Существует несколько стандартов измерения, устанавливающих диапазон измерения и временные ограничения, отводимые для расчета среднего. Функционирование блоков измерения громкости регулируется стандартами ANSI C16.5-1942, BS 6840 и IEC 60268-17. В них нулевому уровню громкости соответствует мощность +4 дБм, время успокоения стрелки измерителя равно 300 мс.

Для качественного звучания недопустимо ограничение входных или выходных сигналов в цифровых системах, поэтому вместо измерителей уровня громкости рекомендуется использовать квазипиковый измеритель уровня (РРМ). Он производит замер гораздо быстрее, примерно за 10 мс. 

Большинство измерителей состоят из входного каскада и компаратора (см. рис. 1). 

Рис. 1. Типичная структура измерителя  

Формирование сигнала

Формирование сигнала производится во входном каскаде и состоит из следующих стадий:

• усиление (ослабление) звукового сигнала для установки напряжения, соответствующего наибольшему значению
• интегрирование (время успокоения)
• выпрямление сигнала
• (опционально) удержание пиковых значений выпрямленного сигнала.

Выпрямление сигнала требуется главным образом в системах, работающих по принципу компаратора. Поскольку звуковые сигналы могут быть несимметричны, т.е. некоторые музыкальные инструменты или голоса оказывают большее звуковое давление, то необходимо полное выпрямление сигнала. Не следует забывать и о поправке 0,7 В на падение напряжения на диоде. 

На рисунке 2 показана выпрямительная схема. Она имеет малый размер и может быть выполнена на сдвоенных диодах BAV99 и резисторах 100 кОм. Для систем с низким напряжением питания (3,3 В) в источнике питания может использоваться счетверенный маломощный усилитель, например  LMV324. В этом случае необходимо вместо общего потенциала подать Vcc/2. В схеме на рисунке 2 показан сдвоенный усилитель LF353. Он имеет высокое входное сопротивление, широкий диапазон напряжений ±15 В и низкую стоимость.

 

Рис. 2. Двухполупериодная схема выпрямления

На рисунке 3 показан пример применения схемы из рисунка 2.

Рис. 3. Двухполупериодная схема выпрямления с интегратором в измерителе уровня громкости

В системах, где требуется мониторинг пикового значения сигнала используется схема удержания пиковых значений или соответствующий программный код. Программный метод заключается в сохранении наибольшего значения выпрямленного сигнала в отдельном регистре и удержании его в течение установленного количества выборок. Как только будет получено новое максимальное пиковое значение, оно перезаписывается в регистр и счетчик выборок сбрасывается. Когда счетчик переполняется, пиковое значение обнуляется. 

В аналоговых схемах выходной сигнал выпрямителя пропускается через схему, показанную на рисунке 4. Диоды D1 и D2 смещают его на 0,7 В каждый. Диод D2 не пропускает аудиосигнал через цепь обратной связи, сигнал идет через C1 и R1. Значения C1 и R1 устанавливают время спада для удержания пикового значения. 

Рис. 4. Пример схемы  удержания пиковых значений