Индикаторы уровня мощности на транзисторах: Индикатор уровня мощности для акустической системы

Содержание

Простейший индикатор выходной мощности для УМЗЧ на одном транзисторе

Пользователь интересуется товаром NM — Универсальный блок реле 4-х канальный — исполнительное устройство. Пользователь Сергей интересуется товаром NM — Универсальный блок реле 4-х канальный — исполнительное устройство. Приглашаем Вас в фирменные магазины в Москве Подробнее. Приглашаем Вас в фирменные магазины в Санкт-Петербурге Подробнее. Светодиодный индикатор выходной мощности УМЗЧ. Устройство позволяет примерно оценивать выходную мощность усилителя при его работе.

Поиск данных по Вашему запросу:
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: КАК ПОДКЛЮЧИТЬ ИНДИКАТОР МОЩНОСТИ УСИЛИТЕЛЯ ЗВУКА

Пиковый индикатор выходной мощности

Приблизительно год назад загорелся идеей собрать преобразователь напряжения вольт. Для реализации понадобился трансформатор. Поиски привели в гараж, где был найден усилитель Солнцева, собранный мною лет 20 назад.

Просто извлечь трансформатор и таким образом уничтожить усилитель не поднялась рука. Родилась идея его реанимировать. В процессе оживления усилителя многое подверглось изменениям. В том числе индикатор выходной мощности. Схема прежнего индикатора была громоздкой, собрана на КЛА3 и т.

Найти ее не помог даже интернет. Зато была найдена другая очень простая, но от того не менее эффективная схема индикатора выходной мощности.

Данная схема достаточно хорошо описана на просторах интернета. Здесь лишь вкратце расскажу перескажу о ее работе. Индикатор выходной мощности собран на микросхеме LM Десять светодиодов подключены к мощным выходам компараторов микросхемы. Выходной ток компараторов стабилизирован, поэтому отпадает необходимость в гасящих резисторах. Напряжение питания микросхемы может находиться в пределах Индикатор реагирует на мгновенные значения звукового напряжения.

У микросхемы делитель рассчитан так, что включение каждого последующего светодиода происходит при увеличении напряжения входного сигнала в v2 раз на 3 дБ , что удобно для контроля мощности УМЗЧ. LM дает возможность легко менять режимы индикации. Достаточно лишь подать на вывод 9 ИМС LM напряжение, и она перейдет с одного режима индикации в другой.

Для этого служат контакты 1 и 2. Если их соединить, то ИМС перейдет в режим индикации «Светящийся столбик», если оставить свободными — «Бегущая точка». Как видите, схема проста и не требует сложной настройки. Для смены режимов индикации предусмотрел установку перемычки или кнопки с фиксацией.

В финале замкнул перемычкой. Калибровка производилась при помощи милливольтметра раздельно по каналам и затем уже как сравнение двух вместе. Конструктивно микросхемы стоят в панелях, для удобства замены, к примеру для логарифмического индикатора на LM Ее основу составляют 10 компараторов, на инверсные входы которых через буферный ОУ подается входной сигнал, а прямые входы подключены к отводам резистивного делителя напряжения.

Выходы компараторов являются генераторами втекающего тока, что позволяет подключать светодиоды без ограничительных резисторов. Входной сигнал Uвх подают на вывод 5, а напряжения, определяющие диапазон индицируемых уровней, — на выводы 4 нижний уровень Uн и 6 верхний уровень Uв.

На платах не применен входной усилитель сигнала, но чувствительность его такова, что нижний предел первый сегмент можно зажечь меньше чем 20 mv переменного сигнала. Уровня сдвоенная на 2 канала имеет размер х32 мм.

Каждая плата канала раздельная левый и правый имеет размер х24 мм. В собраном виде конструктив имеет размеры: х32х45 мм. В качестве настройки правильной линейности шкалы необходимо выбрать пределы нижних и верхних уровней для каждой микросхемы.

Принципиально есть возможность при желании растянуть шкалу каждого канала в несколько раз при данном схемном решении. Не секрет, что звучание системы во многом зависит от уровня сигнала на ее участках. Контролируя сигнал на переходных участках схемы, мы можем судить о работе различных функциональных блоков: коэффициенте усиления, вносимых искажениях и т.

Так же бывают случаи, когда результирующий сигнал просто не возможно услышать. В тех случаях, когда не возможно контролировать сигнал на слух, применяются различного рода индикаторы уровня. Итак, рассмотрим их работу более подробно. Этот вид индикаторов наиболее прост из всех существующих.

Шкальный индикатор состоит из стрелочного прибора и делителя. Упрощенная схема индикатора приведена на рис. В качестве измерителей чаще всего используются микроамперметры с током полного отклонения — мкА. Такие приборы рассчитаны на постоянный ток, поэтому для их работы звуковой сигнал необходимо выпрямить диодом. Резистор предназначен для преобразования напряжения в ток. Собственно говоря, прибор измеряет ток, проходящий через резистор.

Рассчитывается элементарно, по закону Ома был такой. Георгий Семеныч Ом для участка цепи. При этом нужно учесть, что напряжение после диода будет в 2 раза меньше. Марка диода не важна, так что подойдет любой, работающий на частоте больше 20кГц. Гораздо удобнее оценивать уровень сигнала, задав ему некоторую инерционность. Этого легко добиться, подключив параллельно прибору электролитический конденсатор, однако следует учесть, что при этом напряжение на приборе увеличится в корень из 2 раз.

Такой индикатор может быть использован для измерения выходной мощности усилителя. В этом случае на помощь приходят такие парни, как транзистор и операционный усилитель далее ОУ. Если можно измерить ток через резистор, то можно измерить и коллекторный ток транзистора. Для этого нам понадобится сам транзистор и коллекторная нагрузка тот же самый резистор.

Схема шкального индикатора на транзисторе приведена на рис. Здесь тоже все просто. Транзистор усиливает сигнал по току, а в остальном все работает так же. Коллекторный ток транзистора должен превышать ток полного отклонения прибора как минимум в 2 раза так оно спокойнее и для транзистора, и для Вас , то есть если ток полного отклонения мкА, то коллекторный ток должен быть не менее мкА.

Теперь смотрим справочник и находим в нем коэффициент передачи по току h 21э. R2 предназначен для подавления напряжения на базе. Подбирая его нужно добиться максимальной чувствительности при минимальном отклонении стрелки в отсутствии сигнала. R3 регулирует чувствительность и его сопротивление, практически, не критично. Бывают случаи, когда сигнал требуется усилить не только по току, но и по напряжению. В этом случае схема индикатора дополняется каскадом с ОЭ.

Такой индикатор применен, например, в магнитофоне «Комета «. Его схема приведена на рис. Такие индикаторы обладают высокой чувствительностью и входным сопротивлением, следовательно, вносят минимум изменений в измеряемый сигнал. Такой индикатор обладает меньшим входным сопротивлением, зато весьма прост в расчетах и изготовлении. Диоды выбираются по тому же критерию, как и в других схемах.

Если уровень сигнала низок и или требуется высокое входное сопротивление, можно воспользоваться повторителем. Для уверенной работы диодов, выходное напряжение рекомендуется поднять до В. Итак в расчетах отталкиваемся от выходного напряжения ОУ. Пожалуй, наиболее популярный вид индикаторов в настоящее время. Начнем с простейших. На рис. Рассмотрим принцип действия. Порог срабатывания задан опорным напряжением, которое устанавливается на инвертирующем входе ОУ делителем R1R2.

Когда сигнал ниже опорного напряжения, на выходе ОУ действует —U п. В этом случае открыт VT2 и светится VD2. Теперь рассчитаем это чудо. Начнем с компаратора. Для начала выберем напряжение срабатывания опорное напряжение и резистор R2 в пределах 3 — 68 кОм. Теперь вычислим R1. Начнем с индикатора предельного уровня с одним светодиодом рис. В основе этого индикатора лежит триггер Шмитта. Как известно триггер Шмитта обладает некоторым гистерезисом то есть порог срабатывания отличается от порога отпускания.

Разность этих порогов ширина петли гистерезиса определяется отношением R2 к R1 так как триггер Шмитта представляет собой усилитель с положительной обратной связью. Ограничительный резистор R4 вычисляется по тому же принципу, что и в предыдущей схеме. Ограничительный резистор в цепи базы рассчитывается исходя из нагрузочной способности ЛЭ. I b — входной ток транзисторного каскада I LED — прямой ток светодиода рекомендуется выставить 5 — 15 мА h 21Э — коэффициент передачи тока.

Такой индикатор прост, но его чувствительность мала и годится только для измерения сигналов от 3-х вольт и выше. Пороги срабатывания ЛЭ устанавливаются подстроечными резисторами. Так же можно использовать и другие усилители индикации. Схемы включения к ним можно спросить в магазине или у Яндекса. В свое время применялись в отечественной технике, сейчас широко применяются в музыкальных центрах.

Схема индикатора звука и принцип её действия

Как видно из рисунка, принципиальная электрическая схема индикатора уровня звука состоит из двух конденсаторов, девяти резисторов и микросхемы, нагрузкой для которой служат десять светодиодов. Для удобства подключения питания и аудиосигнала её можно дополнить двумя разъёмами под пайку. Собрать такое простое устройство под силу любому, даже начинающему, радиолюбителю.

Типовое включение предусматривает питание от источника 12В, которое поступает на третий вывод LM3915. Оно же, через токоограничивающий резистор R2 и два фильтрующих конденсатора С1 и С2, идёт на светодиоды. Резисторы R1 и R8 служат для снижения яркости последних двух красных светодиодов и являются необязательными. 12В также приходит на перемычку, которая управляет режимом работы ИМС через вывод 9. В разомкнутом состоянии схема работает в режиме «точка», т.е. происходит свечение одного светодиода, соответствующего входному сигналу. Замыкание перемычки переводит схему в режим «столбик», когда уровень входного сигнала пропорционален высоте светящегося столбца.

Резистивный делитель, собранный на R3, R4 и R7 ограничивает уровень входного сигнала. Более точная настройка осуществляется многооборотным подстроечным резистором R4. Резистор R9 задает смещение для верхнего уровня (вывод 6), точное значение которого определяется сопротивлением R6. Нижний уровень (вывод 4) присоединяется к общему проводу. Резистор R5 (вывод 7,8) увеличивает величину опорного напряжения и влияет на яркость светодиодов. Именно R5 задаёт ток через светодиоды и рассчитывается по формуле:

R5=12,5/I LED , где I LED – ток одного светодиода, А.

Индикатор уровня звука работает следующим образом. В момент, когда входной сигнал преодолеет порог нижнего уровня плюс сопротивление на прямом входе первого компаратора, засветится первый светодиод (вывод 1). Дальнейшее нарастание звукового сигнала приведёт к поочерёдному срабатыванию компараторов, о чём даст знать соответствующий светодиод. Во избежание перегрева корпуса ИМС, не следует превышать ток LED более 20 мА. Все-таки это индикатор, а не новогодняя гирлянда.

Индикатор выходной мощности УМЗЧ

Если хотите сделать красивый светодиодный индикатор выходной мощности усилителя низких частот своими руками, то эта схема индикатора специально для вас. Индикатор простой, минимум навесных деталей и выполнен на специализированной микросхеме LM LM специально предназначена для работы в светодиодных индикаторах уровня сигнала. Вход подключается просто параллельно к акустической системе и в зависимости от сопротивления акустической системы сигнал подается на один из контактов 2, 3, 4 или 5. При этом выбирается то соотношение плеч делителя, при котором показания индикатора будут наиболее соответствовать действительности.

Светодиодный индикатор выходной мощности УМЗЧ. Устройство позволяет примерно оценивать выходную мощность усилителя при его работе.

Принципиальная схема индикатора показана на рисунке. Эта схема использовалась для индикации выходной мощности УМЗЧ в кассетном магнитофоне «РОМАНТИК-306». УМЗЧ магнитофона при питании от сети ~220V развивает мощность до 3,5W, при этом выходное напряжение встроенного БП на конденсаторе фильтра после диодного моста и трансформатора имеет значение +17V.

Принципиальная схема индикатора показана на рисунке. Эта схема использовалась для индикации выходной мощности УМЗЧ в кассетном магнитофоне «РОМАНТИК-306». УМЗЧ магнитофона при питании от сети ~220V развивает мощность до 3,5W, при этом выходное напряжение встроенного БП на конденсаторе фильтра после диодного моста и трансформатора имеет значение +17V. Напряжение подается на стабилизатор, в котором уменьшается и стабилизируется на уровне +6,2V. Это напряжение используется для питания универсального (ВОСПР/ЗАПИСЬ) усилителя и двигателя в кинематике. Батарейное питание магнитофона Uбат=9,0V, которое обеспечивают шесть батареек «ЭЛЕМЕНТ 373» или аналогичные батарейки. При питании от батарей нормальная работа магнитофона сохраняется при снижении напряжения до 6,0V.

К стабилизатору 6,2V подключается вход питания +U (выв.3) микросхемы LM3914, при этом на выходе +Uоп (выв.7) формируется опорное напряжение +1,254V. Вход верхнего предела измерения Uверх (выв.6) соединён с выходом +Uоп, а входы –Uоп (выв.8) и Uниз (выв.4) подключены к общему проводу схемы (минусу питания). Это значит, что микросхема на своем входе IN (выв.5) будет измерять уровень напряжения от 0V до 1,254V.

Ток при напряжении питания 6,2V в статичном режиме (на входе нет сигнала) немногим более Ist.by=3mA. Резистор R7 задает рабочий ток светодиодов HL1-HL10, т.е. определяет их яркость.

Сигнал снимают с динамической головки магнитофона, на которой выходное напряжение при максимальной громкости достигает 3V (или немного больше) от пика до пика. Резистор R1 ограничивает ток через диоды VD1-VD4, которые составлены из кремниевых и германиевых диодов. Диоды ограничивают напряжение на уровне не более 1,0…1,2V. Далее через подстроечный резистор R2 и конденсатор С1 сигнал поступает на выпрямитель VD1, VD2. Конденсатор С2 определяет динамичность переключения светодиодов HL1-HL10. Резистором R2 настраивают напряжение на входе микросхемы IN так, чтобы при максимальной громкости загорался последний светодиод HL10. Переключателем SA1 (без фиксации) можно проверить напряжение источника питания магнитофона. Левый вывод резистора R3 подключают в точку, к которой подключаются батареи и сетевой БП. Резистор R4 настраивают таким образом, чтобы при питании магнитофона от встроенного БП (+17V, на схеме +10V, т.к. в магнитофоне был установлен дополнительный стабилизатор 17V/10V, чтобы понизить напряжение на входе стабилизатора +6,2V) горел светодиод HL10. Тогда при отключении сетевого шнура индикатор покажет текущее напряжение батарей (+9,0V…6,0V). Переключатель SA2 – могут быть контакты реле, которое при питании от батарей не работает, а при питании магнитофона от сети ~220V срабатывает и переключает контакты. Следовательно, при питании от встроенного БП будет режим «СТОЛБИК», а при питании от батарей – режим «ТОЧКА». Таким образом, при питании от батарей ток потребления индикатором не превысит 8mA. Нижний вывод переключателя SA2 можно подключить к выходу стабилизатора +6,2V, либо к конденсатору фильтра БП, тогда подстроечным резистором R6 надо настроить напряжение на входе MODE (выв.9) на уровне 6,2V.

Индикатор можно использовать и с более мощными УМЗЧ, тогда соответственно увеличивают R1, чтобы ток через диоды не превысил максимально допустимый.

Схема индикатора выходной мощности УНЧ (светодиоды+КТ315)

Портал QRZ. RU существует только за счет рекламы, поэтому мы были бы Вам благодарны если Вы внесете сайт в список исключений. Мы стараемся размещать только релевантную рекламу, которая будет интересна не только рекламодателям, но и нашим читателям. Отключив Adblock, вы поможете не только нам, но и себе. Схема пикового цифрового индикатора выходной мощности усилителя ЗЧ приведена на рис. Он индицирует четыре градации выходной мощности усилителя 1, 3, 9 и 18 Вт на нагрузках сопротивлением 4 и 8 Ом. Время индикации — не менее 0,5 с, даже если длительность перегрузки составляет всего 10 мкс.

Пиковый цифровой индикатор выходной мощности усилителя ЗЧ

Схема пикового цифрового индикатора выходной мощности усилителя ЗЧ приведена на рис. 41. Он индицирует четыре градации выходной мощности усилителя (1, 3, 9 и 18 Вт) на нагрузках сопротивлением 4 и 8 Ом. Время индикации — не менее 0,5 с, даже если длительность перегрузки составляет всего 10 мкс. При желании время индикации можно увеличить либо, наоборот, уменьшить. Прибор состоит из четырех пороговых устройств с «памятью», каждое из которых собрано на элементах 2ИЛИ-НЕ, четырех буферных каскадов на транзисторах VT1—VT4 и двух семисегментных светодиодных индикаторов.

При подаче питающего напряжения загорается децимальная точка (сегмент h) индикатора HG1, свидетельствующая о его включении. Сигнал с выхода усилителя мощности 34 поступает на переключатель SA1, положение которого должно соответствовать сопротивлению подключенной нагрузки. Отрицательные полуволны напряжения сигнала замыкаются через диод ѴШ на «землю», а положительные поступают на входы пороговых устройств.

Рассмотрим работу одного из пороговых устройств, например верхнего по схеме, собранного на элементах DD1.1 и DD1.2. Если амплитуда входного сигнала вместе с постоянным напряжением, поступающим на вход (вывод 12) элемента DD1.1 с резистора R8, будет меньше высокого уровня, то на выходе элемента DD1J2 установится низкий уровень напряжения. Транзистор VT1 закрыт. Если же напряжение на входе порогового устройства даже на короткое время превысит высокий уровень, то на выходе элемента DD1.1 появится низкий уровень, а на выходе элемента DD1.2 — высокий, это напряжение через конденсатор С1 поступит на другой вход элемента DD1.1 и удержит пороговое устройство в таком состоянии до тех пор, пока не зарядится этот конденсатор. Время зарядки конденсатора определяется его емкостью и сопротивлением резистора R11. В это время транзистор VT1 будет открыт, загорятся сегменты b и с индикатора HG1 —индицируется цифра 1. Если уровень входного сигнала станет меньше порога срабатывания первого устройства, то после зарядки конденсатора оно вернется в исходное состояние и цифра 1 погаснет. Если же входной сигнал превышает порог срабатывания этого устройства, то цифра 1 горит.

При увеличении входного напряжения до уровня, соответствующего мощности 3 Вт, срабатывает второе пороговое устройство на элементах DD1.3 и DD1.4, открывается транзистор VT2 и начинают светиться сегменты a, g и d — индицируется цифра 3. При достижении входным напряжением уровня, при котором выходная мощность составляет 9 Вт, срабатывает третье пороговое устройство и начинает светиться сегмент f индикатора HG1 —индицируется цифра 9. Когда же мощность достигает значения 18 Вт, срабатывает четвертое пороговое устройство на элементах DD2.3 и DD2.4. В этом случае загораются сегменты е индикатора HG1 и сегменты b и с индикатора HG2, индицируя цифру 18.

DD1, DD2 К564ЛЕ5

Рис. 41. Принципиальная схема пикового цифрового индикатора выходной мощности усилителя ЗЧ

Переключатель и светодиодные индикаторы можно расположить на передней панели усилителя, мощность которого индицирует описанное устройство. Остальные детали размещают на печатной плате из фольгированного текстолита (рис. 42). Микросхемы устанавливают со стороны печатных проводников платы.

Налаживание устройства производят в следующей последовательности. Движки подстроечных резисторов устанавливают в нижнее по схеме положение, а переключатель SA1 в положение «4 Ом». Подав на вход постоянное напряжение 2 В (соответствует мощности 1 Вт на нагрузке 4 Ом), плавно вращают движок резистора R8 до момента загорания цифры 1. Затем на вход подают постоянное напряжение 3,46 В и вращением ротора резистора R4 добиваются загорания цифры 3. Далее при входном напряжении 6 В резистором R6 добиваются загорания цифры 9 и, наконец, при напряжении 8,49 В резистором R7 добиваются загорания цифры 18.

Затем переключатель переводят в положение «8 Ом», подают постоянное напряжение 2,83 В, постоянный резистор R1 временно заменяют переменным и плавным изменением его сопротивления от большего значения к меньшему добиваются загорания цифры 1. Остается измерить получившееся сопротивление переменного резистора и установить постоянный резистор с таким же сопротивлением.

Рис. 42. Печатная плата пикозого цифрового индикатора выходной мощности

Следует сказать, что уровни срабатывания пороговых устройств зависят от напряжения источника питания устройства. Поэтому напряжение питания должно быть стабилизированным. При этом осуществлять питание транзисторов можно и от нестабилизированного напряжения, но оно должно быть обязательно больше напряжения питания микросхем. Индикатор HG1 относится к младшему разряду, поэтому его следует располагать справа от индикатора HG2. Для стереофонической системы такой индикатор можно установить на выходе усилителя мощности каждого канала. Индикатор можно отградуировать и для других сопротивлений нагрузки.

Диапазон индицируемых мощностей можно расширить и дополнить градациями 40 и 80 Вт. Для этого потребуется еще два пороговых устройства и три транзистора. Пятое пороговое устройство должно зажигать сегменты g в f индикатора HG2 и гасить сегмент g индикатора HG1, а шестой — зажигать сегменты а, е и f индикатора HG2. Сигнал на дополнительные пороговые устройства подают отдельно, так же, как и на первые четыре. При этом диод VD1 заменяют стабилитроном Д814 В, чтобы ограничить переменное напряжение на входах первых четырех пороговых устройств.

Известно, что информация с этих индикаторов считывается хорошо только при среднем освещении. При сильном освещении обычно яркости недостаточно, а при слабом цифры светятся слишком ярко. Для устранения такого явления в прибор можно встроить устройство автоматической регулировки яркости индикаторов. Схема одного из таких устройств, предназначенного для работы с люминесцентными индикаторами типа ИВ-ЗА, ИВ-6, приведена на рис, 43,а [15]. В этом индикаторе заложен принцип питания сеток индикатора импульсным напряжением, скважность которого изменяется в зависимости от внешней освещенности. На элементах DD1.1 и DD1.2 выполнен генератор прямоугольных импульсов со скважностью примерно 2. На элементах DD1.3, DD1.4, фотодиоде VD1, резисторах Rl, R2 и конденсаторе С2 собран узел регулировки скважности импульсов, который задерживает фронт импульса с выхода генератора на время, зависящее от освещенности диода. Чем сильнее освещенность, тем меньше время задержки фронта. Положение среза импульса при этом не изменяется. Импульсы с изменяющейся скважностью усиливаются транзисторами VT1 и VT2 и далее поступают непосредственно на сетки индикаторов.

Рис. 43. Схема (а) и монтажная плата (б) автоматического регулятора яркости люминесцентных индикаторов

При указанных на схеме номиналах резисторов яркость индикаторов в зависимости от освещенности изменяется в 3…4 раза. Такой режим работы наряду с экономичностью питания устройства увеличивает срок службы индикаторов.

Фотодиод размещают на передней панели измерительного устройства, все другие детали монтируют на плате (рис. 43,6). Налаживание регулятора заключается в установке начальной яркости свечения индикаторов. Для этого фотодиод затемняют и резистором R1 добиваются желаемой начальной яркости свечения.

Автоматический регулятор яркости свечения газоразрядных индикаторов можно собрать по схеме, приведенной на рис. 44,а [16]. Он, как и предыдущий регулятор, обеспечивает оптимальную яркость свечения при изменении внешней освещенности. Основой такого регулятора является генератор .на транзисторе VT1 и элементе DD1.1, он вырабатывает импульсы, скважность и частота следования которых изменяются (за счет изменения сопротивления фоторезистора) в зависимости от освещенности. При указанных на схеме .номиналах цепи C1R4 при затененном фоторезисторе генератор вырабатывает короткие импульсы положительной полярности с частотой следования около 200 Гц. При освещенном фоторезисторе длительность импульсов несколько увеличивается, а частота следования возрастает до 5 кГц.

Элемент DD1.2 выполняет функции буферного каскада, а транзисторы VT2 и ѴТЗ — выходного каскада. Монтажная плата регулятора показана на рис. 44,6. Все детали, кроме фоторезистора и конденсатора С2, размещаются на ней. Фоторезистор следует разместить на передней панели прибора, рядом с индикаторами, конденсатор устанавливается также вблизи индикаторов.

Рис. 44. Схема (а) и монтажная плата (б) автоматического регулятора яркости газоразрядных индикаторов

Налаживание регулятора сводится к установке необходимой яркости свечения индикаторов при затененном фоторезисторе. Делают это подбором резистора R2: чем меньше сопротивление этого резистора, тем ярче свечение индикатора, и наоборот. Исключить этот резистор нельзя при затененном фоторезисторе индикаторы гаснут и перестает работать генератор.

Описанные регуляторы можно устанавливать не только во вновь разрабатываемые измерительные приборы, но и в уже эксплуатируемые.

Литература: И. А. Нечаев, Массовая Радио Библиотека (МРБ), Выпуск 1172, 1992 год.

РК-А07, Индикатор выходной мощности УНЧ

Для индикации уровня выходной мощности усилителей низкой частоты существует большое количество схем и конструкций различной степени сложности. Основным, но не единственным, конечно, их недостатком является необходимость использования источника для их питания. В том случае, когда индикатор встраивается в усилитель мощности, проблем с его питанием не возникает. Главное, чтобы обеспечить психологический эффект.

Платы расширения. Системные телефоны.

Простейший индикатор выходной мощности для УМЗЧ на одном транзисторе

Для индикации уровня выходной мощности усилителей низкой частоты существует большое количество схем и конструкций различной степени сложности. Основным, но не единственным, конечно, их недостатком является необходимость использования источника для их питания.

В том случае, когда индикатор встраивается в усилитель мощности, проблем с его питанием не возникает. Световая индикация даже приблизительной величины излучаемой колонками мощности не только практически важна для музыкантов или слушателя, но и выполняет чисто психологическую функцию – «красиво и комфортно!» При этом требования по точности индикации излучаемой колонками мощности к такому индикатору не предъявляются. Главное, чтобы обеспечить психологический эффект. Именно этим условиям и соответствует устройство, схема которого была приведена в [1]. В этой статье описан простейший светодиодный индикатор выходной мощности УМЗЧ, не требующий отдельного источника для своего питания (рис.1). Выводы разъема К1 индикатора соединяются со звуковой колонкой (динамиком) УМЗЧ. Схема позволяет проводить визуальную индикацию при подводимой к нагрузке УНС мощности примерно 1 Вт или более. Максимальная индицируемая мощность УМЗЧ при использовании указанных на схеме номиналах радиокомпонентов составляет примерно 40 Вт. Это обусловлено использованием в схеме индикации резисторов с допустимой мощностью рассеивания 0,25 Вт и типом транзистора Т1 BC547. Если требуется визуальная индикация больших мощностей, то надо использовать соответствующие радиокомпоненты в схеме. Входное сопротивление схемы индикации примерно равно 470 Ом, поэтому ее влияние на мощный (или относительно мощный) УМЗЧ незначительное.


Делитель R1R2 определяет чувствительность схемы индикации. Нагрузкой транзистора Т1 является резистор R3. Светодиодная матрица LD1 представляет собой два светодиода в одном корпусе – красного R и зеленого цвета свечения. Цвет свечения матрицы LD1 определяется направлением тока через нее. В положительную полуволну входного сигнала индикатора потенциально может светиться только зеленый кристалл G (левый на схеме) светодиода LD1. Резистор R3 – балластный или токоограничительный. При некоторой величине входного сигнала (мощности УМЗЧ) транзистор Т1 открывается, а светодиод G гаснет. В отрицательную полуволну входного переменного напряжения может светиться только красный R светодиод (правый на схеме) сборки LD1. Резистор R3 и для него будеттокоограничительным, но в этом режиме параллельно светодиоду сборки через переход «база-коллектор» транзистора Т1 подключается резистор R2. В итоге повышается порог начала свечения красного светодиода R сборки LD1. Это необходимо, поскольку кристалл R в сборке более чувствительный, чем G. При низких уровнях входного сигнала схемы индикатора из-за небольшой выходной мощности УМЗЧ сборка LD1 светится практически зеленым светом. С повышением подводимой к схеме мощности НЧ сначала будут светиться оба кристалла сборки, а суммарный цвет свечения LD1 будет близок к оранжевому. При высоких уровнях входного сигнала свечение зеленого кристалла сборки практически становится незаметным, а красный кристалл R будет светиться (в отрицательные полуволны входного напряжения). Настройка схемы заключается в подборе величин резисторов исходя из подводимого на вход схемы напряжения (мощности УМЗЧ на нагрузке).
Литература
1. Jednoduchy indicator vystupniho vykonu // Amaterske RADIO. – 2008. – №10. – S.4.
Tweet Нравится

  • Предыдущая запись: Простой бестрансформаторный блок питания на 6,8В и 300 мА (и более)
  • Следующая запись: НЧ частотомер на интегральных схемах
  • Похожие посты:
  • ПРЕДУСИЛИТЕЛЬ АУДИОСИГНАЛОВ C АРУ (2)
  • СИНХРОНИЗАТОР C ЗАДАНИЕМ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ (0)
  • ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИГНАЛА WWV (0)
  • ПОНИЖАЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, 5 В, 5 A (0)
  • ГЕНЕРАТОР TOKA (0)
  • ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ПЕРСОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ РАДИОСВЯЗИ (0)
  • БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ АМПЛИТУДНЫЙ ДЕТЕКТОР CO СХЕМОЙ ПАМЯТИ И ПЕРЕУСТАНОВКОЙ (0)

Индикатор выходной мощности на светодиодах.

Светодиодный индикатор уровня сигнала

Универсальный прибор позволит измерить мощь и КСВ. Такой товар всегда пригодится для качественного определения таких параметров. Стрелочный индикатор мощности — надежный помощник в вопросах измерения данных. Его точность гарантируется компанией-изготовителем. Для удобства пользователей стрелочные индикаторы мощности унч оснащены небольшой лампой, благодаря которой полученные результаты можно увидеть в любое время суток.

Изготовляя свой усилитель мною было твердо решено сделать по ячеечному светодиодному индикатору выходной мощности на каждый канал 4 канала. Схем подобных индикаторов полным-полно, нужно только выбрать под свои параметры.

Радиоконструктор RS016. Индикатор выходной мощности УНЧ

Данный набор позволит вам собрать светодиодный индикатор выходной мощности УМЗЧ. Устройство позволяет примерно оценивать выходную мощность усилителя при его работе. А если каналов несколько, то и выявить возможный дисбаланс в их работе. Помимо этого, оживит переднюю панель вашего усилителя. Индикатор выполнен на специализированной микросхеме LMN, которая представляет собой светодиодный драйвер с внутренним буферным усилителем, компаратором и источником опорного напряжения. Принцип работы микросхемы основан на сравнении величины входного сигнала с внутренним источником опорного напряжения. Для расширения диапазона входных напряжений микросхема оснащена программируемым делителем R5, R6.

Приблизительно год назад загорелся идеей собрать преобразователь напряжения вольт. Для реализации понадобился трансформатор. Поиски привели в гараж, где был найден усилитель Солнцева, собранный мною лет 20 назад. Просто извлечь трансформатор и таким образом уничтожить усилитель не поднялась рука.

Индикатор выходной мощности

В индикаторах выходной мощности усилителей звуковой частоты радиолюбители обычно используют стрелочные приборы и светодиоды. Однако с не меньшим успехом в подобных устройствах можно применять многоразрядные вакуумные люминесцентные индикаторы ИВ-18, ИВ-21, ИВ-27, ИВ-28 и т. п., причем одного такого прибора достаточно для индикации выходной мощности обоих каналов стереофонического усилителя. Это оказывается возможным, если для индикации мощности одного из каналов использовать верхние сегменты знаков, а другого — нижние.

В предлагаемом вниманию читателей устройстве можно использовать любой из указанных выше люминесцентных индикаторов. Минимальная регистрируемая им мощность равна 1 Вт, динамический диапазон — около 17 дБ. Число регистрируемых уровней мощности за-висит от типа индикатора: при использовании индикаторов ИВ-18. ИВ-21 оно равно 8, а индикаторов ИВ-28Д и НВ-27 — соответственно 9 и 14.

Принципиальная схема устройства показана на рисунке. Оно состоит из входных делителей напряжения сигналов левого (R1) и правого (R2) каналов, двух выпрямителей (V1, V3 и V2, V4), коммутатора (V5, V6), генератора тактовых импульсов (D1, D2, V9, V10), набора (по числу регистрируемых значений мощности) электронных ключей S1-SN и индикатора HI. Контролируемые сигналы с выходов выпрямителей поступают на коммутатор, который поочередно, с частотой около 40 Гц (чтобы не было заметно мерцание сегментов индикатора), подает их на входы электронных ключей S1-SN. Частоту коммутации задает генератор тактовых импульсов, состоящий из собственно генератора на инверторах микросхемы D1, триггера D2, работающего в режиме деления частоты на 2, и ключей на транзисторах V9, V10. Введение триггера D2 обусловлено необходимостью получения противофазных импульсов со скважностью, равной 2 (в противном случае яркость свечения сегментов в каналах была бы неодинаковой). Импульсы с выхода триггера поочередно открывают транзисторы V9, V10, и сегменты индикатора, подключенные к коллектору открытого в данный момент транзистора, оказываются соединенными с общим проводом. Одновременно на сегменты, соединенные с коллектором закрытого транзистора, подается напряжение питания, и те из них. которые расположены под сетками, соединенными с открытыми транзисторами ключей S1—SN, начинают светиться.

Каждый из ключей (на рисунке изображена схема первого из этих устройств — S1) срабатывает при определенном напряжении сигнала на базе его транзистора. Порог срабатывания зависит от напряжения на эмиттере, которое задано делителем напряжения, состоящим в первом ключе из резисторов 1R3, 1R4, во втором — из резисторов 2R3, 2R4 и т. д. При напряжении сигнала на выходе коммутатора, превышающем потенциал эмиттера примерно на 0,6 В. транзистор 1V1 отбывается и напряжение с делители 1R31R4 через его участок эмиттер коллектор и резистор 1R2 подается на первую сетку индикатора h2. В результате расположенный под ней сегмент из ряда, на который подано напряжение питания, начинает светиться. В следующий момент напряжение питания поступает на сегменты другого ряда и если сигнал в другом канале усилителя имеет такой же или больший уровень, то начинает светиться и первый сегмент этого ряда. По мере увеличения уровней сигналов в каналах срабатывают ключи S2, S3 и т. д. и на индикаторе наблюдаются две линейки светящихся сегментов.

При заданном напряжении питания Uпит и сопротивлении резисторов 1R3 — NR3, равном 1 кОм, сопротивления резисторов 1R4—NR4 (в килоомах) рассчитывают по формуле

где напряжение срабатывания Uср= =VР (Р — выходная мощность в ваттах). Выбирать напряжение Ucp больше 8 В (для ключа SN) не рекомендуется, так как иначе яркость свечения первого и последнего сегментов в линейках будет заметно разной. На практике значения напряжений Ucp целесообразно ограничить пределами 1 и 7,1 В, что соответствует регистрируемой мощности от 1 до 50 Вт.

Детали.

В индикаторе можно использовать практически любые малогабаритные резисторы и конденсаторы. Диоды Д9Б можно заменить любыми другими из серий Д2 н Д9, транзисторы КП303Г — другими из этой серии. Допустима замена транзисторов КТ315Е и КТ361К на любые маломощные кремниевые транзисторы соответствующей структуры с допустимым напряжением между эмиттером и коллектором не менее 35 В и статическим коэффициентом передачи тока h31э не менее 100.

Налаживание устройства начинают с полбора резисторов 1R4—NR4, добиваясь того, чтобы напряжения на эмиттерах транзисторов 1V1 -NV1 (относительно плюсового вывода источника питания) стали равны расчетным значениям Ucp-0,6. Затем на вход левого канала индикатора подают сигнал частотой 1000 Гц и напряжением, соответствующим максимальной регистрируемой мощности (для выходной мощности 50 Вт на нагрузке сопротивлением 4 Ом — примерно 14. 7 В) и подстроечным резистором R1 добиваются свечения всех сегментов соответствующего ряда на индикаторе h2. Аналогично калибруют и правый канал.

Для повышения контрастности изображения светящихся линеек перед индикатором необходимо установить зеленый светофильтр.

С. ФЕДОРОВ, г. Малая Вишера, Новгородской обл.

instrumental band AiR

  Схема. Настройка и отладка.

Схему для индикатора на LM3915 я нашел в интернете. Отличие от других микросхем (LM3914 и LM3916) у LM3915 заключается в том, что делитель рассчитан так, что включение каждого последующего светодиода происходит при увеличении напряжения входного сигнала в v2 раз (на 3 дБ), что удобно для контроля мощности усилителя. Схему привожу ниже.

Данный вариант схемы я использовал для своего пред. усилителя сабвуфера. Сигнал с выхода пред. усилителя подается на вход индикатора. Для регулировки чувствительности индикатора по входному уровню используется переменный резистор на 47 кОм. Далее сигнал усиливается биполярным транзистором КТ315 и подается на 5-ую ногу МС. Данный транзистор необходим в связи с тем что для МС LM3915 напряжение входного сигнала поданное напрямую с пред. усилителя будет недостаточным для срабатывания порогов светодиодов. Для данной МС напряжение входного сигналя рассчитано для более больших значений уже усиленного сигнала с выводов усилителя мощности на акустику или динамики. Общий провод для входного сигнала на 4-ой ноге. Переменный резистор на 10кОм, соединенный к 6-ой и 7-ой ноге МС необходим для регулировки яркости светодиодов. 10 светодиодов индикатора имеют пороги срабатывания с наименьшего (1-ая нога) до наибольшего (10-ая нога) уровней сигнала.

9-ая нога замкнута на «+» питания МС для режима «столбик» индикатора (линейка из светящихся светодиодов, высота которой пропорциональна уровню входного сигнала), а иначе режим «точка» (один светодиод). «+» питания для МС подается на 3-ю ногу, «-» питания – на 8-ую ногу (она же соединена с общим проводом и 4-ой ногой). Мой доработанный вариант печатной платы в формате для программы Sprint-layout . На печатной плате для установки МС я припаял панель, для возможности замены МС в любой момент.

Основной вопрос у меня возник с питанием индикатора. Изначально я предполагал использовать тоже питание, что и у самого пред. усилителя. Но данный вариант как выяснилось не подошел. Дело в том что питание операционных усилителей у пред. усилителя сабвуфера осуществляется по схеме с нулевой точкой. Т.е. «+» и «-» питания подается на 2 плеча конденсаторов, кот. в нулевой точке соединены с общим проводом. В схеме же индикатора по другому: «+» питания подается на 3-ую ногу МС, а «-» на общий провод.

Т.о. получается если взять питание индикатора общее с пред. усилителем, то при подключении его входа с выходом пред. усилителя, общий провод будет замкнут на «-» питания. В этом случае схема пред. усилителя не будет работать. Решение этой проблемы было следующее – сделать отдельный блок питания для индикатора. В БП пред. усилителя я использовал трансформатор с тремя вторичными обмотками. Одну самую мощную обмотку рассчитанную на наиб. ток примерно 1,5А и вых. напряжением 15 В я использовал для питания пред. усилителя. Для питания индикатора я использовал вторую вторичную обмотку (3-ая обмотка аналогична). Переменное напряжение на 2-ой и 3-ей вторичных обмотках одинаково и примерно составляло 35 В. Соответственно после выпрямителя с фильтрующим электролитом на выходе получаем пост. напряжение примерно 46В. Для МС LM3915 максимально допустимое напряжение питания – 35В согласно
datasheet
. В этом случае, чтобы уменьшить напряжение на вторичной обмотке для питания МС, мне пришлось использовать стабилизатор напряжения. Свою схему БП со стабилизацией напряжения для индикатора привожу ниже.

Данная схема БП стабилизирует напряжение до 15В. Этого напряжения как раз достаточно для питания индикатора на LM3915. Схему стабилизатора на стабилитроне и транзисторе я нашел в интернете. Этой схеме потребовалось отладка. Резисторы R1 и R2 пришлось подбирать опытным путем. Они подбираются примерно по максимально допустимому току стабилитрона VD5. Я использовал отечественный КС515А и соот. подобрал по току резистор R1. Если не правильно подобрать R1, то стабилитрон при работе БП начинает очень сильно греться. R2 необходим для задания нагрузки БП. Если сопротивление R2 подобрать слишком маленькое, то транзистор начинает греться, даже без нагрузки на БП. Т.к. при стабилизации происходит значительное снижение напряжения (с 45 В на входе до 15 В на выходе) для транзистора VT1 требуется хороший радиатор.

При питании индикатора (с нагрузкой) он сильно греется. Я использовал радиатор от чипа материнской платы компьютера, с размерами примерно 45см х 45см х 25см. При нагруженном БП с таким радиатором в течении долгого времени он становился только немного теплым. Фото БП привожу ниже.

В ходе испытания схемы МС с уже доработанным питанием со стабилизацией выяснились некоторые моменты. Резистор для регулировки яркости светодиодов мне пришлось установить почти на максимум (примерно до 9 кОм). Причина была в том что при малых значениях этого резистора светодиоды начинают потреблять очень большой ток и МС LM3915 видимо не хватаем мощности, она начинает сильно греться через несколько минут. Поэтому мне пришлось снизить ток, потребляемый светодиодами, как можно сильнее. При значении резистора примерно 9 кОм яркость светодиодов индикатора была достаточной (даже с учетом затемняющего стекла, кот. я использовал на передней панели), а МС перестала греться. Другой момент заключался в отстройке входного резистора на 47 кОм в соот. c уровнем вых. сигнала пред. усилителя. Его пришлось настраивать опытным путем. Сигнал на пред. усилитель я подавал с внешней звуковой карты Yamaha Audiogram 6. Вначале подавал сигнал в виде сгенерированного синуса амплитудой «-3dB» частотой 90 Гц. При этом на самом пред. усилителе сабвуфера ручки «GAIN» и «LP FILTER» были выкручены на максимум. Подстраивал резистор таким образом, чтобы при данном сигнале загорались все светодиоды т.е. соответствовало максимальному уровню индикатора. Далее уже окончательно еще немного увеличивал сопротивление переменного резистора, подавая сигнал с музыкальных треков. Выбрал в итоге такое положение резистора, при котором при треках с максимальной общей громкостью (в основном на современных электронных записях) загорался последний светодиод на пиках. Это было при том, что сам уровень громкости со звуковой карты был оптимально выставлен для прослушивания.

Эту настройку, уже с использованием в качестве сигнала музыкальных записей, лучше производить при полностью включенной и отстроенной акустической системой. Потому что если перенастроить саму систему изменяя выходные уровни, настройку чувствительности входа индикатора тоже придется проводить заново.

  Установка индикатора на передней панели.

Индикатор уровня я установил на передней панели пред. усилителя сабвуфера. Для этого на ней я вырезал окошечко и приклеил затемненное стекло с обратной стороны. Светодиоды я сразу паял на печатной плате индикатора.

Использовал светодиоды 3 цветов: зеленые, желтые и один красный. Затем саму плату закрепил на затемненное стекло (с обратной стороны передней панели). Для этого использовал болты, на самом стекле под крепление сделал отверстия с резьбой под данные болты. Процесс установки светодиодного индикатора далее привожу на фото ниже.

Конечный результат также можно посмотреть на youtube.com.

(C) Apr 2015 B-4

Простые индикаторы мощности для акустической системы

категория Аудиотехника материалы в категории

Подкатегория Схемы устройств коммутации и индикации аудиосигналов и предусилителей

И. ПОТАЧИН, г. Фокино Брянской обл.
Радио, 2000 год, №7

Если у вас есть усилитель 3Ч вам не обойтись без индикатора мощности акустической системы (АС). Автор статьи Игорь Федорович Потачин, известный читателям по многим публикациям в нашем журнале, предлагает три варианта такого индикатора.

При эксплуатации звуковоспроизводящей аппаратуры всегда полезно иметь индикатор максимальной мощности, подводимой к АС. Особенно это актуально, если максимальная выходная мощность вашего УМЗЧ превышает предельно допустимую для АС. В этом случае длительная работа динамических головок системы в условиях перегрузки может вызвать в них необратимые повреждений. Кроме того, при такой эксплуатации аппаратуры значительно возрастают искажения звукового сигнала, воспроизводимого АС.

Некоторые модели усилителей позволяют контролировать выходную мощность с помощью светодиодных или люминесцентных индикаторов, установленных на корпусе УМЗЧ. Если же аппаратура не оборудована подобным устройством, его можно изготовить самим по описаниям в [1—3].

Предлагаю еще несколько таких разработок. Они рассчитаны для работы с АС (громкоговорителями) сопротивлением 4 Ом и позволяют индицировать два порога мощности — 25 и 50 Вт. Однако их несложно приспособить и для работы с системами, имеющими другие сопротивления и мощность. Индикаторы питаются только напряжением 34, подводимым к системе от УМЗЧ, и потребляют небольшую энергию.

Самый простой индикатор (рис. 1) состоит из однополупериодного выпрямителя на диоде VD1, сглаживающего конденсатора С1 и двух пороговых устройств. Они идентичны, каждый из них включает в себя генератор тока на полевом транзисторе, стабилитрон и светодиод.

При работе УМЗЧ поступающее на вход индикатора переменное напряжение выпрямляется, конденсатор С1 заряжается. Когда входное напряжение достигнет 10 В, стабилитрон VD3 откроется, вспыхнет светодиод HL1 зеленого цвета свечения и просигнализирует о поступлении на АС сигнала мощностью 25 Вт. Ток через стабилитрон и светодиод ограничивает генератор тока на транзисторе VT2.

Если входное напряжение возрастет до 14 В, откроется стабилитрон VD2, начнет вспыхивать светодиод HL2 красного цвета свечения, индицирующий достижение максимальной мощности 50 Вт.

Детали индикатора смонтированы на плате (рис. 2) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Стабилитроны нужно подобрать по напряжению стабилизации: у VD2 оно должно быть 12 В, у VD3 — 8 В.

Это, конечно, не лучшее решение. Второй недостаток устройства — нечеткие пороги срабатывания, поскольку вольт-амперная характеристика стабилитронов недостаточно крутая.

При налаживании индикатора напряжение срабатывания пороговых устройств более точно устанавливают подбором резистора R1.

Во втором индикаторе (рис. 3) стабилитроны VD2, VD3 включены в цепи управляющих электродов маломощных тринисторов VS1 и VS2 соответственно. А уже тринисторы зажигают светодиоды. Благодаря такому решению удалось добиться более стабильного срабатывания пороговых устройств. Но необходимость в подборе стабилитронов осталась.

Генератор тока на транзисторе VT1 питает обе цепи индикации — в данном варианте такое упрощение оказалось приемлемым.

Детали этого индикатора также смонтированы на печатной плате (рис. 4) из одностороннего фольгированного материала.

Если при работе индикатора светодиоды не будут гаснуть, придется установить конденсатор С2 меньшей емкости.

Третий вариант индикатора несколько сложнее (рис. 5), но зато свободен от указанных выше недостатков. В нем — мостовой выпрямитель на диодах VD1 —VD4, два D-триггера (DD1.1, DD1.2), ключевые каскады на транзисторах VT1, VT2, генератор тока на транзисторе VT1, стабилитрон VD5, ограничивающий напряжение питания микросхемы и ключевых каскадов со светодиодами на уровне 5…6 В. Такая мера позволила добиться четкой работы триггеров [4].

Пороги срабатывания транзисторных ключей, а значит, зажигания светодиодов, устанавливают подстроечными резисторами R2, R3. Такой вариант более удобен, поскольку позволяет подстраивать индикатор под АС практически с любым сопротивлением и любой мощности. Правда, при эксплуатации индикатора с АС большой мощности (более 50 Вт) полевой транзистор в генераторе тока необходимо заменить биполярным (рис. 6). поскольку напряжение сток-исток может превысить предельно допустимое для данного транзистора.

Чертеж печатной платы для монтажа деталей индикатора (с полевым транзистором) приведен на рис. 7.

О деталях индикаторов. Светодиоды — любые зеленого и красного цветов свечения, серий АЛ307, АЛ 102. Диоды — серий Д220, Д223, КД521, КД522 или другие, рассчитанные на выпрямленный ток не менее 50 мА и обратное напряжение не менее 100 В. Тринисторы — любые из серии КУ101, желательно с минимальным напряжением открывания на управляющем электроде. Полевой транзистор КП302БМ можно заменить на КП302 с буквенными индексами А, В, Г; КП307 с индексами Г, Д или любой другой с начальным током стока 20…30 мА. Биполярные транзисторы — любые из указанных на схемах серий.

Плату любого индикатора размещают внутри АС, а светодиоды укрепляют в отверстиях, просверленных в его передней стенке корпуса.

Налаживать индикаторы удобно с помощью сетевого понижающего трансформатора, на вторичной обмотке которого напряжение 15…20 В [3]. Параллельно вторичной обмотке включают переменный резистор сопротивлением 1 кОм, с движка которого и одного из крайних выводов снимается напряжение на вход индикатора. Параллельно входу включают вольтметр переменного тока. Установив на сходе нужное переменное напряжение, устанавливают порог включения соответствующего светодиода.

Нужное входное напряжение подсчитывают по известной формуле: U = √РR, где U — входное напряжение, В; Р — индицируемая выходная мощность усилителя, Вт ; R — сопротивление АС, Ом.

ЛИТЕРАТУРА
1. Лукьянов Д. Индикатор перегрузки громкоговорителя. — Радио, 1984, № 7, с. 27.
2. Нечаев И. Светодиодный индикатор уровня сигнала. — Радио, 1988, № 12, с. 52.
3. Парфенов А. Светодиодный индикатор мощности АС. — Радио, 1992, № 2-3, с. 45,46.
4. Потачин И. Пиковый индикатор мощности. — Радио, 1996, № 2, с. 16.

Индикатор выходной мощности УМЗЧ — RadioRadar

Устройство, схема которого изображена на рис. 1, предназначено для работы с любым мощным УМЗЧ. Его подключают непосредственно к выходам левого и правого стереоканалов усилителя. Текущий уровень мощности каждого канала отображают линейные шкалы из 10 (по две штуки на канал) или 20 светодиодов. Нижние по схеме светодиоды обеих шкал светятся постоянно, остальные показывают в виде светящихся столбиков уровни от -40 до +4 дБ с шагом 2 дБ. Если, например, принять, что свечение третьего сверху светодиода соответствует мощности 20 Вт, то самому нижнему будет соответствовать мощность 0,2 Вт, а самому верхнему — 30 Вт. При таком числе уровней светящийся столбик индикатора заметно «шевелится» при воспроизведении музыкального произведения с небольшой громкостью.

Рис. 1. Схема индикатора

 

Устройство содержит два однополу-периодных выпрямителя на диодах VD1 и VD2. Резисторы R3 и R4 ограничивают ток зарядки конденсаторов C2 и C3. Поскольку постоянная времени зарядки конденсаторов C2 и C3 через диоды VD1, VD2 и резисторы R3 и R4 мала, скорости нарастания напряжения на выходе усилителя и на конденсаторах C2 и C3 практически совпадают, а скорость роста светящегося столбика регулируется программно. Скорость спада определяется большей постоянной времени разрядки этих конденсаторов через резисторы R8-R11, а скорость спада столбиков дополнительно регулируется программно.

Программа микроконтроллера DD1 написана в среде BASCOM. Каждую миллисекунду она поочерёдно оцифровывает напряжения левого и правого стереоканалов. Для каждого канала она определяет максимальные за 50 мс значения напряжения и вычисляет их скользящее среднее за несколько последних 50-миллисекундных интервалов. Для этого сумма измеренных значений делится на число интервалов, в которых они получены, хранящееся в переменной NSMA. Чем больше значение NSMA, тем медленнее растёт и спадает светящийся столбик, тем точнее его высота соответствует средней мощности. Значение NSMA зависит от состояния перемычек S2 и S3 согласно табл. 1.

Таблица 1

Перемычка

NSMA

S2

S3

Установлена

Установлена

2

Установлена

Нет

3

Нет

Установлена

4

Нет

Нет

5

 

Если перемычка S1 установлена, отображаются только светящиеся столбики, как описано выше. При снятой S1 в каждом столбике дополнительно светится по одному диоду на позиции, соответствующей максимальной за последние 50 мс мощности. При росте громкости столбик как бы подбрасывает индикатор максимума вверх. Скорость спадамаксимумов меньше скорости спада столбиков и не регулируется. В программе её определяет значение переменной DeltaDOWN. Эффект выражен тем сильнее, чем больше NSMA.

Вместомикроконтроллера ATmega328P-PU можно установить ATmega88-20PU или ATmega168-20PU, заменив программу. К статье прилагаются варианты программы для всех этих микроконтроллеров. Конфигурация микроконтроллера любого из этих типов должнабыть запрограммирована в соответствии с табл. 2. Микросхему ULN2003N можно заменить четырьмя ключами на дискретных транзисторах структуры n-p-n с допустимым током коллектора более 250 мА.

Таблица 2

Младший байт

Старший байт

Расшир. байт

CKDIV8

1

RSTDISBL

1

скоит

1

0WEN

1

SUT1

1

SPIEN

 

SUT0

0

WDTON

1

CKSEL3

0

EESAVE

1

 

CKSEL2

0

BODLEVEL2

1

BOOTSZ1

0

CKSEL1

1

BODLEVEL1

1

BOOTSZO

0

CK5EL0

0

BODLEVEL0

1

BOOTRST

0

0 — запрограммирован; 1 — не запрограммирован

 

Если напряжение питания усилителя, к которому будет подключён индикатор, превышает 25 В, следует применить конденсаторы C2 и С3 на 63 В. Диоды VD1 и VD2 в этом случае должны выдерживать обратное напряжение 100 В и более.

Каждую пару 10-светодиодных шкал (HL2, HL3 и HL4, HL5) можно заменить одной 20-светодиодной или собрать шкалы из дискретных светодиодов. Не найдя 20-светодиодных шкал, составленных из элементов разного свечения, я применил в качестве HL2 и HL4 такие 10-светодиодные, у которых два верхних светодиода красного, далее три жёлтого, а остальные — зелёного свечения. Шкалы HL3 и HL5 — 10-све-тодиодные зелёного свечения.

Печатная плата для микроконтрол-лерного узла индикатора не разрабатывалась, он собран на макетной. Светодиодные шкалы, которые должны быть расположены строго параллельно и состыкованы без зазоров, установлены на печатной плате, чертёж которой изображён на рис. 2. На ней же рядом с третьими сверху светодиодами шкал HL2 и Hl4 находятся светодиоды HL1 и HL6. Они отмечают позиции, соответствующие номинальному уровню мощности. В случае применения описанных выше разноцветных шкал эти светодиоды можно не устанавливать, так как о превышении мощности будет сигнализировать красный цвет свечения элементов шкалы.

Рис. 2. Чертёж печатной платы устройста

 

Внешний вид платы светодиодных шкал показан на рис. 3. Светодиоды HL1 и HL6, а также резисторы R22 и R23 на ней не установлены.

Рис. 3. Внешний вид платы светодиодных шкал

 

Поскольку суммарный ток светодиодов каждой линейной шкалы течёт через плюсовой вывод питания микроконтроллера, он не должен превышать 200 мА. Поэтому номиналы резисторов R12-R21 нужно выбирать такими, чтобы ток через каждый из них был меньше 20 мА.

Собранный прибор следует откалибровать. Для этого на соединённые вместе контакты 1 и 3 разъёма XS1 собранного прибора подайте синусоидальное напряжение, амплитуда которого соответствует максимальной индицируемой мощности. С помощью подстроечных резисторов R10 и R11 добейтесь полного свечения обеих шкал. При этом уменьшение подаваемого на вход напряжения на 10…15 % должно приводить к выключению верхних светодиодов.

Программы микроконтроллеров имеются здесь.

Автор: Н. Остроухов, г. Сургут Тюменской обл.

Транзистор дарлингтона применение. Составной транзистор (схема Дарлингтона и Шиклаи). Применение сборки Дарлингтона в микросхемах

Составной транзистор Дарлингтона компонуется из пары стандартны транзисторов, объединённых кристаллом и общим защитным покрытием. Обычно на чертежах для отметки положения подобного транзистора не применяют никаких специальных символов, только тот, которым отмечают транзисторы стандартного типа.

К эмиттерной цепи одного из элементов присоединён нагрузочный резистор. Выводы транзистора Дарлингтона аналогичны биполярному полупроводниковому триоду:

  • база;
  • эмиттер;
  • коллектор.

Помимо общепринятого варианта составного транзистора существует несколько его разновидностей.

Пара Шиклаи и каскодная схема

Другое название составного полупроводникового триода – пара Дарлингтона. Кроме неё существует также пара Шиклаи. Это сходная комбинация диады основных элементов, которая отличается тем, что включает в себя разнотипные транзисторы.

Что до каскодной схемы, то это также вариант составного транзистора, в котором один полупроводниковый триод включается по схеме с ОЭ, а другой по схеме с ОБ. Такое устройство аналогично простому транзистору, который включён в схему с ОЭ, но обладающему более хорошими показателями по частоте, высоким входным сопротивлением и большим линейным диапазоном с меньшими искажениями транслируемого сигнала.

Достоинства и недостатки составных транзисторов

Мощность и сложность транзистора Дарлингтона может регулироваться через увеличение количества включённых в него биполярных транзисторов. Существует также , который включает в себя биполярный и , используется в сфере высоковольтной электроники.

Главным достоинством составных транзисторов считается их способность давать большой коэффициент усиления по току. Дело в том, что, если коэффициент усиления у каждого из двух транзисторов будет по 60, то при их совместной работе в составном транзисторе общий коэффициент усиления будет равен произведению коэффициентов входящих в его состав транзисторов (в данном случае — 3600). Как результат — для открытия транзистора Дарлингтона потребуется довольно небольшой ток базы.

Недостатком составного транзистора считается их низкая скорость работы, что делает их пригодными для использования только в схемах работающих на низких частотах. Зачастую составные транзисторы фигурируют как компонент выходных каскадов мощных низкочастотных усилителей.

Особенности работы устройства

У составных транзисторов постепенное уменьшение напряжения вдоль проводника на переходе база-эмиттер вдвое превышает стандартное. Уровень уменьшения напряжения на открытом транзисторе примерно равен тому падению напряжения, которое имеет диод.

По данному показателю составной транзистор сходен с понижающим трансформатором. Но относительно характеристик трансформатора транзистор Дарлингтона обладает гораздо большим усилением по мощности. Подобные транзисторы могут обслуживать работу переключателей частотой до 25 Гц.

Система промышленного выпуска составных транзисторов налажена таким образом, что модуль полностью укомплектован и оснащён эмиттерным резистором.

Как проверить транзистор Дарлингтона

Самый простой способ проверки составного транзистора заключается в следующем:

  • Эмиттер подсоединяется к «минусу» источника питания;
  • Коллектор подсоединяется к одному из выводов лампочки, второй её вывод перенаправляется на «плюс» источника питания;
  • Посредством резистора к базе передаётся плюсовое напряжение, лампочка светится;
  • Посредством резистора к базе передаётся минусовое напряжение, лампочка не светится.

Если всё получилось так, как описано, то транзистор исправен.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на , буду рад если вы найдете на моем еще что-нибудь полезное.

Если соединить транзисторы, как показано на рис. 2.60, то полученная схема будет работать как один транзистор, причем его коэффициент (3 будет равен произведению коэффициентов составляющих транзисторов. Этот прием полезен для схем, работающих с большими токами (например, для стабилизаторов напряжения или выходных каскадов усилителей мощности) или для входных каскадов усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс.

Рис. 2.60. Составной транзистор Дарлингтона.

Рис. 2.61. Повышение скорости выключения в составном транзисторе Дарлингтона.

В транзисторе Дарлингтона падение напряжения между базой и эмиттером в два раза больше обычного, а напряжение насыщения равно по крайней мере падению напряжения на диоде (так как потенциал эмиттера транзистора должен превышать потенциал эмиттера транзистора на величину падения напряжения на диоде). Кроме того, соединенные таким образом транзисторы ведут себя как один транзистор с достаточно малым быстродействием, так как транзистор не может быстро выключить транзистор . С учетом этого свойства обычно между базой и эмиттером транзистора включают резистор (рис. 2.61). Резистор R предотвращает смещение транзистора в область проводимости за счет токов утечки транзисторов и . Сопротивление резистора выбирают так, чтобы токи утечки (измеряемые в наноамперах для малосигнальных транзисторов и в сотнях микроампер для мощных транзисторов) создавали на нем падение напряжения, не превышающее падения напряжения на диоде, и вместе с тем чтобы через него протекал ток, малый по сравнению с базовым током транзистора . Обычно сопротивление R составляет несколько сотен ом в мощном транзисторе Дарлингтона и несколько тысяч ом в малосигнальном транзисторе Дарлингтона.

Промышленность выпускает транзисторы Дарлингтона в виде законченных модулей, включающих, как правило, и эмиттерный резистор. Примером такой стандартной схемы служит мощный п-р-п-транзистор Дарлингтона типа , его коэффициент усиления по току равен 4000 (типичное значение) для коллекторного тока, равного 10 А.

Рис. 2.62. Соединение транзисторов по схеме Шиклаи («дополняющий транзистор Дарлингтона»).

Соединение транзисторов по схеме Шиклаи (Sziklai).

Соединение транзисторов по схеме Шиклаи представляет собой схему, подобную той, которую мы только что рассмотрели. Она также обеспечивает увеличение коэффициента . Иногда такое соединение называют комплементарным транзистором Дарлингтона (рис. 2.62). Схема ведет себя как транзистор п-р-п-типа, обладающий большим коэффициентом . В схеме действует одно напряжение между базой и эмиттером, а напряжение насыщения, как и в предыдущей схеме, равно по крайней мере падению напряжения на диоде. Между базой и эмиттером транзистора рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением. Разработчики применяют эту схему в мощных двухтактных выходных каскадах, когда хотят использовать выходные транзисторы только одной полярности. Пример такой схемы показан на рис. 2.63. Как и прежде, резистор представляет собой коллекторный резистор транзистора Транзистор Дарлингтона, образованный транзисторами , ведет себя как один транзистор п-р-п-типа с большим коэффициентом усиления по току. Транзисторы , соединенные по схеме Шиклаи, ведут себя как мощный транзистор р-п-р-тииа с большим коэффициентом усиления.

Рис. 2.63. Мощный двухтактный каскад, в котором использованы выходные транзисторы только .

Как и прежде, резисторы и имеют небольшое сопротивление. Эту схему иногда называют двухтактным повторителем с квазидополнительной симметрией. В настоящем каскаде с дополнительной симметрией (комплементарном) транзисторы были бы соединены по схеме Дарлингтона.

Транзистор со сверхбольшим значением коэффициента усиления по току.

Составные транзисторы — транзистор Дарлингтона и ему подобные не следует путать с транзисторами со сверхбольшим значением коэффициента усиления по току, в которых очень большое значение коэффициента получают в ходе технологического процесса изготовления элемента. Примером такого элемента служит транзистор типа , для которого гарантируется минимальный коэффициент усиления по току, равный 450, при изменении коллекторного тока в диапазоне от до этот транзистор принадлежит к серии элементов , которая характеризуется диапазоном максимальных напряжений от 30 до 60 В (если коллекторное напряжение должно быть больше, то следует пойти на уменьшение значения ). Промышленность выпускает согласованные пары транзисторов со сверхбольшим значением коэффициента . Их используют в усилителях с низким уровнем сигнала, для которых транзисторы должны иметь согласованные характеристики; этому вопросу посвящен разд. 2.18. Примерами подобных стандартных схем служат схемы типа они представляют собой транзисторные пары с большим коэффициентом усиления, в которых напряжение согласовано до долей милливольта (в самых хороших схемах обеспечивается согласование до , а коэффициент Схема типа представляет собой согласованную пару .

Транзисторы со сверхбольшим значением коэффициента можно объединять по схеме Дарлингтона. При этом базовый ток смещения можно сделать равным всего лишь (примерами таких схем служат операционные усилители типа .

Усилитель, называется именно так, не по причине, что его автор ДАРЛИНГТОН, а потому, что выходной каскад усилителя мощности построен на дарлингтоновских (составных) транзисторах.

Для справки : два транзистора одинаковой структуры соединены специальным образом для высокого усиления. Такое соединение транзисторов образует составной транзистор, или транзистор Дарлингтона — по имени изобретателя этого схемного решения. Такой транзистор используется в схемах работающих с большими токами (например, в схемах стабилизаторов напряжения, выходных каскадов усилителей мощности) и во входных каскадах усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс. Составной транзистор имеет три вывода (база, эмиттер и коллектор), которые эквивалентны выводам обычного одиночного транзистора. Коэффициент усиления по току типичного составного транзистора, у мощных транзисторов ≈1000 и у маломощных транзисторов ≈50000.

Достоинства транзистора Дарлингтона

Высокий коэффициент усиления по току.

Cхема Дарлингтона изготавливается в виде интегральных схем и при одинаковом токе рабочая поверхность кремния меньше, чем у биполярных транзисторов. Данные схемы представляют большой интерес при высоких напряжениях.

Недостатки составного транзистора

Низкое быстродействие, особенно перехода из открытого состояния в закрытое. По этой причине составные транзисторы используются преимущественно в низкочастотных ключевых и усилительных схемах, на высоких частотах их параметры хуже, чем у одиночного транзистора.

Прямое падение напряжения на переходе база-эмиттер в схеме Дарлингтона почти в два раза больше чем в обычном транзисторе, и составляет для кремниевых транзисторов около 1,2 — 1,4 В.

Большое напряжение насыщения коллектор-эмиттер, для кремниевого транзистора около 0,9 В для маломощных транзисторов и около 2 В для транзисторов большой мощности.

Принципиальная схема УНЧ

Усилитель можно назвать самым дешевым вариантом самостоятельного построения сабвуферного усилителя. Самое ценное в схеме — выходные транзисторы, цена которых не превышает 1$. По идее, такой усилитель усилитель можно собрать за 3-5$ без блока питания. Давайте сделаем небольшое сравнение, какой из микросхем может дать мощность 100-200 ватт на нагрузку 4 Ом? Сразу в мыслях знаменитые . Но если сравнить цены, то дарлингтоновская схема и дешевле и мощнее TDA7294!

Сама микросхема, без комплектующих компонентов стоит 3$ как минимум, а цена активных компонентов дарлингтоновской схемы не более 2-2,5$! Притом, что дарлингтоновская схема на 50-70 ватт мощнее TDA7294!

При нагрузке 4 Ом усилитель отдает 150 ватт, это самый дешевый и неплохой вариант сабвуферного усилителя. В схеме усилителя использованы недорогие выпрямительные диоды, которые можно достать в любом электронном устройстве.

Усилитель может обеспечивать такую мощность за счет того, что на выходе использованы именно составные транзисторы, но при желании они могут быть заменены на обычные. Удобно использовать комплементарную пару КТ827/25, но конечно мощность усилителя спадет до 50-70 ватт. В дифференциальном каскаде можно использовать отечественные-КТ361 или КТ3107.

Полный аналог транзистора TIP41 наш КТ819А, Этот транзистор служит для усиления сигнала с диффкаскадов и раскачки выходников Эмиттерные резисторы можно использовать с мощностью 2-5 ватт, они для защиты выходного каскада. Подробнее про теххарактеристики транзистора TIP41C. Даташит для TIP41 и TIP42 .

Материал p-n-перехода: Si

Структура транзистора: NPN

Предельная постоянная рассеиваемая мощность коллектора (Pc) транзистора: 65 W

Предельное постоянное напряжение коллектор-база (Ucb): 140 V

Предельное постоянное напряжение коллектор-эмиттер (Uce) транзистора: 100 V

Предельное постоянное напряжение эмиттер-база (Ueb): 5 V

Предельный постоянный ток коллектора транзистора (Ic max): 6 A

Предельная температура p-n перехода (Tj): 150 C

Граничная частота коэффициента передачи тока (Ft) транзистора: 3 MHz

— Ёмкость коллекторного перехода (Cc): pF

Статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером (Hfe), min: 20

Такой усилитель может быть использован как в качестве сабвуферного, так и для широкополосной акустики. Характеристики усилителя тоже неплохие. При нагрузке в 4 Ом выходная мощность усилителя порядка 150 ватт, при нагрузке в 8 Ом мощность 100 ватт, максимальная мощность усилителя может доходить до 200 ватт с питанием +/-50 вольт.

При проектировании радиоэлектронных схем часто бывают ситуации, когда желательно иметь транзисторы с параметрами лучше тех, которые предлагают производители радиоэлементов. В некоторых случаях нам может потребоваться больший коэффициент усиления по току h 21 , в других большее значение входного сопротивления h 11 , а в третьих более низкое значение выходной проводимости h 22 . Для решения перечисленных проблем отлично подходит вариант использования электронного компонента о котором мы поговорим ниже.

Устройство составного транзистора и обозначение на схемах

Приведенная чуть ниже схема эквивалентна одиночному n-p-n полупроводнику. В данной схеме ток эмиттера VT1 является током базы VT2. Коллекторный ток составного транзистора определяется в основном током VT2.

Это два отдельных биполярных транзистора на выполненные на одном кристалле и в одном корпусе. Там же и размещается нагрузочный резистор в цепи эмиттера первого биполярного транзистора. У транзистора Дарлингтона те же выводы, что и у стандартного биполярного транзистора – база, коллектор и эмиттер.

Как видим из рисунка выше, стандартный составной транзистор это комбинация из нескольких транзисторов. В зависимости от уровня сложности и рассеиваемой мощности в составе транзистора Дарлингтона может быть и более двух.

Основное плюсом составного транзистора является значительно больший коэффициент усиления по току h 21 , который можно приблизительно вычислить по формуле как произведение параметров h 21 входящих в схему транзисторов.

h 21 =h 21vt1 × h31vt2 (1)

Так если коэффициент усиления первого равен 120, а второго 60 то общий коэффициент усиления схемы Дарлингтона равен произведению этих величин — 7200.

Но учитывайте, что параметр h31 достаточно сильно зависит от коллекторного тока. В случае когда базовый ток транзистора VT2 достаточно низок, коллекторного VT1 может не хватить для обеспечения нужного значения коэффициента усиления по току h 21 . Тогда увеличением h31 и, соответственно, снижением тока базы составного транзистора можно добиться роста тока коллектора VT1. Для этого между эмиттером и базой VT2 включают дополнительное сопротивление, как показано на схеме ниже.

Вычислим элементы для схемы Дарлингтона, собранной, например на биполярных транзисторах BC846A, ток VT2 равен 1 мА. Тогда его ток базы определим из выражения:

i kvt1 =i бvt2 =i kvt2 / h 21vt2 = 1×10 -3 A / 200 =5×10 -6 A

При таком малом токе в 5 мкА коэффициент h 21 резко снижается и общий коэффициент может оказаться на порядок меньше расчетного. Увеличив ток коллектора первого транзистора при помощи добавочного резистора можно значительно выиграть в значении общего параметра h 21 . Так как напряжение на базе является константой (для типового кремниевого трех выводного полупроводника u бэ = 0,7 В), то сопротивление можно рассчитать по :

R = u бэvt2 / i эvt1 — i бvt2 = 0. 7 Вольта / 0.1 mA — 0.005mA = 7кОм

При этом мы можем рассчитывать на коэффициент усиления по току до 40000. Именно по такой схеме построены многие супербетта транзисторы.

Добавив дегтя упомяну, что данная схема Дарлингтона обладает таким существенным недочетом, как повышенное напряжение U кэ. Если в обычных транзисторах напряжение составляет 0,2 В, то в составном транзисторе оно возрастает до уровня 0,9 В. Это связано с необходимостью открывать VT1, а для этого на его базу необходимо подать напряжение уровнем до 0,7 В (если при изготовлении полупроводника использовался кремний).

В результате чтоб исключить упомянутый недостаток, в классическую схему внесли незначительные изменения и получили комплементарный транзистор Дарлингтона. Такой составной транзистор составлен из биполярных приборов, но уже разной проводимости: p-n-p и n-p-n.

Российские, да и многие зарубежные радиолюбители такое соединение называют схемой Шиклаи, хотя эта схема называлась парадоксной парой.

Типичными минусом составных транзисторов, ограничивающими их применение является невысокое быстродействие, поэтому они нашли широкое использование только в низкочастотных схемах. Они прекрасно работают в выходных каскадах мощных УНЧ, в схемах управления двигателями и устройствами автоматики, в схемах зажигания автомобилей.

На принципиальных схемах составной транзистор обозначается как обычный биполярный. Хотя, редко, но используется такое условно графическое изображение составного транзистора на схеме.

Одной из самых распространенных считается интегральная сборка L293D — это четыре токовых усилителя в одном корпусе. Кроме того микросборку L293 можно определить как четыре транзисторных электронных ключа.

Выходной каскад микросхемы состоит из комбинации схем Дарлингтона и Шиклаи.

Кроме того уважение у радиолюбителей получили и специализированные микросборки на основе схемы Дарлингтона. Например . Эта интегральная схема по своей сути является матрицей из семи транзисторов Дарлингтона. Такие универсальные сборки отлично украшают радиолюбительские схемы и делают их более функциональными.

Микросхема является семи канальным коммутатор мощных нагрузок на базе составных транзисторов Дарлингтона с открытым коллектором. Коммутаторы содержат защитные диоды, что позволяет коммутировать индуктивные нагрузки, например обмотку реле. Коммутатор ULN2004 необходим при сопряжения мощных нагрузок с микросхемами КМОП-логики.

Зарядный ток через батарею в зависимости от напряжения на ней (прикладываемого к Б-Э переходу VT1), регулируется транзистором VT1, коллекторным напряжением которого управляется индикатор заряда на светодиоде (по мере зарядки ток заряда уменьшается и светодиод постепенно гаснет) и мощный составной транзистор, содержащий VT2, VT3, VT4.


Сигнал требующий усиления через предварительный УНЧ подается на предварительный дифферециальный усилительный каскад построенный на составных VT1 и VT2. Использование дифференциальной схемы в усилительном каскаде, снижает шумовые эффекты и обеспечивает работу отрицательной обратной связи. Напряжение ОС поступает на базу транзистора VT2 с выхода усилителя мощности. ОС по постоянному току реализуется через резистор R6.

В момент включения генератора конденсатор С1 начинает заряжаться, затем открывается стабилитрон и сработает реле К1. Конденсатор начинает разряжаться через резистор и составной транзистор. Через небольшой промежуток времени реле выключается и начинается новый цикл работы генератора.

Буквально сразу после появления полупроводниковых приборов, скажем, транзисторов, они стремительно начали вытеснять электровакуумные приборы и, в частности, триоды. В настоящее время транзисторы занимают ведущее положение в схемотехнике.

Начинающему, а порой и опытному радиолюбителю-конструктору, не сразу удаётся найти нужное схемотехническое решение или разобраться в назначении тех или иных элементов в схеме. Имея же под рукой набор «кирпичиков» с известными свойствами гораздо легче строить «здание» того или другого устройства.

Не останавливаясь подробно на параметрах транзистора (об этом достаточно написано в современной литературе, например, в ), рассмотрим лишь отдельные свойства и способы их улучшения.

Одна из первых проблем, возникающих перед разработчиком, — увеличение мощности транзистора. Её можно решить параллельным включением транзисторов (). Токовыравнивающие резисторы в цепях эмиттеров способствуют равномерному распределению нагрузки.

Оказывается, параллельное включение транзисторов полезно не только для увеличения мощности при усилении больших сигналов, но и для уменьшения шума при усилении слабых. Уровень шумов уменьшается пропорционально корню квадратному из количества параллельно включённых транзисторов.

Защита от перегрузки по току наиболее просто решается введением дополнительного транзистора (). Недостаток такого самозащитного транзистора — снижение КПД из-за наличия датчика тока R. Возможный вариант усовершенствования показан на . Благодаря введению германиевого диода или диода Шоттки можно в несколько раз уменьшить номинал резистора R, а значит, и рассеиваемую на нём мощность.

Для защиты от обратного напряжения параллельно выводам эмиттер-коллектор обычно включают диод, как, например, в составных транзисторах типа КТ825, КТ827.

При работе транзистора в ключевом режиме, когда требуется быстрое его переключение из открытого состояния в закрытое и обратно, иногда применяют форсирующую RC-цепочку (). В момент открывания транзистора заряд конденсатора увеличивает его базовый ток, что способствует сокращению времени включения. Напряжение на конденсаторе достигает падения напряжения на базовом резисторе, вызванного током базы. В момент закрывания транзистора конденсатор, разряжаясь, способствует рассасыванию неосновных носителей в базе, сокращая время выключения.

Повысить крутизну транзистора (отношение изменения тока коллектора (стока) к вызвавшему его изменению напряжения на базе (затворе) при постоянном Uкэ Uси)) можно с помощью схемы Дарлингтона (). Резистор в цепи базы второго транзистора (может отсутствовать) применяют для задания тока коллектора первого транзистора. Аналогичный составной транзистор с высоким входным сопротивлением (благодаря применению полевого транзистора) представлен на . Составные транзисторы, представленные на рис. и , собраны на транзисторах разной проводимости по схеме Шиклаи.

Введение в схемы Дарлингтона и Шиклаи дополнительных транзисторов, как показано на рис. и , увеличивает входное сопротивление второго каскада по переменному току и соответственно коэффициент передачи . Применение аналогичного решения в транзисторах рис. и даёт соответственно схемы и , линеаризируя крутизну транзистора .

Широкополосный транзистор с высоким быстродействием представлен на . Повышение быстродействия достигнуто в результате уменьшения эффекта Миллера аналогично и .

«Алмазный» транзистор по патенту ФРГ представлен на . Возможные варианты его включения изображены на . Характерная особенность этого транзистора-отсутствие инверсии на коллекторе. Отсюда и увеличение вдвое нагрузочной способности схемы .

Мощный составной транзистор с напряжением насыщения около 1,5 В изображён на рис.24. Мощность транзистора может быть значительно увеличена путём замены транзистора VT3 на составной транзистор ().

Аналогичные рассуждения можно привести и для транзистора p-n-p типа, а также полевого транзистора с каналом p-типа. При использовании транзистора в качестве регулирующего элемента или в ключевом режиме возможны два варианта включения нагрузки: в цепь коллектора () или в цепь эмиттера ().

Как видно из приведённых формул, наименьшее падение напряжения, а соответственно и минимальная рассеиваемая мощность — на простом транзисторе с нагрузкой в цепи коллектора. Применение составного транзистора Дарлингтона и Шиклаи с нагрузкой в цепи коллектора равнозначно. Транзистор Дарлингтона может иметь преимущество, если коллекторы транзисторов не объединять. При включении нагрузки в цепь эмиттера преимущество транзистора Шиклаи очевидно.

Литература:

1. Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. — М.: Энергия, 1977.
2. Патент США 4633100: Публ. 20-133-83.
3. А.с. 810093.
4. Патент США 4730124: Публ.22-133-88. — С.47.

1. Увеличение мощности транзистора.

Резисторы в цепях эмиттеров нужны для равномерного распределения нагрузки; уровень шумов уменьшается пропорционально квадратному корню из количества параллельно включённых транзисторов.

2. Защита от перегрузки по току.

Недостаток-снижение КПД из-за наличия датчика тока R.

Другой вариант — благодаря введению германиевого диода или диода Шоттки можно в несколько раз уменьшить номинал резистора R, и на нём будет рассеиваться меньшая мощность.

3. Составной транзистор с высоким выходным сопротивлением.

Из-за каскодного включения транзисторов значительно уменьшен эффект Миллера.

Другая схема — за счёт полной развязки второго транзистора от входа и питанию стока первого транзистора напряжением, пропорциональным входному, составной транзистор имеет ещё более высокие динамические характеристики (единственное условие — второй транзистор должен иметь более высокое напряжение отсечки). Входной транзистор можно заменить на биполярный.

4. Защита транзистора от глубокого насыщения.

Предотвращение прямого смещения перехода база-коллектор с помощью диода Шоттки.

Более сложный вариант — схема Бейкера. При достижении напряжением на коллекторе транзистора напряжения базы «лишний» базовый ток сбрасывается через коллекторный переход, предотвращая насыщение.

5. Схема ограничения насыщения относительно низковольтных ключей.

С датчиком тока базы.

С датчиком тока коллектора.

6. Уменьшение времени включения/выключения транзистора путём применения форсирующей RC цепочки.

7. Составной транзистор.

Схема дарлингтона.

Схема Шиклаи.

Индикатор уровня сигнала с автовыключателем для УМЗЧ

Основная часть потребляемой мощности в звуковоспроизводящей аппаратуре ложится на выходной каскада, то есть на УМЗЧ. При том что в отсутствие входного сигнала УМЗЧ себя практически никак не проявляет (за исключением едва заметного шипения в динамиках, которое тоже не всегда имеет место).

А вот все дистанционное управление обычно сосредоточено именно в источнике сигнала (DVD-плеер, телевизор, и др.). УМЗЧ же зачастую выключается только механическим выключателем. Из-за этого возникает неприятная ситуация, когда УМЗЧ практически всегда остается включенным.

Конечно можно каким-то образом соединить схему выключения на реле или дежурного выключения (блокировку. энергосберегающий режим) УМЗЧ с системой управления источника сигнала, но это требует вмешательства в схему источника сигнала и привязывает УМЗЧ к одному определенному источнику сигнала.

Что не всегда удобно. Более просто сделать сенсор наличия входного сигнала, который будет включать УМЗЧ автоматически при поступлении на его вход сигнала и так же автоматически выключать если сигнал отсутствует в течение некоторого времени.

Схема, показанная на рисунке, отличается тем, что в ней в качестве детекторов входного сигнала используются индикаторы уровня на светодиодах, показывающие уровни входного сигнала раздельно для каждого из стереоканалов.

Сигналы, поступающие на вход УМЗЧ одновременно поступают и на входы измерителей на микросхемах А1 и А2. Это микросхемы ВА6125, — поликомпараторные пятиступенчатые светодиодные индикаторы уровня НЧ-сигнала.

Микросхемы включены по типовым схемам. Чувствительность в зависимости от номинального уровня сигнала в конкретной аудиосистеме устанавливается подстроенными резисторами R3 и R7 При самом малом уровне сигнала зажигается нижний по схеме светодиод, то есть, для правого канала НПО, а для левого — HL5.

Далее эти светодиоды горят и при большем уровне сигнала (тип индикации — «столб»). Поэтому сигналом включения УМЗЧ служит момент загорания HL5 или HL10. Датчики зажигания светодиодов сделаны на транзисторах VT1 и VT2.

При загорании светодиода напряжение на нем достигает стандартной величины прямого напряжения для используемого светодиода. У индикаторных светодиодов типа АЛ307 эта величина в пределах от 1,6 до 2,2V в зависимости от цвета (на зеленых напряжение выше).

Этого напряжения достаточно для открывания транзистора. Соответственно, VT1 или VT2 (или оба) открывается и напряжение на резисторе R9 поднимается до высокого логического уровня. Триггер Шмитта D1.1 переключается в состояние логического нуля на выходе.

Если конденсатор С5 был ранее заряжен то он разряжается через диод VD1 и резистор R11 довольно быстро. В результате второй триггер Шмитта D1.2 переключается в состояние логической единицы на выходе. Транзистор VT3 открывается и реле К1 включает УМЗЧ.

Схема включения УМЗЧ может быть иной. Совсем не обязательно использовать реле. Если в УМЗЧ предусмотрен энергосберегающий режим или режим блокировки то можно логический уровень с выхода D1.2 подать непосредственно на соответствующий вход микросхемы УМЗЧ или его управляющего узла.

Либо через ключ на транзисторе VT3 или через дополнительный инвертор используя один из двух свободных инверторов микросхемы D1. Все зависит от схемы управления УМЗЧ, от того каким уровнем производится включение и выключение конкретного УМЗЧ. Так что можно сказать что схема на VT3 и К1 показана условно.

При пропадании входного сигнала в обоих стереоканалах светодиоды HL5 и НПО гаснут. Транзисторы VT1 и VT2 закрываются и напряжение на соединенных вместе входах D1.1 падает до низкого логического уровня. Триггер Шмитта D1.1 переключается в состояние логической единицы на выходе.

Конденсатор С1 начинает медленно заряжаться через обратное сопротивление диода VD1 и резистор R10. На это затрачивается времени около 20-30 минут. Как только напряжение на конденсаторе достигнет порога переключения триггера Шмитта D1.2. он переключится и транзистор VT3 закроется, на у дальше реле или какая-то другая схема выключит УМЗЧ или переключит его в «stand-by».

Если же до наступления момента зарядки С5 до напряжения логической единицы поступление сигнала возобновляется, то загорается HL5 или HL10 (или оба), напряжение на входах D1.1 вырастает до логической единицы и конденсатор С5 ускоренно разряжается через диод VD1 и резистор R11.

Таким образом, УМЗЧ выключается только если пауза во входном сигнале в обоих каналах превышает время зарядки С5 до порога логической единицы. Включается практически сразу с поступлением сигнала в любом из каналов.

Индикаторные микросхемы ВА6125 можно заменить другими полными или неполными аналогами, — таких микросхем выпускается множество. Из полных аналогов можно использовать ВА6884, правда у неё немного ниже чувствительность по входу.

Впрочем, если в данной аудиосистеме используется чувствительный УМЗЧ, и соответственно уровень номинального входного сигнала низок, то конечно потребуются дополнительные усилительные каскады перед микросхемами А1 и А2. Светодиоды — практически любые индикаторные, АЛ307 или аналогичные импортные (кроме мигающих). Микросхему К561ТЛ1 можно заменить импортным аналогом CD4093.

Очень важен выбор конденсатора С5, это должен быть качественный конденсатор с низким током утечки. При большой утечке схема может не работать из-за того что шунтирующее сопротивление тока утечки конденсатора будет меньше или близко сопротивлению резистора R10.

В таком случае ток утечки с резистором R10 образует делитель напряжения и напряжение на конденсаторе никогда не достигнет уровня логической единицы.

Можно использовать конденсатор меньшей емкости, соответственно увеличив сопротивление R10. Например, можно применить качественный неэлектролитический конденсатор на 2,2 мкФ, увеличив сопротивление R10 до 15 М.

При налаживании время паузы в сигнале после которой происходит выключение подбирают сопротивлением R10 (или емкостью С5).

Статья Полувертова В. В. прислана Д. Лебедевым  из Москвы.