Устройство для индикации уровня сигнала Советский патент 1980 года по МПК G01R19/16 

(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 с N индицирующими светоизлучающими элементами, N компараторов и N ключей; один из входов каждого компаратора соединен с источником индицируемого, напряжения, другой вход - с резистивным 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 напря жение сравнивается с эталонными на входах компараторов. При совпадении этих напряжений открывается соответствующий ключ, обеспечивая свечение соединенного с ним индицирующего эле мента, причем чем выше уровень, индици руемого напряжения, тем больше число светящихся инДицирующих элементов { 2 , Недостатком данного устройств а является то, что для повышения разрешающей способности устройства необходимо увеличивать число индиЦирующих элементов. 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 явпяется также невозможность одновременной индикации средних и пиковых уровней. Такая возможность имеет принцияиально важное 31начение при индикации /ровня сигнала в канала звукопередачи, поскольку индикация среднего уровня позволяет судить о громкости звуковой программы, а индикация пикового уровня позволяет предотвратить перегрузку канала звукопередачи, в частности носителя записи, и устранить тем самым возникающие при этом искажения звуковой программы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство индикации уровня, содержащее М-позиционный индикатор, выполненный на светодиодах, которые одними выводами соединены через ключ с первым зажимом источника питания, а дру1ими выводами через соответствую|дие выходы дешифратора - со вторым зажимом источника питания. Входы дешифратбра соединены с соотйетствуюйшми выходами счетчика, вход которого соедййен с выходом генератора импульсов , Управляймций вход ключа соединен с выходом компаратора, один из входов которого соединен с источником эталонного напряжения, а другой с источником индицируемого напряжения. В качестве источника эталонного напряения используется генератор импульсов экспоненциальной формы, причем правление генератором осуществляется т счетчика таким образом, что длительность импульса равна времени одного цикла счета 2 ,

Это устройство по сравнению с описанным виие имеет более упрощенную конструкцию: при увеличений числа каналов, например до двух, удваивается ишь электроника цепи, включающей в себя один компаратор и ключ. Кроме того, даннсэе устройство строится, в сновном, на цифровых схемах, легко поддающихся интегрированию в твердотельной микросхеме.

Основной недостаток этого устройства заключается в невозможности одновременной индикации средних и пиковых уровней.

Дель изобретения - расширение динаSffif eeROTo диапазона звукового канала путем одновременной индикации среднего и пикового уровней индицируемого. сигнала. ;,

Поставленная цель достига;ется тем, что в устройство для индикации уровня сигнала, содержащее пороговый элемент, подключенный одним входом к выХЦДУ источника эталонного напряжения, и последовательно соединенные генератор, счётчик, дешифратор и многопозиционный индикатор, излучающие элементы которого с другой стороны соединены между собой и через Ключ подкл1бчены к шине питания, введены коммутатор, дифференциатор, триггер и детекторы среднего и пикового уровней, входи которых соединены со входом устройства, а выходы через коммутйтор - с другим входом порогового э лемента, подключенного выходом через дифференциатор к первому входу триггер а, второй вход которого соединен с вьЬсодом генератора, а выход - с уп а:вЛяю1Цйм входом ключа, причем управЯяКйдйе входы коммутатора подключены к бдному из вызсодов счетчика, а выходы дешифратора - ко входам источника талЬнного напряжения, один из свободных входов которого соединен с шиной Питания.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства индикации уровня; на фиг. 2 - эпюры напряжения на выходах 5 блоков во время работы предлагаемого устройства.

Устройство индикации уровня содержит десятипозиционный индикатор 1. Первые восемь инднцируюг их элементов

Q индикатора 1 используются для индикации среднегоуровня, не превышающего номинальный, последующие два индицирующих элемента - для индикации пиковых уровней, превышающих номинальный. Индицнрующие элементы одними выводами связаны через ключ 2 с первым зажимом источника 3 питания, а другими выводами через соответствующие выходы дешифратора 4 подключены к соответствующим выходам двоично-десятичного счетчика

5, работающего в коде 8-4-2-1. Ко входу счетчика 5 подключен выход генератора б импульсов. Счетчик 5 совмест-но с дешифратором 4 образует распределитель, на вход которого с выхода генератора 6 непрерывно поступают импульсы с частотой F. При этом каждый из десяти индицирующих элементов индикатора 1 поочередно подключается к источнику 3 питания через соответствующий выход дешифратора 4 с частотой

F О,IF.

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

ЮГ

Управляющий вход ключа 2 соединен с выходом триггера 7, один из входов которого соединен с выходом генератора 6 импульсов, а другой - с выходом дифференциатора 8, ёход которог . соединен с выходом компаратора 9, Первый вход компаратора 9 соединен с источником 10 эталонного напряжения, а

0 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

5 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 и индицирующие элементы не светятся. Для отпирания ключа 2 и засвечивания соответствуюгаего индицирующего элемента на другой вход триггера 7 должен поступить импульс, сформированный

5 дифференциатором 8 из перепада напряжения, возникающего на выходе ко1ипаратора 9 при совпадении на его входа индицируемого напряжения с эталонным Таким образом, напряжейие на засвечиваемый индицирующий элемент подает ся в течение отрезка времени между поступающим на триггер 7 с выхода дифференциатора 8 импульсом и следующим за ним импульсом, поступгдащим с выхода генератора 6 импульсов. Исходя из этого, длительность генериру емых генератором б импу-льсов должна быть много меньше периода их следования и, в случг е запуска счетчика 5 от переднего фронта импульсов, не Йолжна, превышать длительность импульсов, сформированных дифференциатором 8. К выходу счетчика 5, соответствующего старшему разряду кода, подключены управляющий вход первого ключа дву канального 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 двухканаль ного 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 закрывает ся, 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 деся ти резисторов связан через соответствующий выход дешифратора 4 со вторым зажимом источника 3 питания, а цепь параллельно,соединенных резистора и конденсатора соединена с первь1м зажи- .мом1 Сопротивление каждого из десяти резисторов выбирается таким образом, ;чтобы при поочередном подключении их к источнику питания напгяжение на вы ходе делителя увеличивалось ступенча то в соответствии со значениями уров ней на шкале индикатора 1. Конденсатор, включенный параллельно резистору между общей точкой делителя и пер вым зажимом источника 3 питания, зат гивает время нарастания напряжения на выходе делителя,причем это время должно превьлиать время переключения ключей двухканального коммутатора 11 Кроме того, ко второму входу компаратора 9 подключен дифференциатора 16, вход которого через нулевой выход дешифратора 4. связан со вторым зажил4ом источника 3 питания. Благодаря такомувключению, при поступлении на вход счетчика 5 первого импульса, на второй вход компаратора 9 подается короткий импульс, сформированный из перепада напряжения; на нулевом выходе дешифратора 4. Амплитуда этого импульса должна превышать уровень первой ступени эталонного напрях ения на первом входе компаратора 9, благодаря чему на время длительности этого импуЛьса кб мпаратор 9 устанавливаетсяв исходное положение. Устройство работает следующим образом. Генерируемые генераторой б импульсы (фиг. 2,а), поступают на один из входовтриггера 7 и вход счетчика 5. 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 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 девятом выходах дешифратора 4. Через каждый выход дешифратора 4 при упомянутом изменении состояния на нем ко йторому зажиму источника 3 питания ПС чередно подключается один из выводов соответствующего индйцйру16щего элемента индикатора 1. Одновременно с выводом индицирующего элемента ко второму зажиму источника 3 питания подключается соответствующий резистор делителя источника 10 эталонного напряжения и его выхода на первый вход компаратора 9, в течение каждого цикла десятичного счета подается ступенчато нарастающее напряжение. При отсутствии индицируемого сигнала1 на входе 14 устройства на ьторой вход компаратора 9 поступают лишь короткие импульсы, сформированные дифференциа.тором 16 из каждого очередного перепада напряжения на нулевом выходе деишфратора (фиг. 2е). Под воздействием каждого из этих импульсов компаратор 9 устанавливается в исходное положение, а затем,при спадании заднего фронта импульса до уровня первой ступеньки эталонного напряжения, компаратор.9 срабатывает и на его выходе возникает перепад напряжения. Дифференциатор 8 формирует из этого перепада импульс, который подается на один из входов триггера 7 сразу вслед за первым импульсом, поступающим с выхода генератора

737849

6 на другой вход триггера 7 и переводит его в состояние, при котором ключ 2 открывается, обеспечивая засвечивание первого индицирующего элемейта индикатора 1. Второй импульс, поступая с выхода генератора 6 на другой вход триггера 7, возвращает его в исходное состояние, при котоjpoM ключ 2 закрывается и другие , индицирующие элементы не засвечиваются.

При появлении индицируемого сигнала на вход 14 устройства на выходе детектора 12 формируется напряжение, соответствующее среднему уровню сигнала, а на выходе детектора 13 - напряжение, соответствующее пиковому уровню сигнала. Оба напрЯжёНйяУсловно представлены горизонтальными штриховь5ми линиями, совмещенными для наглядности с эпюрой этгшонного напряжения (фиг. 2,ж)о Поскольку выходы детекторов 12 и 13 связаны со вторым входом компаратора 9 через кЛючй двухканального коммутатора 11, управление которым осуществляется с выхода

старшего разряда счетчика 5, то, как упоминалось вьлие, детектор среднего уровня 12 оказывается подключенным

ко йторому входу KOMnapaTotia 9 в теёнйё первых восьми тактов каждой очередной декады десятичного счета, а пиковый детектор 13 - в течение последующих двух. - .-..,,„,,„.,,....

В рассматриваемом примере (фиг 2рк) напр:чжение, соответствующее среднему уровню сигнала, совпадает с шестой ступенью эталонного напряжения, в результате чего на выходе компаратора . 9 в момент совпадения возникает перепад напряжения, (фиг. 2,3) . 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. 2).

Седьмой 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 индицируюЩйб элементы п рекращается.

При пбступлении девятого импульса с выхода генератора б на вход счетчика 5, на его выходе старшего разряда состояние изменяется на противоположное (фиг. 2,6), обеспечивая посредством инвертора 15 и двухканайьно о коммутатора 11 отключение детектора среднего уровйя 12 d втброШ входа крмпаратор а 9 и подключение к йёму пикового детектора 13. При этом koMпар&тор 9 возвращается исходное состояние, а затем, при нарастании

8

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. 20). При этом на его входе снбва возникает перепад напряжения. Дифференциатор 8 формирует из этого перепада импульс, следующий за девятым импульсом генератора б и поступающий на соответствующий вход триггера 7, переводя его в состояние при котором ключ 2 открывается, засвечивая -девятый индицирующий элемент индикатора 1 (фиг. ) . Десятый 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 индицирующие элементы прекращается. При поступлении на вход 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 элементов, причем изменение уровней как среднего, так и пикового, приводит к гашению одних индицирующих элементов и засвечиванию других, что в динамике воспринимается как перемещение светящихЬя зайчиков вдоль шкалы индикатора 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 оптимальньай режим в процессе звукопередачи.

Использование данного устройства для индикации в составе аппаратуры звукозаписи и звуковоспроизведения повысит ее потребительские параметры и надежность и снизит стоимость. ( Формула изобретения

Устройство для индикации уровня JQ сигнала, 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, отличающееся тем, что, с целью расигарения динамического диапазона звукового канала 60 путем одновременной индикации среднего и пикового уровней, в него введены коммутатор, дифференциатор, триггер и детектй среднего и пикЬвого уровней, входы которых соединены со 65 входом устройства, а выходы черезкоммутатоЕх - с другим входом порогового элемента, подключенного выходом через дифференциатор к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выходом генератора, а выход - с управляющим входом ключа, причем управляющие входы коммутатора подключены к одному из выходов счетчика, а йыходы дешифратора - ко входам источни

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

Источники информации, принятие во внимание при экспертизе

737849