Клип-детектор – это специальный датчик клиппинга для усилителя мощности, снабженный индикатором на светодиоде. При клиппинге светодиод загорается.

Что такое клиппинг и что в нем плохого написано даже в Википедии. Но очень мало. Более подробно об этом явлении можно прочитать в статье про клиппинг в усилителях.

Клип-детектор обнаруживает моменты ограничения сигнала усилителем, и зажигает светодиод-индикатор, установленный на передней панели усилителя. Вы видите это, и можете снизить громкость, чтобы получить звук максимального качества. Или нет, чтобы сохранить желаемую большую громкость.

Мы свободные люди и можем делать что хотим. Индикатор нам только покажет, является ли тот звук, который мы слышим максимально качественным, или в нем уже есть пусть и маленькие, но искажения. А мы на основании полученной информации принимаем нужные нам решения.

Я уже публиковал схему клип-детектора. По ней можно изготовить клип-детектор своими руками. Там же есть и печатная плата клип-детектора.

Эта схема — слегка доработанная старая. Здесь описывается клип-детектор, который можно собрать самому на промышленной плате, или заказать готовый. Идея и схема устройства остались теми же, немного  изменилось питание – устройство можно питать от любого напряжения, лежащего в пределах +9…+46 вольт.

Этот детектор можно использовать не только с микросхемой TDA7293, но и с другими усилителями, оснащенными датчиком клиппинга с выходом типа «открытый коллектор» (открытый сток). Например, с микросхемой LME49810.

Принципиальная схема клип-детектора

Клип-детектор имеет шесть входов, так что при использовании входных разъемов к нему можно подключить шесть усилителей. Если входные разъемы не использовать, а припаивать провода непосредственно к плате, то количество усилителей, подключаемых к одному клип-детектору неограниченно в пределах разумного. Устройство работает по принципу ИЛИ: если хотя бы в одном из усилителей произойдет ограничение сигнала, светодиод загорится. Таким образом, при помощи одного клип-детектора можно одновременно контролировать несколько усилителей мощности.

Можно использовать и отдельные клип-детекторы для кажого канала усилителя. Но в обычной ситуации в этом мало смысла: чтобы избавиться от ограничения, необходимо будет снижать громкость одновременно во всех каналах (иначе нарушится баланс), и ограничение исчезнет (если оно было) сразу в них во всех.

Принцип работы остался тот же самый: микросхема интегрального таймера NE555, включенная по схеме одновибратора. Изменился блок питания: теперь схема работает в диапазоне напряжений питания +9…+46 вольт, а если надо, то напряжение питания можно и увеличить примерно до +75 вольт, обеспечив охлаждение резисторов R4, R5.

Резисторы R4, R5 являются балластными, и на них гасится излишек напряжения питания. Их сопротивление выбирается исходя из напряжения питания устройства. Если таких номиналов резисторов, как получились при вычислении по формуле в схеме, не существует, то вбираются ближайшие большие.

Получившееся напряжение стабилизируется стабилитроном VD1, дополнительно сглаживается конденсатором C3 и питает схему. Низковольтное питание позволяет подключить клип-детектор к служебному источнику +12 вольт или источнику питания предусилителя +15 вольт. Если таких напряжений в вашем усилителе нет, то используется положительное плечо источника питания усилителя мощности. Схема потребляет ток примерно 20 мА и практически не нагружает никакие источники питания усилителя.

Главной особенностью этого клип-детектора является то, что длительность вспышки светодиода равна примерно 0,2…0,25 секунд. То есть даже самый кратковременный клиппинг не останется незамеченным. Длительность вспышки задает цепь R3, C2. Если длительность вспышки покажется вам недостаточной, либо наоборот, слишком большой, то можно изменить сопротивление резистора R3. Чем больше его величина, тем больше длительность вспышки, которая вычисляется по формуле:

Если R3 выразить в килоомах, а C3 в микрофарадах, то длительность вспышки будет в миллисекундах.

Видеозапись работы клип-детектора

Даже кратковременное, почти мгновенное замыкание цепи (аналогичное срабатыванию датчика в микросхеме усилителя) вызывает довольно продолжительное свечение светодиода.

А вот как выглядит реальная работа клип-детектора в четырехканальном усилителе — белый (на самом деле жёлтый) светодиод над регулятором громкости.

Здесь важно уточнить несколько моментов:

1. Я задал длительность вспышки несколько больше – этот усилитель предназначен для экспериментов, поэтому клиппинг должен быть хорошо заметен.

2. Используется светодиод желтого цвета свечения. По-видимому матрица видеокамеры смартфона, использовавшегося для видеозаписи, не воспринимает этот цвет правильно, поэтому он кажется белым.

3. Иногда создается впечатление, что вспышки светодиода не соответствуют максимуму громкости. Это не так. Дело в том, что усилитель выдает мощность 40 Вт на канал, поэтому довести его до клиппинга непросто. Я подключил колонки к усилителю через резисторы с большим сопротивлением, поэтому АЧХ колонки заметно исказилась. Сами колонки довольно низкого качества и плохо воспроизводят низкие частоты. Плюс микрофон в смартфоне не высокого качества. Поэтому не всегда электрическая перегрузка, возникающая в этой системе, была хорошо слышна. А клип-детектор на эту перегрузку реагировал.

Более того, я считаю эту ситуацию очень наглядной: мы не слышим перегрузки, пик громкости субъективно отсутствует. Но на самом деле перегрузка усилителя происходит,  и клип-детектор нам ее показывает. Вот какая от него большая польза.

Клип-детектор. Печатная плата и рекомендации по монтажу.

Габариты и установочные размеры платы клип-детектора:

Для удобства монтажа, конденсатор С3 можно использовать двух типоразмеров: диаметром 5 миллиметров, и диаметром 6,3 миллиметра. на рисунке ниже показаны способы установки конденсатора С3 в зависимости от его диаметра.

Если напряжение питания превышает величину 46 вольт, то резисторам R4, R5 нужно обеспечить хорошие условия охлаждения. Делается это так: резисторы устанавливаются не вплотную к плате, а с зазором 2…3 миллиметра.

Тогда резисторы лучше обтекаются воздухом и охлаждаются достаточно хорошо.

Подключение клип-детектора

Подключение клип-детектора показано на рисунке.

Клип-детектор подключается к источнику питания: к «плюсу» и «земле». На вход подаётся сигнал «Clip» с платы усилителя на микросхеме TDA7293/TDA7294. Плата клип-детектора имеет шесть входов, но в принципе количество усилителей, обслуживаемых одним клип-детектором не ограничено (в разумных пределах). Все входы клип-детектора соединены параллельно, поэтому к ним можно дополнительно подключить большое количество плат усилителя. Отдельные входы сделаны для удобства монтажа внутри усилителя.

Важно! Если к одной плате клип-детектора подключено несколько усилителей, то клип-детектор показывает перегрузку в любом из них. Или если перегрузка возникнет в нескольких усилителях одновременно. Нет никакой возможности различить, в каком из усилителей произошла перегрузка.

Обычно такая работа является нормальной: если возникает перегрузка, мы уменьшаем громкость во всех каналах одновременно, поэтому нет необходимости определять, в каком именно усилителе произошла перегрузка. Но если для вас это важно, то надо использовать свой отдельный клип-детектор для каждого из усилителей.

Купить печатную плату клип-детектора можно здесь.

11.09.2020