выход генератора 6 импульсов. Счетчик 5 совмест-, но с дешифратором 4 образует распреде« литель, ка вход которого с выхода ге25 нератора 6 непрерывно поступают импульсы с частотой F. При этом каждый из десяти нндицирующих элементов индикатора 1 поочередно подключается к источнику 3 питания через соотнетствующий выход дешифратора 4 с частотой

F = 0,1F.

Эта частота должна быть не ниже частоты f y при которой свечение соответствующего икдкцирующего элемента, вследствие инерционности зрения, наблюдается непрерывным. Исходя из этого, частота генерирующих генератором 6 импульсов выбирается из условия

F 1 0 f ц управляющий вход ключа 2 соединен с выходом триггера 7, один из входов которого соединен с выходом генератора 6 импульсон, а другой . — с выходом дифференциатора 8, йход которог, соединен с выходом компаратора 9, Первый вход компаратора 9 соединен с источником 10 эталонного напряжения, а

50 второй вход через первый Ключ двухканального коммутатора 11 связай с выходом детектора 12 среднего значения, а через второй ключ — с выходом пикового детектора 13. Входы детекторов

55 12 и 13 соединены со входом 14 устройства в целом.

Каждый импульс, поступающий с генератора 6 импульса на один иэ входов триггера 7, переводит его в исходное состояние, при котором ключ 2 закрыт о и индицирующие элементы не светятся.

Для отпирания ключа 2 и засвечивания соответствующего индицирующего элемента на другой вход триггера 7 должен поступить импульс, сформированный дифференциатором 8 из перепада напря737849 ны управляющий вход первого ключа двух жения, возникающего на выходе компаратора 9 при совпадении на его входах инднцируемого напряжения с эталонным.

Таким образом, напряжейие на засвечиваемый индицирующий элемент подается в течение отрезка времени между поступающим на триггер 7 с выхода дифференциатора 8 импульсом и следующим за ним импульсом, поступающим с выхода генератора б импульсов. Исходя из этого, длительность генерируемых генератором б импульсов должна быть много меньше периода нх следования и, в случ е запуска счетчика 5 от переднего фронта импульсов, не

1 олжна,превышать длительность импульсов, сформированных дифференциатором 8.

К выходу счетчика 5, соответствующего старшему разряду кода, подключеканального коммутатора 11 и вход инвертора 15, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа. До поступления девятого импульса на вход счетчика 5 его состояние на выходе старшего разряда соответствует нулевому. При этом первый ключ двухканального коммутатора 11 должен быть открыт, а второй закрыт. После поступления девятого входного импульса состояние счетчика 5 на выходе старшего разряда изменяется на единичное, в результате чего первый ключ закрывается, а второй открывается. Таким образом, в течение одного цикла десятичного счета ко второму входу компаратора 9 поочередно подключаются выходы детекторов 12 и 13. При этом, с первыми восемью ступенями эталонного напряжения сравнивается средний уровень, а с последующими двумя — пиковый.

Источник 10 эталонного напряжения выполнен на делителях с общей цепью параллельно соединенных резистора и конденсатора, в одном плече и десятью резисторами в другом. Каждый из десяти резисторов связан через соответствующий выход дешифратора 4 со вторым зажимом источника 3 питания, а цепь параллельно соединенных резистора и конденсатора соединена с первым зажимом. Сопрстивление каждого из десяти резисторов выбирается таким образом, :чтобы при поочередном подключении их к источнику питания нап яжение на выходе делителя увеличивалось ступенчато в соответствии со значениями уровней на шкале индикатора 1. Конденсатор, включенный параллельно резистору между общей точкой делителя и первым зажимом источника 3 питания, эатягивает время нарастания напряжения на выходе делителя, причем это время должно превышать время переключения ключей двухканального коммутатора 11.

Кроме того, ко второму входу компаратора 9 подключен выход дифференциатора 16, вход которого через нулевой выход дешифратора 4 связан со вторым зажимом источника 3 питания.

Благодаря такому включению, при поступлении на вход счетчика 5 первого импульса, на второй вход компаратора 9 подается короткий импульс, сформированный из перепада напряжения на нуле" вом выходе дешифратора 4.

Амплитуда этого импульса должна превышать уровень первой ступени эталонного напряжения на первом входе компаратора 9, благодаря чему на время длительности этого импульса "компа- ратор 9 устанавливается в исходное .. положение °

Устройство работает следующим образом.

Генерируемые генератором б импульсы (фиг. 2,а).поступают на одиь иэ входов триггера 7 и вход счетчика 5.

20 Триггер 7 устанавливается в исходное состояние, при котором ключ 2 закрыт.

Импульсы, поступающие на вход счетчика 5,,приводят к изменению состояния на его выходах и, соответственно, к р5 поочередному изменению состояния на соответствующих выходах дешифратора ., 4. Первый входной импульс каждой очередной декады приводит к изменению состояния на нулевом выходе дешифратора 4, второй импульс — к изменению состояния на первом выходе и т. д.

На фиг. 2в,г,д представлены эпюры напряжений на нулевом, первом и девя- том выходах дешифратора 4. Через каждый выход дешифратора 4 при упомянутом изменении состояния на нем ко второму зажиму источника 3 питания пс чередно подключается один иэ выводов соответствующего индицирующего элемента индикатора 1. Одновременно

4О с выводом индицирующего элемента ко второму зажимУ источника 3 питания подключается соответствующий резистор делителя источника 10 эталонного напряжения и его выхода на первый вход

45 компаратора 9,в течение каждого цикла десятичного счета подается ступенчато нарастающее напряжение, При отсутствии индицируемого сигнала на входе 14 устройства на ьторой вход компаратора 9 поступают лишь короткие импульсы, сформированные дифференциатором 16 из каждого очередного перепада напряжения на нулевом выходе дешифратора 4 (фиг. 2е) . Под возДействием каждого из этих импульсов компаратор 9 устанавливается в исходное положение, а затем, при спадании заднего фронта импульса дс уровня первой ступеньки эталонного напряжения, компаратор 9 срабатывает и

® íà его выходе возникает перепад на пряжения. Дифференциатор 8 формирует из этого перепада импульс, который подается на один из входов триггера 7 сразу вслед за первым импуль 5 сом, поступающим с выхода генератора 737849 б на другой вход триггера 7 и переводйт его в состояние, при котором ключ 2 открывается, обеспечивая засвечивание первого индицирующего элемента индикатора 1, Второй импульс, поступая с выхода генератора б на другой вход триггера 7, возвращает его в исходное состояние, при котором ключ 2 закрывается и другие индицирующие элементы не засвечиваются.

При появлении индицируемого сигнала на вход 14 устройства на выходе детектора 12 формируется напряже "ние, соответствующее среднему уровню сигнала, а на выходе детектора 13— напряжение, соответствующее пиковому уровню сигнала. Оба напряжения условно представлены горизонтальными штриховыми линиями, совмещенными для наглядности с эпюрой эталонного напряжения (фиг. 2,ж). Поскольку выходы детекторов 12 и 13 связаны со вторым входом компаратора 9 через ключи двухканального коммутатора ll, управле1 ние которым осуществляется с выхода старшего разряда счетчика 5, то, как

- упоминалось выше, детектор среднего уровня 12 QKB.ýûâàåòñÿ подключенным ко второму входу комл 9 в теI

"" чение первых восьми тактов каждой очередной декады десятичного счета, а пиковый детектор 13 — в течение по" следующих двух.

В рассматриваемом примере (фиг 2ж) напряжение, соответствующее среднему уровню сигнала, совпадает с шестой ступенью эталонного напряжения, в результате чего на выходе компаратора.9 в момент совпадения возникает перепад напряжения.(фиг. 2,з). Дифференциатор 8 формирует из перепада напряжения короткий импульс (фиг. 2и), который, следуя с задержкой за шестым импульсом генератора 6, поступает на соответствующий вход триггера 7.

Триггер 7 при этом устанавливается в положение, при котором ключ 2 открывается, обеспечивая засвечивание, шестого индицирующего элемента индикатора 1 (фиг. 2к) .

Седьмой импульс, поступая с выхода генератора б на другой вход триггера 7, возвращает его в исходное состояние, при котором ключ 2 закрывается и подача напряжения на индицируьяййе элементы прекращается.

При поступлении девятого импульса с выхода генератора б на вход счетчика 5, на его выходе старшего разряда состояние изменяется на противоположное (фиг. 2б), обеспечивая посредством инвертора 15 и "двухканального коммутатора 11 отключение детектора среднего .уровня 12 от второго входа компаратора 9 и подключение к "нему пикового детектора 13. При этом комйаратор 9 возвращается в исходное состояние, а затем, при нарастании эталонного напряжения и совпадении его (в данном случае его девятой ступени) с напряжением, соответствующим пиковому уровню, компаратор 9 снова изменяет свое состояние на противоположное (фиг, 2э) . При этом на его входе снова возникает перепад напряжения. Дифференциатор 8 формирует из этого перепада импульс, следующий за девятым импульсом генератора 6 и поступающий на соответствующий вход триггера 7, переводя его в состояние при котором ключ 2 открывается, за- свечивая девятый индицирующий элемент индикатора 1 (фиг. 2и). Десятый импульс, поступая с выхода генератора

6 на другой вход триггера 7, возвращает его в исходное состояние, при котором ключ 2 закрывается и подача напряжения на индицирующие элементы прекращается. При поступлении на вход

2() счетчика 5 одиннадцатого импульса воз.вращается в исходное состояние и компаратор 9.

Таким образом, при многократном повторении циклов десятичного счета на индикаторе обеспечивается одновременное свечение двух индицирующих эле" ментов, причем изменение уровней как среднего, так и пикового, приводит к гашению одних индицирующих элементов и засвечиванию других, что в динамике воспринимается как перемещение светящихся зайчиков вдоль шкалы ин-" дикатора 1 в зависимости от уровня индицируемого сигнала.

Таким образом, одновременная индикация среднего и пикового уровня сигнала в данном устройстве дает возможность не только избавиться оТ специального индикатора перегрузки, но и установить более оптимальный режим в

4О процессе звукопередачи. Использование данного устройства для индикации в составе аппаратуры звукозаписи и звуковоспроизведения повысит ее потребительскиЕ параметры

45 и надежность и снизит стоимость.

Формула изобретения.Устройство для индикации уровня 0 сйгнала, содержащее пороговый элемент, подключенный одним входом к выходу источника эталонного напряжения, и последовательно соединенные генератор, счетчик, дешифратор и многопозиционный индикатор, излучающие элементы которого с другой стороны соединены между собой и через ключ подключены к шине питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона звукового канала

60 путем одновременной индикации среднего и пикового уровней, в него введе- . ны коммутатор, дифференциатор, триггер и детектбры среднего и пикового уровней, входы которых соединены со

65 входом устройства, а выходы через коммутатор — с другим входом порогового элемента, подключенного выходом через дифференциатор к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выходом генератора, а выход — e управляющим входом ключа, причем управлякяцие входы коммутатора подключены к одному из выходов счетчика, а вы+ ходы дешифратора — ко входам источни» ка эталонного напряжения, один из свободных входов .которого соединен с шийой питания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании Р 1342859, кл. G 1 Ч, 1974.

2. Rad1o Fernschen EPekronik",1976, В 17. р. 573-575.

737649 .

Составитель A. Волков

Редактор С. Тимохина Техред Н.Бабурка Корректор В . СиницкаяТираж 1019

Подписное

Закаэ 2563/7

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5, Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4!

I

1

1