VU meter pojedynczy dla stereo – sumowanie, maksimum, multipleksowanie, NE5532, AD736

Pytanie

pojedynczy wskaźnik vu meter dla dwóch kanałów

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Tak, jeden (pojedynczy) wskaźnik VU może obsłużyć dwa kanały stereo.
• Najczyściej realizuje się to na trzy sposoby: SUMA (L+R), MAKSIMUM (pokazuje głośniejszy z kanałów) lub SZYBKIE PRZEŁĄCZANIE (multipleksowanie).
• Rekomendacja inżynierska: aktywny układ z wzmacniaczem operacyjnym i prostownikiem precyzyjnym, z możliwością przełączania trybu SUMA/MAKSIMUM oraz selekcji L/R do kalibracji.

Kluczowe punkty:

• Unikaj łączenia L i R „na krótko” oraz „gołych” mostków diodowych bez separacji – grozi przesłuchem i błędami wskazań.
• Zachowaj balistykę VU (~300 ms) odpowiednim RC po detekcji.
• Dla wyjść głośnikowych (BTL, klasa D) stosuj tłumik różnicowy/izolację – nie łącz żadnego zacisku głośnikowego do masy.

Szczegółowa analiza problemu

• Balistyka VU: VU mierzy średni poziom (quasi-RMS) z czasem narastania ok. 300 ms do ~99% wskazania dla 0 VU (pro audio 0 VU ≈ +4 dBu = 1,228 V RMS przy 1 kHz). W praktyce uzyskujemy to prostownikiem pełnookresowym + całkowaniem RC.
• Sumowanie a stereofonia:
  • SUMA (|L|+|R| lub (L+R)): dla sygnału w pełni skorelowanego (mono) uzyskasz +6 dB, dla typowego stereo statystycznie ~+3 dB. Wymaga zapasu regulacji przy kalibracji.
  • MAKSIMUM: wskaźnik prezentuje głośniejszy z kanałów – dobre dla kontroli przesterowania, nie uśrednia energii stereo.
  • SZYBKIE PRZEŁĄCZANIE: przełączanie L/R np. 30–100 Hz przez przełącznik analogowy; bezwładność VU uśrednia wskazanie. Najprostsze sprzętowo, ale mniej „audiofilskie”.
• Dlaczego nie „mostek diodowy bezpośrednio z L i R”: powoduje „dokumentnie” nieliniowe mieszanie kanałów przez przewodzące diody i zależny od fazy przesłuch. Minimalna separacja rezystorami lub buforami jest konieczna. Lepszy jest prostownik precyzyjny (diody w pętli sprzężenia op-ampa), który eliminuje próg 0,6–0,7 V.

Propozycja układów (sprawdzone topologie):

1. Tryb SUMA (reprezentatywny VU)

• Wejście: L i R przez RIN 22–47 kΩ do sumatora odwracającego (U1A, np. NE5532/TL072), Rf = RIN (wzmocnienie 1). Dla „(L+R)/2” ustaw Rf = 0,5·RIN.
• Prostownik precyzyjny pełnookresowy: U1B + 1N4148 w pętli sprzężenia (układ „absolute value”). Uzyskujesz napięcie odpowiadające modułowi sygnału.
• Balistyka VU: za prostownikiem filtr RC: np. Rb = 150 kΩ, Cb = 2,2 µF (τ ≈ 330 ms). Dla bardziej „energetycznego” powrotu zastosuj różne stałe czasowe ładowania/rozładowania: dioda + Rładowania 100 kΩ / Rrozładowania 330 kΩ, C = 2,2 µF.
• Napęd miernika: szeregowo potencjometr kalibracyjny 10–50 kΩ i ewentualnie rezystor ograniczający tak, by przy 0 VU wskazówka dochodziła do znacznika. Dla ustroju 200 µA zwykle potrzebujesz rzędu kilkunastu–kilkudziesięciu kΩ (zależnie od napięcia z prostownika).

2. Tryb MAKSIMUM (pokazuje głośniejszy kanał)

• Dwa identyczne tory wejściowe jak wyżej, ale prostowniki i RC per kanał (dwie „obwiednie”).
• Wybór maksimum: „super-diodowe OR” – dwie diody Schottky (BAT54/BAT85) wpięte do wejścia bufora o bardzo wysokiej impedancji; najlepiej „idealne diody” z op-ampami (diody w pętli sprzężenia), aby zlikwidować spadki progowe. Za OR bufor wtórnik i wyjście na miernik.
• Zaletą jest brak sumowania energii – wskazanie zbliżone do głośniejszego kanału, lepsze dla kontroli przesterów.

3. Szybkie przełączanie (multipleksowanie)

• CD4053/CD4066 + generator ~50 Hz (np. 555 lub MCU). Przełącznik co 10 ms wybiera L/R. Za przełącznikiem prostownik precyzyjny + RC 300 ms.
• Uwaga na przeniki przełączania – dodaj rezystory szeregowe 1–2,2 kΩ oraz filtr dolnoprzepustowy przed prostownikiem (np. 10 kΩ/10 nF), aby stłumić „klik”.

Uwagi praktyczne:

• Poziomy: dla -10 dBV (0,316 V RMS) i +4 dBu (1,228 V RMS) przewidziane są różne czułości – dodaj tłumik wejściowy 0/–10/–20 dB (przełącznik i dzielniki) oraz trimmery L i R do wyrównania kanałów.
• Zasilanie: op-amp audio (NE5532/OPA2134/TL072) pracuje elegancko przy ±12…±15 V; przy pojedynczym zasilaniu 12 V użyj wirtualnej masy (1/2 VCC) i op-ampa, który dobrze schodzi do tej referencji (np. TLV2462, OPA2134 też daje radę).
• LED podświetlenia skali zasil osobno (RC/LC) – unikniesz wtrysku tętnień do toru pomiarowego.

Aktualne informacje i trendy

• W nowych konstrukcjach do „prawdziwego RMS” stosuje się detektory RMS/logarytmujące (np. AD736/AD8436) lub przetwarzanie cyfrowe (ADC → RMS/średnia ważona → DAC/PWM na miernik). Daje to powtarzalność i łatwe profile balistyki (VU/EBU PPM).
• Klasyczne LM3916/LM3915 dla skali LED bywają trudno dostępne; dostępne są zamienniki oraz rozwiązania MCU (WS2812/LED bar) z programową charakterystyką VU.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Dlaczego prostownik precyzyjny: kompensuje spadek diody, więc miernik reaguje już od bardzo małych sygnałów – z „gołą diodą” powstaje martwa strefa, która psuje wskazania cichych fragmentów.
• Ochrona miernika: równolegle do ustroju 1–2 diody (antyrównoległe) ograniczające napięcie plus rezystor szeregowy – chronią przed wybiciem przy impulsach.
• Ekranowanie: przewody wejściowe ekranowane, masa gwiazdowa, zasilanie op-ampów filtrowane (100 nF + 10 µF przy pinach, dławik/ferryt na wejściu zasilania modułu).

Aspekty etyczne i prawne

• Podłączanie do wyjść głośnikowych BTL (częste w klasie D) bez izolacji może uszkodzić urządzenie – stosuj dzielnik różnicowy/bufor izolowany lub transformator audio. Zawsze respektuj normy bezpieczeństwa i uziemienia.

Praktyczne wskazówki

• Zaprojektuj płytkę z trzema trybami pracy: L, R (do kalibracji) oraz SUMA/MAKS (praca właściwa). Przełącznik 3-pozycyjny rozwiązuje 90% realnych potrzeb.
• Kalibracja (pro audio): sinus 1 kHz 1,228 V RMS na L i R; w trybie SUMA (L+R)/2 ustaw 0 VU, w trybie MAKSIMUM sprawdź, że pojedynczy kanał też daje 0 VU. Dla -10 dBV przygotuj preset tłumienia.
• Dobór RC: start od 150 kΩ/2,2 µF; jeśli wskazówka „pływa” – zwiększ R lub C, jeśli jest zbyt ospała – zmniejsz.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Pojedynczy VU nie pokaże balansu stereo ani relacji między kanałami – do tego potrzebne są dwa wskaźniki lub dodatkowa logika (np. różnicowy wskaźnik L–R).
• Tryb SUMA będzie zawyżał wskazania o 3–6 dB zależnie od korelacji – miej to na uwadze interpretując wynik.
• Multipleksowanie może wprowadzać artefakty, jeśli RC zbyt małe lub częstotliwość przełączania zbyt niska.

Sugestie dalszych badań

• Standard ASA C16.5-1942 (balistyka VU) i porównanie z EBU/IEC PPM.
• Detektory RMS/logarytmujące (AD736/AD8436) vs. prostownik + RC – pomiary różnic w dynamice.
• Symulacja SPICE układu „idealnego OR” (maksimum) vs. zwykłe diody – wpływ na dokładność.

Krótkie podsumowanie

• Najbardziej uniwersalny dla jednego wskaźnika: aktywny prostownik + RC 300 ms, z opcją SUMA (|L|+|R| lub (L+R)/2) i/lub MAKSIMUM (wybór głośniejszego kanału).
• Zapewnij separację kanałów (rezystory/bufory), prawidłową balistykę i bezpieczne dopasowanie poziomów.
• Dodaj przełączniki L/R oraz tłumiki – łatwa kalibracja i powtarzalne wskazania.

Jeśli podasz: typ wskaźnika (np. 200 µA/650 Ω), poziom sygnału (–10 dBV/+4 dBu/głośnik), zasilanie dostępne w urządzeniu i preferowany tryb (SUMA/MAKS/SCAN), przygotuję konkretny schemat z wartościami elementów i listą części.