В статье описывается простой индикатор выходной мощности усилителя мощности связной радиостанции.
Светодиодный индикатор (не измеритель, а именно индикатор) выходного напряжения на нагрузке в КВ усилителе мощности (далее — УМ) был добавлен дополнительно к стрелочному индикатору, для удобства пользования. УМ находится рядом с рабочим местом оператора, на расстоянии 2 м, на соседнем столе. Поэтому в вечернее время, когда для освещения используется настольная лампа, показания его стрелочного индикатора плохо видно.
В этом случае контролировать выход КВ УМ позволяет светодиодный индикатор на микросхеме LМ3914, схема которого показана на рисунке.
В устройстве используется типовой вариант подключения микросхемы LМ3914. Основу базовой микросхемы устройства типа LМ3914 составляют десять 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 к ним светодиоды без ограничительных резисторов.
Индикация может производиться или одним светодиодом (режим «точка»), или линейкой из светящихся светодиодов, высота которой пропорциональна уровню входного сигнала (режим «столбик»). Переключение между режимами «точка» и «столбик» производится управлением по выводу 9 ИМС DА1. При подключении этого вывода к «плюсу» источника питания микросхемы (вывод 3) реализуется режим «столбик», если же вывод оставить свободным или подключить к общему проводу — «точка». Порог переключения между режимами примерно на 100 мВ ниже напряжения на выводе питания 3.
Входной сигнал Uвх подают на вывод 5, а напряжения, определяющие диапазон индицируемых уровней, — на выводы 4 (нижний уровень Uн) и 6 (верхний уровень ив). Эти напряжения должны быть в пределах от 0 до уровня, на 1,5 В меньше напряжения источника питания, подключаемого к выводу 3.
«Цена деления» индикатора, т.е. увеличение входного напряжения, вызывающее включение очередного светодиода, составляет 0,1 от разности Uв-Uн. Индикатор на микросхеме LМ3914 работает следующим образом. Пока напряжение на входе Uвх меньше, чем на входе Uн плюс «цена деления», ни один светодиод не светится. Как только эти напряжения сравняются, включается светодиод НL1, подключенный к выходу 1 ИМС DА1.
В режиме «точка» при увеличении входного напряжения ток по выходу 1 прекращается, и появляется ток выхода 2, при этом выключение первого светодиода и включение второго происходит одновременно, свечение как бы «перетекает» из одного светодиода в другой, и не возникает ситуации, когда оба светодиода погашены. В режиме «столбик» включение очередного светодиода, естественно, не вызывает выключения предыдущего.
Микросхема LМ3914 предназначена для построения индикаторов с линейной шкалой, и все резисторы ее делителя имеют одинаковое сопротивление. Микросхема содержит источник опорного напряжения с номинальным значением 1,25 В. Путем подключения двух внешних резисторов R7 и R9, напряжение может быть установлено любой большей величины (до Епит — 2 В), но не более 12 В. Подключение резисторов R7, и расчет опорного напряжения осуществляется так же, как для хо рошо известной микросхемы типа LМ317. Интересна функция резистора R9 — его сопротивление определяет ток через светодиоды.
Напряжение питания микросхемы должно по крайней мере на 2 В превышать напряжение опорного источника. Если напряжение на выводе 4 микросхемы (Uн) установить отличным от нуля, можно получить растянутую линейную шкалу — от Uн до Uв. Напряжение питания микросхемы должно находиться в пределах 3…25 В. Напряжение питания светодиодов должно быть не менее 3 В и не более напряжения питания микросхемы. Источник питания микросхемы в непосредственной близости от нее должен быть зашунтирован оксидным танталовым конденсатором СЗ емкостью не менее 2,2 мкФ или алюминиевым 10 мкФ. Возможно питание цепи светодиодов выпрямленным неотфильтрованным напряжением частотой 50 Гц (полученным с помощью однополупериодного выпрямителя), однако необходимо наличие к этой цепи такого же блокировочного конденсатора — 10 мкФ 16 В.
Часть ВЧ напряжения от выходного (антенного) разъема XW1 УМ с делителя напряжения на резисторах R1 и R2 выпрямляется диодом VD1. Выпрямленное напряжение через резисторы R5 и R4 приложено к стрелочному измерительному прибору РА1. Подстроечный резистор R5 предназначен для установки необходимого уровня напряжения на измерительном приборе РА1 при калибровке.
Так же выпрямленное напряжение через резисторы R6 и R8 подается непосредственно на сигнальный вход Uвx (вывод 5) микросхемы DA1. Подстроечный резистор R6 предназначен для установки необходимого уровня напряжения на сигнальном входе Ubx микросхемы DA1 при калибровке. Вывод 9 микросхемы DA1 подключен к «плюсу» источника питания (вывод 3), согласно сказанному выше, реализован режим «столбик». Регулируя движок подстроечного резистора R7, можно установить «цену деления» индикатора из расчета 0,1 Uв (Uв — это напряжение на выводе 6 микросхемы DА1).
Детали и конструкция
Стрелочный измерительный прибор РА1 типа М2001-40 с током полного отклонения стрелки 200 мкА. Диод VD1 — кремниевый, высокочастотный, рассчитанный на прямой ток не менее 30 мА и обратное напряжение не менее 50 В, например, ВАТ41, КД522, КД510, КД521 с любым буквенным индексом. Детали ВЧ детектора R1-R3, VD1, С1 смонтированы на небольшой двусторонней печатной плате, рядом с антенным разъемом ХW1. Детали индикатора смонтированы на односторонней печатной плате размерами 40×50 мм, рядом с линейкой светодиодов НL1-НL10. Линейка светодиодов НL1-НL10 установлена на передней панели УМ.
Настройка
После проверки правильности монтажа, подключаем индикатор к источнику питания +9…18 В. К антенному разъему ХW1 УМ подключаем эквивалент нагрузки сопротивлением 50 Ом. Подаем с УМ в нагрузку номинальную мощность, например, 400 Вт, это примерно напряжение величиной 140 В на нагрузке 50 Ом. Вращая движок построечного резистора R5, устанавливаем стрелку измерительного прибора РА1 на деление 140 мкА. Вращая движок построечного резистора R6, устанавливаем уровень напряжения на сигнальном входе Uвx микросхемы DA1 так, чтобы зажегся светодиод HL7, то есть получается примерно по 20 В выходного напряжения на каждый светодиод, HL1 =20 В, HL2=40 В, HL3=60 В, HL4=80 В и т.д.
Сразу оговоримся, что УМ работает на нагрузку примерно 50 Ом, то есть на резонансные антенны с низким КСВ. При подключении индикатора к УМ, с использованием случайных «веревок», у индикатора будут совсем другие показания.
Автор: Василий Мельничук, г. Черновцы
Источник: Радиоаматор №5, 2015
