Большинство УМЗЧ высококачественного звуковоспроизведения оснащены индикаторами, сигнализирующими о перегрузке. Обычно эти функции выполняют светодиоды, включающиеся во время ограничения (клиппирования) выходного сигнала УМЗЧ.
Светодиодный индикатор искажений звукового сигнала
В наиболее совершенных устройствах управления таким индикатором учитываются также изменения выходного сигнала усилителя мощности низкой частоты из-за колебаний напряжения источника литания.
Подобные устройства обычно отличаются простотой, однако их индикация не обладает достаточной информативностью. В настоящее время уже сформулированы новые подходы к конструированию усилителя мощности низкой частоты, в которых учитываются условия воспроизведения реальных музыкальных сигналов и работа усилителей на громкоговорители со значительным изменением модуля и фазы их импеданса от частоты сигнала.
По мнению автора, современное устройство индикации искажений (ИИ) в усилителе мощности низкой частоты должно отражать объективную информацию о возникновении любого различия в форме входного и выходного сигналов, независимо от вызвавших их причин. Для удобства регистрации кратковременных искажений целесообразно введение памяти в состав ИИ.
Наиболее простое устройство ИИ возможно о УМЗЧ, содержащем операционный усилитель (ОУ) в петле общей отрицательной обратной связи (ООС), как. например, показано на функциональной схеме рисунок 1. Усилитель мощности низкой частоты имеет предварительный усилитель (ПУ), выполняющий функции усилителя напряжения, промежуточный и выходной каскады (УО), цепь обратной связи (ЦОС).
Индикатор искажений содержит двухпороговый компаратор, одновибратор (ОВ) и элемент индикации. Характерной особенностью таких УМЗЧ является значительное увеличение входного напряжения УО в моменты ограничения выходного сигнала, что эквивалентно разрыву петли ООС. Величина нелинейных искажений при этом возрастает до 1…3% и более.
Эта особенность и используется для ИИ. Двухпороговый компаратор обеспечивает контроль сигнала любой полярности, а ОВ — необходимое дли фиксации перегрузки время индикации.
Как следует из функциональной схемы на рисунок. 1, вход усилителя мощности низкой частоты может быть как инвертирующим, так и неинвертирующим, с соответствующим подключением источника входного сигнала.
В качестве примера на рисунке. 2 приведена схема одного из возможных вариантов устройства ИИ, где компаратор (2) выполнен на ОУ DA1.1, а ОВ — на ОУ DA1.2. В этой схеме компаратора его пороговое напряжение (Uпор) определяется величиной постоянного напряжения на инвертирующем входе (выв. 1) DА1.1 и может изменяться подборкой резистора R2. При этом минимальная величина Uпор ограничена величиной прямого падения напряжения на диоде VD1.
Принцип работы ИИ, выполненного по схеме рис. 2, поясняется диаграммами. На рис. 3,а показан реальный входной сигнал, амплитуда которого превышает напряжение срабатывания компаратора (+Uпор и -Uпор) в интервалы времени t₁—t₂, t₃—t₄, t₅—t₆. На рис. З,б показаны сигналы на выходе компаратора (выв. 12 ОА 1.1). где величины +Uвых и -Uвых, примерно соответствуют напряжению питания DA1.
На рис. З,в показаны импульсы на выходе ОВ (выв. 10 DA1.2), длительность импульса tи пропорциональна постоянной времени R8C1. Возможно построение ИИ и без выделения сигнала из промежуточной части УМЗЧ —например, по функциональной схеме, приведенной на рис. 4 и отличающейся от рис. 1 дополнительным устройством выделения искажений (УВИ).
В УВИ поступают два сигнала: входной и выходной, скорректированный по амплитуде и фазе. Таким образом, на выходе УВИ будут присутствовать только продукты искажений. В качестве УВИ возможно использование ОУ. Практически выполнение УВИ зависит от фазы сигнала для УМЗЧ — инвертирующего или неинвертирующего. Основные трудности в таком варианте выполнения возникают о обеспечении высокой степени компенсации основного сигнала, особенно на высших частотах диапазона.
Это требует, помимо тщательности в настройке, введения элементов компенсации фазового сдвига на низших и высоких частотах для нормальной работы устройства индикации. В этом случае УВИ должно обеспечивать необходимое усиление сигналов для четкой работы компаратора.
