Устройство для индикации уровня сигнала

ФЗОбйвна ВВ(ЬнГйб"1" е":":щв (Ь на :.А ИЗОБРЕТЕНИЯ Свез Советскнк Соцналнстнческнк Республнк(22) Заявлеио 160877 (21) 2518483/18-21 с присоединением заявки Нов Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытиИ(088.8) Дата опубликования описания 05,06. 80 В. А. Заика, И. С. Изаксон, А, В. Николаенко, А. П, Логинов и В. А, Решетаров(54) -УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ УРОВНЯ СИГНАЛА Изобретение относится к приборостроению, а именно к техникезвукозаписи и звуковоспроизведения и используется в каналах записи, воспроизведения и передачи электрических сигналов. Известны устройства для индикации уровня сигнала, содержащие индикатор 1 О с И нндицирующими светоизлучающими элементами, И компараторов и И ключей; один из входов каждого компаратора соединен с источником индицируемого напряжения, другой вход- с Ре зистивным делителем эталонного напряжения, с выходом каждого компаратора соединен управляющий вход соответствующего ключа, каждый ключ совместно с индицирующим элементом. образует последовательную цепь, подключенную к источнику питания. Индицируемое напряжение сравнивается с эталонными на входах компараторов. При совпадении этих напряжений открывается соответ ствующий ключ, обеспечивая свечение соединенного с ним индицирующего элемента, причем чем выше уровень индицируемого напряжения, тем больше число светящихся индицирующих элементов (1).3 О 2Недостатком данного устройства является то, что для повышения разреша" ющей способности устройства необходимо увеличивать число индицирующих эле ментов. Это приводит к существенному усложнению устройСтва, поскольку для управления каждым,индицирующим элементом требуется ключ и компаратор, относительно сложное аналоговое устройство. Причем увеличение числа каналов, в которых необходимо индицировать уровни, до двух (для стереофонических систем) или до четырех, (для квадрофонических) приводит к увеличению объема электроники, соответственно в два и четыре раза.Недостатком данного устройства является также невозможность одновременной индикации средних и пиковых уров" ней, Такая возможность имеет принципиально важное значение при индикации ровня сигнала в каналам звукопереда,чи, поскольку индикация среднего уровня позволяет судить ь громкости эву- )совой программы, а индикация пиково" го уровня позволяет предотвратить перегрузку канала звукопередачи, в частности носителя записи, и устранить тем самым возникающие при этом искажениязвуковой программы.Наиболее близким техническим ревением к предлагаемому изобретению является устройство индикации уровня,содержащее И-позиционный индикатор,выполненный на светодиодах, которыеодними выводами соединены через ключс первым зажимом источника питания,-адругими выводами через соответствующие выходы дешифратора - со вторымзажимом источника питания. Входы дешифратора"соединеныс соответствую щими выходами счетчика, вход которогоСоединен с выходомгенератора импульсов. Управляющий вход ключа соединен " с выходом компаратора, один из входовкоторого соединен с источником эталонного напряжения, адругой - с источником индицируемого напряжения, Вкачестве источника эталонного напряжения иснольэуется генератор импульсов экспоненциальной форав, причемуправление генератором осуществляетсяот счетчика таким образом, что длительность импульса равна времени одного цикла счета 121.Это устройство по сравнению с описанным выае имеет более упрощеннуюконструкцию: при увеличении числа каналов, например до двух, удваиваетсялишь электроника цепи, включающей всебя один компаратор и ключ, Крометого, данное устройство строится, восновном, на цифровых схемах, легкоподдающихся интегрированию в твердотельной микросхеме.Основной недостаток этого устрой - ства заключается в невозможности одновременной индикации средних и пиковых уровней.Цель изобретения - расширение дина"Жйеского диапазона звукового каналапутем одновременной индикации среднего и пикового уровней индицнруемого,сигнала.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для индикации уровня сигнала, содержащее пороговый элемент, подключенный одним входом к вымбалу источника эталонного напряжения,и последовательно соединенные генератор, счетчик, дешифратор и многопозиционный индикатор, излучающие элементы которого с другой стороны соединены между собой и через ключ подключены к шине питания, введены коммутатор, дифференциатор, трйггер идетекторы среднего и пикового уровней, входй которых соединены со входом устройства, а выходы через коммутатор - с другим входом пороговогоэлемента, подключенного выходом черездифференциатор к первому входу триггера, второй вход которого соединен свыходом генератора, а выход - с управляющйм входом ключа, причем управ лякВцие входы коммутатора подключены " к однсму из выходов счетчика, а выходы дешифратора - ко входам источника "эталонного напряжения, один из свободных входов которого соединен с шиной питания.На фиг. 1 представлена блок-схемаустройства индикации уровня; на Фиг. 2 - эпюры напряжения на выходах блоков во время работы предлагаемого устройства.Устройство индикации уровня содержит десятипоэиционннй индикатор 1.Первые восемь индицирующих элементов индикатора 1 используются для индикации среднегоуровня, не превышающего номинальный, последующие два индицирующих элемента - для индикации пиковыхЕуровней, превышающих номинальный. Индицирующие 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 20 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 ге нератора б непрерывно поступают импульсы с частотой Г. При этом каждый из десяти нндицирующих элементов индикатора 1 поочередно подключается к источнику 3 питания через соответствующий выход дешифратора 4 с частотойР = 0,1 Г.Эта частота должна быть не нижечастоты Г, , при которой свечение соответствующего инднцирующего элемента, вследствие инерционности зрения, наблюдается непрерывным. Исходя из этого, частота генерирующих генератором б импульсов выбирается из условия40 Управляющий вход ключа 2 соединенс выходом триггера 7, один из входовкоторого соединен с выходом генерато 4 ра б импульсов, а другой . - с выходомдифференциатора 8, вход которог, соединен с выходом компаратора 9, Первый вход компаратора 9 соединен с источником 10 эталонного напряжения, а50 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 детекторов55 12 и 13 соединены со входом 14 устройства в целом,Каждый импульс, поступающий с генератора б импульса на один иэ входовтриггера 7, переводит его в исходноесостояние, при котором ключ 2 закрытф 0 и индицирующие элементы не светятся.Для отпирания ключа 2 и засвечиваниясоответствующего индицирующего элемента на другой вход триггера 7 долженпоступить импульс, сформированныйдифференциатором 8 из перепада напряны управляющий вход первого ключа двух жения, возникающего на выходе компаратора 9 при совпадении на его входах инднцируемого напряжения с эталонным, Таким образом, напряжейие на засвечиваемый индицирующий элемент подается в течение отрезка времени между поступающим на триггер 7 с выхода дифференциатора 8 импульсом и следующим за ним импуЛьсом, поступающим с выхода генератора б импульсов. Исходя из этого, длительность генерируемых генератором б импульсов должна быть много меньше периода нх следования и, в случе запуска счетчика 5 от переднего фронта импульсов, не 11 олжна,превышать длительность импуль" сов, сформированных дифференциатором 8.К выходу счетчика 5, соответствующего старшему разряду кода, подключеканального коммутатора 11 и вход инвертора 15, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа. Допоступления девятого импульса на вход счетчика 5 его состояние на выходе старшего разряда соответствует нулевому. При этом первый ключ двухканального коммутатора 11 должен быть открыт, а второй закрыт, После поступления девятого входного импульса состояние счетчика 5 на выходе старшего разряда изменяется на единичное, в результате чего первый ключ закрывается, а второй открывается. Таким образом, в течение одного цикла десятичного счета ко второму входу компаратора 9 поочередно подключаются выходы детекторов 12 и 13, При этом, с первыми восемью ступенями эталонного напряжения сравнивается средний уровень, а с последующими двумя - пиковый.Источник 10 эталонного напряжения выполнен на делителях с общей цепью параллельно соединенных резистора и кондеНсатора, в одном плече и десятью резисторами в другом. Каждый из десяти резисторов связан через соответствующий выход дешифратора 4 со вторымзажимом источника 3 питания, а цепь параллельно соединенных резистора и конденсатора соединена с первым зажимом. Сопрстивление каждого из десяти резисторов выбирается таким образом, :чтОбы при поочередном подключении их к источнику питания напряжение на выходе делителя увеличивалось ступенчато в соответствии со значениями уровней на шкале индикатора 1, Конденсатор, включенный параллельно резистору между общей точкой делителя и первым зажимом источника 3 питания, эатягивает время нарастания напряжения на выходе делителя, причем это время должно превьыать время переключения ключей двухканального коммутатора 11,Кроме того, ко второму входу компаратора 9 подключен выход дифференциатора 16, вход которого через нулевой выход дешифратора 4 связан совторым зажимом источника 3 питания,Благодаря такому включению, при поступлении на вход счетчика 5 первого импульса, на второй вход компаратора 9подается короткий импульс, сформированный из перепада напряжения на нуле"вом выходе дешифратора 4.Амплитуда этого импульса должнапревышать уровень первой ступени эталонного напряжения на первом входекомпаратора 9, благодаря чему на время длительности этого импульса "компа-ратор 9 устанавливается в исходноеположение15 Устройство работает следующим образом.Генерируемые генератором б импульсы (фиг. 2,а).поступают на одиь иэвходов триггера 7 и вход счетчика 5.20 Триггер 7 устанавливается в исходноесостояние, при котором ключ 2 закрыт.Импульсы, поступающие на вход счетчика 5 приводят к изменению состоянияна его выходах и, соответственно, кпоочередному изменению состояния насоответствующих выходах дешифратора,4. Первый входной импульс каждой очередной декады приводит к изменениюсостояния на нулевом выходе дешифратора 4, второй импульс - к изменениюсостояния на первом выходе и т. д.На фиг, .2 в,г,д представлены эпюрынапряжений на нулевом, первом и девя-том выходах дешифратора 4. Через каждый выход дешифратора 4 при упомянутом изменении состояния на нем ковторому зажиму источника 3 питанияпс чередно подключается один иэ выводов соответствующего индицирующегоэлемента индикатора 1. Одновременно4 О с выводом индицирующего элемента ковторому зажимУ источника 3 питанияподключается соответствующий резисторделителя источника 10 эталонного напряжения и его выхода на первый вход45 компаратора 9,в течение каждого цикла десятичного счета подается ступенчато нарастающее напряжение,При отсутствии индицируемого сигнала на входе 14 устройства на ьторойвход компаратора 9 поступают лишь короткие импульсы, сформированные дифференциатором 16 из каждого очередного перепада напряжения на нулевом выходе дешифратора 4 (фиг. 2 е) . Подвоздействием каждого из этих импульсов компаратор 9 устанавливается висходное положение, а затем, при спадании заднего фронта импульса дс уровня первой ступеньки эталонного напряжения, компаратор 9 срабатывает и40 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 импуль 5 сом, поступающим с выхода генератораб на другой вход триггера 7 и переводйт его в состояние, при которомключ 2 открывается, обеспечивая засвечивание первого индицирующего эле.мента индикатора 1, Второй импульс,поступая с выхода генератора б надругой вход триггера 7, возвращаетего в исходное состояние, при котором ключ 2 закрывается и другиеиндицирующие элементы не засвечиваются,При появлении индицируемого сигнала на вход 14 устройства на выходе детектора 12 формируется напряже"ние, соответствующее среднему уровнюсигнала, а на выходе детектора 13 -напряжение, соответствующее пиковомууровню сигнала. Обанапряжения условно представлены горизонтальными штриховыми линиями, совмещенными для наглядности с эпюрой эталонного напряжения (Фиг. 2,ж). Поскольку выходыдетекторов 12 и 13 связаны со вторымвходом компаратора 9 через кЛючи двух"канального коммутатора 11, управление которым осуществляется с выходастаршего разряда счетчика 5, то, как-упоминалось выше, детектор среднегоуровня 12 оказывается подключеннымко второму входу компаратора 9 в те чение первых восьми тактов каждойочередной декады десятичного счета,а пиковый детектор 13 - в течение по" следующих двух.В рассматриваемом примере (Фиг 2 ж)напряжение, соответствующее среднемууровню сигнала, совпадает с шестойступенью эталонного напряжения, врезультате чего на выходе компаратора.9 в момент совпадения возникаетперепад напряжения.(фиг. 2,з). Дифференциатор 8 формирует из перепада напряжения короткий импульс (фиг. 2 и),который, следуя с задержкой за шестымимпульсом генератора 6, поступает насоответствующий вход триггера 7.Триггер 7 при этом устанавливаетсяв положение, при котором ключ 2 открывается, обеспечивая засвечивание,шестого индицирующего элемента индикатора 1 (Фиг. 2 к),Седьмой импульс, поступая с выхода генератора б на другой вход триггера 7, возвращает его в исходное состояние, при котором ключ 2 закрывается и подача напряжения на индици руьяййе элементы прекращается.При поступлении девятого импульсас выхода генератора б на вход счетчика 5, на его выходе старшего разряда состояние изменяется на противоположное (Фиг, 2 б), обеспечивая посредством инвертора 15 и"двухканальногокоммутатора 11 отключение детекторасреднего .уровня 12 от второго"входакомпаратора 9 и подключение к "немупикового детектора 13. При этом комйаратор 9 возвращается в исходноесостояние, а затем, при нарастании . эталонного напряжения и совпаденииего (в данном случае его девятой ступени) с напряжением, соответствующимпиковому уровню, компаратор 9 сноваизменяет свое состояние на противоположное (Фиг, 2 э) . При этом на еговходе снова возникает перепад напряжения. Дифференциатор 8 формирует изэтого перепада импульс, следующий задевятым импульсом генератора б и поступающий на соответствующий входтриггера 7, переводя его в состояниепри котором ключ 2 открывается, за-свечивая девятый индицирующий элементиндикатора 1 (Фиг. 2 и). Десятый импульс, поступая с выхода генератора 15 б на другой вход триггера 7, возвращает его в исходное состояние, прикотором ключ 2 закрывается и подачанапряжения на индицирующие элементыпрекращается, При поступлении на вход 2 О счетчика 5 одиннадцатого импульса воз.вращается в исходное состояние и компаратор 9.Таким образом, при многократномповторении циклов десятичного счетана индикаторе обеспечивается одновременное свечение двух индицирующих эле"ментов, причем изменение уровней каксреднего, так и пикового, приводит кгашению одних индицирующих элементови засвечиванию других, что в динамике воспринимается как перемещение светящихся зайчиков вдоль-шкалы ин-"дикатора 1 в зависимости от уровняиндицируемого сигнала.Таким образом, одновременная индикация среднего и пикового уровня сигнала в данном устройстве дает возможность не только избавиться от специального индикатора перегрузки, но иустановить более оптимальный режим в 4 О процессе звукопередачи.Использование данного устройствадля индикации в составе аппаратурызвукозаписи и звуковоспроизведенияповысит ее потребительскиЕ параметры 4 и надежность и снизит стоимость,Формула изобретения.Устройство для индикации уровняо сйгнала, содержащее пороговый элемент,подключенный одним входом к выходуисточника эталонного напряжения, и последовательно соединенные генератор,счетчик, дешифратор и многопозиционный индикатор, излучающие элементы которого с другой стороны соединены между собой и через ключ подключены кшине питания, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения динамического диапазона звукового канала 60 путем одновременной индикации среднего и пикового уро 1 ней, в него введе- .ны коммутатор, дифференциатор, триггер и детектбры среднего и пиковогоуровней, входы которых соединены со 65 входом устройства, а выходы черезком737849мутатор - с другим входом порогового элемента, подключенного выходом через дифференциатор к первому входу триг- гера, второй вход которого соединен с выходом генератора, а выход - с управляющим входом ключа, причем управлякящие входы коммутатора подключены к одному из выходов счетчика, а вы+ ходы дешифратора - ко входам источни 1 Ока эталонного напряжения, один изсвободных входов .которого соединен сшийой питания.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Великобритании 9 1342859,кл. С 1 Ч, 1974.2.фйасЦо Регпзсйеп ЕОе)сгоп 3 Лс",1976,В 17, р. 573-575.