Автоматическая регулировка усиления сигнала (АРУ, АРУЗ, АРУС). Сжатие динамического диапазона. Сжать, уменьшить, сократить. Схема

Схема автоматической регулировки усиления сигнала для сжатия динамического диапазона. (10+)

Автоматическая регулировка усиления

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

Динамическим диапазоном сигнала называется разница между максимальным и минимальным уровнем мощности. В некоторых приложениях иметь большой динамический диапазон нежелательно. Например, в мегафонах (рупорных усилителях) громкость звука на выходе не должна сильно зависеть от того, насколько громко говорят в микрофон. При прослушивании сигнала удаленных радиостанций, особенно в коде Морзе, громкость не должна меняться в зависимости от условий прохождения сигнала. В цветомузыкальных установках суммарная яркость света также не должна зависеть от силы сигнала.

Для того, чтобы уменьшить динамический диапазон сигнала, применяется автоматическая регулировка усиления (АРУ). Усиление сигала ставится в зависимость от среднего уровня самого сигнала, что обеспечивает высокое усиление малых сигналов и небольшое усиление больших сигналов.

Одним из способов построения АРУ является использование схем для выполнения арифметических операций с напряжением. Нам понадобится схема деления одного сигнала на другой. Разделим входное напряжение на некоторое среднее значение модуля амплитуды этого напряжения. В итоге на выходе получится сигнал фиксированной амплитуды, равной единице. В реальности схема еще домножает полученный сигнал на некоторый коэффициент. Но это неважно, так как дальше сигнал, вероятно, все равно будет усиливаться. Усиление можно подкорректировать на этот коэффициент.

Скажу сразу, что применять АРУ в схемах усиления высокой верности не следует, так как АРУ довольно сильно искажает сигнал. Но для приложений, к которым не предъявляются высокие требования по коэффициенту гармоник, АРУ применимы.

Принципиальная схема

D1 - Интегральный перемножитель сигналов 525ПС2 или AD530

R1, R2, R3 - Подстроечные резисторы 20 кОм.

R4 - Резистор 10 кОм.

VD1 - Любой маломощный детекторный диод, например, КД510.

R5 - 2 кОм.

R6 - 20 кОм.

C1 - электролитический конденсатор 100 мкФ, 25В.

Питание осуществляется от двухполярного источника +- 15 В с общим выводом.

Принцип работы

Положительная составляющая входного сигнала через резистор R5 и диод VD1 подается на конденсатор. Далее схема представляет собой делитель входного напряжения на напряжение на конденсаторе C1. Чем больше входное напряжение, тем на большую величину оно делится. На выходе получаем сигнал постоянной амплитуды.

Резистор R5 нужен для фильтрации очень коротких всплесков или помех, которые присутствуют практически в любом сигнале и не должны оказывать влияние на усиление. Чтобы схема работала в условиях отсутствия входного сигнала, балансировка микросхемы выполняется таким образом, чтобы прибавить к напряжению на конденсаторе некоторую фиксированную величину, которая ограничит усиление схемы при малых сигналах.

Наладка

Наладка схемы сводится к балансировке микросхемы с помощью резисторов R1, R2, R3. Описание процесса балансировки. После балансировки движок резистора R3 сдвигается в сторону отрицательной шины питания. Далее этим резистором устанавливается максимальное усиление малых сигналов. Резистор R4 регулирует усиление схемы во всем диапазоне входных напряжений.

Для разных задач нужно разное время реакции на увеличение / уменьшение сигнала. При указанной емкости C1 время реакции на увеличение сигнала будет около 0.2-х секунд, а на уменьшение около 2-х секунд. Увеличение конденсатора приводит к увеличению времени реакции. Например, для цветомузыки может понадобиться конденсатор емкостью 1000 мкФ, чтобы была хорошо заметны световые всплески, отмечающие ритм музыки. В общем этот конденсатор надо подбирать. Повлиять отдельно на время реакции на увеличение сигнала можно подбором резистора R5, а на уменьшение подбором резистора R6. Для цветомузыки мы использовали равные резисторы по 20 кОм.

(читать дальше...) :: (в начало статьи)

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи.