clip indicator

[ZAQ]

Привет, форум!
Возникла необходимость индикации входного уровня мини УМ. Индикатор должен просто регистрировать достижение уровня сигнала +6дБ. Пробовал симулировать некоторые схемки (в прикреплённом архиве), работают, но почему-то захотелось разработать самому... Поначалу очень заинтересовала статья со схемкой, где подключение осуществляется к инвертирующему и неинвертирующему входам (с дифференциальным каскадом который), но, подав сигнал 7-10 кГц, разочаровался... Немного улудшает ситуацию замена LM224 на другой ОУ...
Ещё сложилось впечатление, что применение одновибратора преимущества не даёт, вроде тот же самый RMS-детектор в итоге... и т.д.
Самостоятельно спроектировал вот такое решение:

[img width=\\\'500\\\' src=\\\'http://diyfactory.ru/forum/uploads/img-3868-7d0d62db25.GIF[/img]

img-3868-7d0d62db25.GIF

Подключение к линейному входу. Повторитель обеспечивает высокий входной импеданс, минимизируя влияние на тракт.
Далее - двухполупериодный выпрямитель, будем отслеживать как положительные, так и отрицательные пики. Уровень сигнала достаточно высокий, поэтому, прецизионное выпрямление, в данном случае, не требуется.
Затем, конденсатор преобразует короткие импульсы звуковой частоты в постоянное напряжение, чтобы зажигание светодиода стало уловимым зрению.
Снова повторитель, чтобы устранить влияние входного сопротивления последующего каскада на RC-постоянную времени.
В качестве порогового устройства практически во всех схемах стоят компараторы, либо триггеры, ну да я решил пойти другим путём и попробовал поставить экспоненциальный экспандерный каскад. Порог включения не привязан к изменению напряжения питания, что важно, и определяется нелинейной цепью из трёх диодов (можно эти диоды заменить на один светодиод с подобранным прямым напряжением) и резистора R6. Номиналом этого резистора я в симуляторе установил порог около 2.2 В, что соответствует уровню +6дБ, потом его подбором можно выставить реальный порог.
В сложных  схемах светодиод иногда включают через источник тока. Я сжал токовый динамический диапазон без применения источника тока, просто добавив в ООС экспандерного каскада ещё один нелинейный элемент - полевой транзистор в диодном включении, прямое падение напряжения такого диода около 2В (причём полярность нужна именно как на схеме, а то в обратном направлении будет работать паразитный диод s-d мосфита, с прямым напряжением всего 0.6В). Теперь экспоненциальный каскад одновременно является и логарифмическим, и дальнейший рост напряжения на конденсаторе будет ограничен в этом каскаде, и ток через светодиод линейно увеличиваться не будет, стабилизирован.
Обсуждаем.

[Tuvalu]

О, майн гот!

[ZAQ]

Так, так...

[Юрий Сергеевич]

del

[ZAQ]

Гистерезис не критичен, у меня усил искажает точно не помню, но где-то при уровне 2.6-2.7В. Фиксация состояния - это для чего? Питание двуполярное, стабилизированное.
 

[ZAQ]

ZAQ
Насколько точно схема должна отрабатывать порог +/- %?
 

Вот, у меня получились такие значения в симуляторе:
~Uвх Vp-p / Iсд mA:
2.17 / 0.293(не горит)
2.18 / 2.43(пол-яркости)
2.19 / 5.42(горит)
3 / 7.1(горит)
___________________________________________

Теперь отключаем одно плечо выпрямителя, имитируем однополярный клиппинг:
~Uвх Vp-p / Iсд mA:
2.19 / 0.5(не горит)
2.20 / 2.98(горит)
2.21 / 5.46(горит)

Как? Это достаточно точно?
0.02В - это 1% от 2В, я так понимаю... Установить уровень реального сигнала реальным потенциометром с точностью 1% - гораздо сложнее имхо.

[Юрий Сергеевич]

Ладно, проехали. Вместо повторителя OP1.3  компаратор с регулируемым порогом сделайте и на его выходе обычный ключ со светодиодом в коллекторе.
http://nauchebe.net/2011/04/reguliruemyj-komparator/
И да...
О, майн гот!!)

[ZAQ]

1. Имеется в виду ИС-компаратор или  ОУ, включённый компаратором? В чём  необходимость/преимущество?
2. Потрудитесь объяснить, что выражают призывы на немецком кириллицей в моей теме? Не понимаю, я - русский, а интонация из текста, к сожалению, не улавливается, как ни хотелось...
_____________________________
PS позже заметил ссылочку, так вот, у того компаратора, что по ссылке, порог будет зависеть от напряжения питания, которое изменяется у реально работающего усилителя. В моей схеме такой зависимости просто нету, она надёжно работает и при нестабилизированном питании. Гистерезис у компаратора на ОУ не лучше, чем у моей схемы (если не сказать хуже), у интегрального - там да, получше на порядок, чем у ОУ включенного компаратором, НО! как показывают результаты, такой необходимости нет... Ну нестандартная у меня схема, я понимаю общее негодование, и тем не менее... пока суд, да дело, развёл платку под два канала, буду пытать... Ведь интересно же, это вам не банальный компаратор... Есть один незначительный нюанс в работе моей схемы, ни хороший, ни плохой, о котором промолчу пока. Кто найдёт, тот молодец. )))

[Tuvalu]

...экспоненциальный экспандерный каскад... В сложных схемах светодиод иногда включают через источник тока. Я сжал токовый динамический диапазон без применения источника тока, просто добавив в ООС экспандерного каскада ещё один нелинейный элемент - полевой транзистор в диодном включении

Не надо экспандеров, не надо сжимать "токовый диапазон" - всё, на самом деле, намного проще. Выход ОУ--резистор в несколько кОм--светодиод (СД). Такой резистор будет практически источником тока для СД, т.к. его динамич. сопротивление на два порядка меньше этого последовательного R. Т.е. яркость напрямую будет зависить от напряжения безо всяких "настоящих" источников тока. А то, что мы видим на схеме - это "мы сначала выберем себе проблему (запитаем СД напряжением), а потом будем её преодолевать всякими костылями (сжимать токовый диапазон)". Ну, а про температ. нестабильность таких диодных цепочек я промолчу.
Но, как по мне, индикатор не должен менять яркость. Короткие пики будут плохо различимы из-за неяркого короткого мерцания. Мне нравятся схемы с одновибратором - в любом случае СД зажигается, скажем, на 0,3 сек и на полную яркость.

так вот, у того компаратора, что по ссылке, порог будет зависеть от напряжения питания, которое изменяется у реально работающего усилителя. В моей схеме такой зависимости просто нету, она надёжно работает и при нестабилизированном питании.

То, что порог в твоей схеме не зависит от напряж. питания - это не достоинство, а недостаток. Меняется напряжение питания - меняется и порог клиппинга. Кроме того, этот порог может зависеть от сложного импеданса АС. По уму, надо как-то учитывть и то, и другое. Например, сравнивать вх. с вых. сигналами и при наличии значимых отличий сигнализировать. Очень удобно контролировать точку ввода ООС - там при клипе будет резко меняться картина. Короче, это не индикатор клипа, это индикатор достижения некоего заранее установленного уровня.

Потрудитесь объяснить, что выражают призывы на немецком кириллицей в моей теме?

Не призыв, а восклицание, если быть точным. Зачем было лепить схему аж на 4-х ОУ, да ещё с МОСФЕТ-ом? Простую моргалку можно сделать в три раза проще.

Ещё сложилось впечатление, что применение одновибратора преимущества не даёт, вроде тот же самый RMS-детектор в итоге

RMS-детектор - штука довольно сложная, и никакой одновибратор не позволит даже приблизится к нему.

[Юрий Сергеевич]

Ну всё, понеслась... на 10 страниц туда-сюда про светодиод . Извиняюсь, не сдержался))
PS Так-то оно нужно бывает иногда, не спорю.

[ZAQ]

Т.е. яркость напрямую будет зависить от напряжения безо всяких "настоящих" источников тока.

Но, как по мне, индикатор не должен менять яркость.

Так по мне тоже, логарифматор-ограничитель успешно с этой задачей справляется. Могу привести схемы индикаторов с источниками тока, да в ИС многоуровневых драйверов там на выходах тоже ток=const, можно убедиться по даташитам.

А про температ. нестабильность таких диодных цепочек я промолчу.

Крениевых диодов? Как же их тогда используют в качестве источников опорного напряжения для тех же компараторов, источников тока и т.п.?

Кроме того, порог клипа зависит от сложного комплексного импеданса АС. По уму, надо следить и за тем, и за другим.

Эта проблема решается введением цепи Цобеля.

Короче, это не индикатор клипа, это индикатор достижения некоего заранее установленного уровня.

Ну да, в самом начале это и имелось в виду. Нужна регистрация уровня +6дБ. В многоуровневых VU-барах светодиоды показывают уровень, это не значит, что канал реально клиппит, он может клиппить при более высоком уровне, просто рекомендованный уровень находится в определённом диапазоне. Если сделать точнее, то нет гарантии, что звучание не будет жёстким. Поэтому, индикация пораньше уровня клиппинга у меня.

Зачем было лепить схему аж на 4-х ОУ, да ещё с МОСФЕТ-ом

Ничего сложного, есть схемы ещё более навороченные. Кто-то, по-моему, часто говорит о том, что нынче стоимость ОУ копеечная, поэтому, лучше на них не экономить.

RMS-детектор - штука довольно сложная, и ничего из перечисленного не позволит даже приблизится к нему.

Это RMS-детектор, близкий к идеальному сложный. После выпрямителя на конденсаторе как раз получается напряжение где-то ~Uвх(р-р)/SQR(2), при условии, что частота период меньше постоянной заряда ёмкости, так что, грубо, можно назвать...
В одновибраторе тоже ёмкость должна зарядиться с определённой постоянной, от короткого импульса, как хотелось бы, мгновенного запуска не будет.
_______________________________________
Не нравится mosfet - можно заменить стабистором, низковольтным варистором или эквивалентной гирляндой диодов.

[Tuvalu]

Могу привести схемы индикаторов с источниками тока, да в ИС многоуровневых драйверов там на выходах тоже ток=const, можно убедиться по даташитам.

Во многих бар-граф индикаторах источники тока совсем для другого - для поддержания неизменного тока через любое кол-во зажжённых СД. А зажигает их ключ коммутацией 0/V+. Иначе говоря, исключается зависимость "кол-во зажжённых СД/яркость". А в сабже наряжение на СД меняется. Насколько будет меняться яркость - зависит от костылей. Простой одновибратор+R полностью решает эту задачу безо всяких источников и костылей, плюс, удобство в виде чёткой фиксации любого самого короткого превышения. Ты споришь о том, что ОУ+костыли не сложнее, чем ОУ+R. Навороченность ради самой навороченности, ничего более.

Эта проблема решается введением цепи Цобеля.

При чём здесь цобель? Импеданс АС на некоторых частотах может падать в несколько раз. Отсюда вытекает требование нормальной работы на 2-х Ом-ную нагрузку для многих "8-ми Омных" хи-фи/хай-энд УМ.

Крениевых диодов? Как же их тогда используют в качестве источников опорного напряжения для тех же компараторов, источников тока и т.п.?

В источниках тока t-зависимость диодов компенсируется t-зависимостью Vbe транзистора этого источника. Когда важно высокое дин. R источника, а точность поддержания самой величины этого тока не очень важна (например, звуковые схемы), то можно и не компенсировать - схемы с 2 диодами против одного Vbe намекают на это. Как там в компараторах, надо разбираться в каждом конкретном случае. Иногда бывает пофигу, иногда - косяк разработчика, иногда они компенсируют t-зависимость чего-то там в схеме. Короче, логика такова: раз, где-то там ничего не t-компенсировано, значит и нет никакой такой t-зависимости, значит, и здесь можно не заморачиваться.

В одновибраторе тоже ёмкость должна зарядиться с определённой постоянной, от короткого импульса, как хотелось бы, мгновенного запуска не будет.

Запускается фронтом (моментально, то есть), а RC-цепочка служит, грубо говоря, для задержки выключения. Матчасть.
Про RMS промолчу.

[ZAQ]

При чём здесь цобель? Импеданс АС на некоторых частотах может падать в несколько раз. Отсюда вытекает требование нормальной работы на 2-х Ом-ную нагрузку для многих "8-ми Омных" хи-фи/хай-энд УМ.

Правильно подобранная цепочка для конкретной АС и выравнивает её импеданс, могу показать как. А требование возникает из-за универсальности УМ для совместной работы с разными АС со своими внутренними фильтрами. Вообще, в нормальной АС эта прамблемма должна быть устранена заблаговременно.

То, что порог в твоей схеме не зависит от напряж. питания - это не достоинство, а недостаток. Меняется напряжение питания - меняется и порог клиппинга.

Проблема привязки опорного напряжения компаратора к напряжению питания ещё та, т.к. напряжение плечей изменяется неравномерно, прямой зависимости нет. Получается, нужно по отдельному компаратору для отрицательной и положительной полуволн ставить... Поэтому, с нелинейным пороговым устройством (привязано не к шинам питания, а к нулю) идея больше и понравилась...
Не понимаю, чем плох применённый мной детектор - аналогичный попадается в большинстве схем. Конденсатор заряжается через диод достаточно быстро, а разряжается через резистор утечки медленно, определённое время при разряде будет светиться светодиод, как и с одновибратором.  От одиночного импульса высокой частоты, естественно, не зарядится. Ну пропустит пару импульсов - не страшно ведь... Всё равно, до клиппинга ещё приличное напряжение. С одновибратором не знаю, смотря с каким, ну могу и триггер примастырить, а стоит ли?

[ZAQ]

А если так? И пороговое устройство, не привязанное к шинам питания, и одновибратор:

[img width=\\\'500\\\' src=\\\'http://diyfactory.ru/forum/uploads/img-3876-d2fa00b0e1.GIF[/img]

img-3876-d2fa00b0e1.GIF


_________________________________
_________________________________
Upd
C ёмкостью конденсатора я погорячился. Уже с 10мкФ симулятор показывает вспышку около 350мс.  Почему-то никто не указал на косяк с током базы T2... Увидел сам. Исправил. Теперь, вроде бы всё как надо. Порог переключения при ~Uвх 2.16/2.17 Vp-p.

[Tuvalu]

Не понимаю, чем плох применённый мной детектор - аналогичный попадается в большинстве схем.

Я не писал, что он плох, я считаю, что на 4-х ОУ можно собрать более достойную схему. Иначе говоря, соотношение сложность/функционал сабжа плохое, имхо.
Кстати, посмотрел схемы в архиве - там есть всё, о чем я писал.
1) Схема ESP учитывает просадки/пульсации питания.
2) Схема Котова сравнивает входной сигнал с сигналом в цепи ООС. Я описывал немного другими словами, но суть та же.
3) Одновибраторы встречаются сразу в двух схемах - один на логике, другой на ОУ.
Я бы собирал схему Котова или взял её за основу. Это действительно индикатор перегрузки.

[ZAQ]

Tuvalu , схема Котова поначалу меня тоже заинтересовала, но почему-то такая серьёзная зависимость от частоты у меня наблюдалась в симуляторе, сигнал кардинально изменяется по уровню в таком включении ( вкупе с симом усилителя) уже после дифференциального усилителя...  А есть что сказать по моей второй схеме? Я уже и плату к ней тоже развёл, готов собрать и опробовать в действии...

[Tuvalu]

но почему-то такая серьёзная зависимость от частоты у меня наблюдалась в симуляторе, сигнал кардинально изменяется по уровню в таком включении

220 кОм многовато для такого ОУ. Я бы попробовал более скоростной ОУ, как минимум, 072. Детектор по такой схеме на таких ОУ тоже плоховато работает с малыми сигналами в полном ЗЧ-диапазоне.

А есть что сказать по моей второй схеме?

Не понимаю, зачем VD3,4. Ну, а вообще, не знаю, что сказать. Если в симуляторе работает, то можно собирать.  

[ZAQ]

Да, видимо, верно я симулировал... С более быстрыми ОУ получше, на 20 кГц всё равно бяка. Сопротивление входных резисторов значительно снижать нецелесообразно - влияют на коэффициент ООС и на входное сопротивление (у меня УМ по неинвертирующей схеме).
Без диодов VD3, VD4 порог будет 0.74/0.75 (специально попробовал на постоянном входном напряжении, на переменном - значения и быстродействие будут немного другие, т.к. связка диод - конденсатор всё равно осталась). Прямое падение на трёх диодах и есть порог срабатывания схемы, не зависящий от напряжения питания. Это как-бы в каждом плече по 3 диода, только сокращаем за ненадобностью кол-во диодов с 6 до 4 штук. Кстати, заметил ещё одну особенность. Конденсатор в моновибраторе имеет начальный заряд порядка 530мВ от источника переход БЭ Т2 и зависит от делителя 1М/47к+2к2. Конденсатор начинает подзаряжаться, когда диоды открываются. Причём, при подаче на вход переменного напряжения, с меньшим количеством диодов в пороговом устройстве, обратный перезаряд конденсатора и зажигание светодиода почему-то не сразу (доли мс), а с бОльшим порогом (с VD3, VD4) - практически мгновенно.
Вот вам и простейшая мигалка...
В общем, буду собирать и испытывать... Спасибо за участие, критика очень помогла!

[ZAQ]

Вот такой вариант ещё придумал:

[img width=\\\'500\\\' src=\\\'http://diyfactory.ru/forum/uploads/img-3878-dfdf2c174d.GIF[/img]

img-3878-dfdf2c174d.GIF

Теперь пороговым устройством является mosfet. Также применение mosfet позволило заменить конденсатор на неполярный, уменьшить число резисторов в моновибраторе, но самое важное, что одновибратор теперь управляется напряжением, а не током, и срабатывает, действительно мгновенно, регистрируя даже короткий импульс. Резистор R2 необязателен, если устройство подключается к входному потенциометру уровня. Если будут какие-то замечания по этой схеме, то милости прошу, пока не собрал...
_________________________________________
PS остаётся вопрос всё же: является ли VGStreshold более-менее стабильной величиной, или есть зависимость от тока через канал? На сколько сильно? Не будут влиять изменения напряжения питания? На сколько сильно зависит от температуры и прочих факторов?

[ZAQ]

PS остаётся вопрос всё же: является ли VGStreshold более-менее стабильной величиной, или есть зависимость от тока через канал? На сколько сильно? Не будут влиять изменения напряжения питания? На сколько сильно зависит от температуры и прочих факторов?

Всё, что пока удалось найти, так это то, что этот параметр имеет отрицательную температурную зависимость...