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頻壓法LED頻譜式電平指示器

發布時間:2012/1/7 10:50:15 訪問次數:3827

      頻壓法LED頻譜式電平指示器電路結構較簡單,缺點是指示精度不高。
    圖12-71所示是頻壓法LED頻譜式電平指示器方框圖。指示器件用LED矩陣,圖中為10×10形式。對LED矩陣的控創也分成行和列兩方面,其中行是由某一頻率信號大小來控制垂直方向LED發光級數,列是由瞬時輸入信號頻率來決定由哪一列LED發光、指示.

                
    1.混合和隔離電路
    這一電路的作用是將左、右聲道的音頻信號Ui(L)、Ui(R)混合成L+R信號,并與前級電路加以隔離,以防止前級電路與電平指示器之間相互影響。
    混合和隔離電路可以采用圖12-72所示電路完成。電路中,U(L)、U(R)分別經Rl和C1、R2和C2加到VT1基極混合,從其發射級輸出L+R信號。

                  
    由于VT1接成射極輸出器電路,因此VT1輸入阻抗高、輸出阻抗低,具有隔離的作用。
    2.行驅動器電路
    從混合和隔離電路輸出的L+R信號分成兩路:一路加到整形電路中,另一路加到行驅動電路中。這是一個普通的多級光柱式LED驅動電路,根據U信號幅度的大小來控制某一列LED中發光的級數。
    3.整形電路
    整形電路的作用是將音頻信號Ui轉換成頻率相同的脈沖信號。圖12-73所示是一種整形電路。

                   
    電路中的Al是運算放大器,它的同相輸入端經Rl、R2、R4從+2V處得到一個基準電壓,這一基準電壓為0.2V。Al的反相輸入端由R3、Cl饋入輸入信號U。
    當Al的反相輸入端輸入電壓Ui小于0.2V的基準電壓時Al輸出高電平,當U大于0.2V時Al輸出低電平,如圖12-74所示,這樣將輸入電壓Ui轉換成脈沖電壓。很顯然,U的一個周期便有一個脈沖,說明Ui與U01的頻率相同。

                   
    4.微分電路和單穩態整形電路
    如圖12-75所示,電路中Cl和Rl構成微分電路。從整形電路輸出的脈沖信號Uo,加到這一微分電路中,經微分后的輸出信號為正、負尖頂脈沖,如圖12-74中Uo:波形所示,在Uo,脈沖的前沿得到正尖項脈沖,在Uo,脈沖的后沿得到負尖頂脈沖。這樣,經過微分電路后,脈沖信號形狀改變,但是Uol、U02的頻率沒有改變。

      
    從微分電路輸出的正、負尖項脈沖加到由運算放大器構成的單穩態整形電路中,由運算放大器Al等構成單穩態整形電路,A2為反相器。
    關于單穩態整形電路的工作原理說明下列幾點。
    (1)正、負尖項脈沖U02經C2耦合,一路加到VDI、C3構成的半波整流電路中,當U02為負尖頂脈沖時使VDI導通,經C3濾波,在C3上獲得一個負電壓。該負電壓經R3、R4分壓后加到了Al的反相輸入端,使Al在常態下輸出高電平。
    (2) C2送來的正、負尖項脈沖另一路經R2也加到Al的反相輸入端,當正尖頂脈沖出現時,Al輸出低電平,在正尖項脈沖作用后,經過一段時間(由R5和C4時間常數決定),Al輸出端由低電平重新回到高電平狀態,Al又輸出一個一定寬度的低電平脈沖(此低電平脈沖寬度由R5、C4電路時間常數決定)。
    (3)從Al輸出的脈沖加到A2進行反相,當有一個正尖頂脈沖時,A2便輸出一個等寬的正脈沖,如圖12-74所示波形中的U03。注意,U03脈沖的幅度相同、脈沖寬度相同,U03的頻率同輸入信號U一樣。
    5.積分電路
    積分電路由R6、VD2和C5構成,其中VD2起隔離作用,只讓A2輸出電壓加到C5上,而不讓C5上的電壓影響A2輸出端。這一積分電路對A2輸出的一連串等幅、等寬脈沖起平滑作用,如圖12-74所示波形中的U03、U04。當U03脈沖信號出現時對C5充電,脈沖消失后C5通過R7放電,使C5上的電壓能夠跟蹤U03脈沖信號的頻率變化。
    當U03脈沖較密集時(說明輸入信號“的頻率高),在C5上的電壓便高;當U03脈沖較疏時,在C5上的電壓較低。
    6.列驅動電路
    圖12-76所示是行驅動、列驅動、列選擇和LED矩陣電路,圖中只畫出5×5 LED矩陣及相關電路。

     
    列驅動電路由集成電路A2構成,這是一個常見的多級光柱式LED驅動電路。直流控制電壓U04加到Al的輸入端①腳,當U04較小肘A2的②腳首先輸出高電平,當U04增大后A2的③、④、⑤、⑥腳依次由低電平轉換成輸出高電平。
 (1)輸入信號Ui頻率較低時。U04較小,A2的②腳先輸出高電平。這一高電平經Rl加到驅動管VT1基極,VT1導通,使第一列的LED具備發光條件,此時輸入信號U同時加到行驅動電路A1輸入端①腳,根據此時輸入信號Ui幅度大小決定第一列中LED發光級數。
    Al的②腳首先輸出高電平,根據輸入信號Ui的大小Al的③、④、⑤、⑥腳依次從低電平輸出高電平,驅動各行LED發光指示。
    (2)輸入信號Ui頻率增高時。U04增大,除A2的②腳輸出高電平外,A2的③腳也輸出高電平,這一高電平經A2加到VT3基極,VT3導通,這樣第二列中的LED也具備發光條件,有多少級LED(行)發光仍由此時的輸入信號Ui幅度大小通過Al控制后決定。
    第二列LED發光指示的同時,由于A2的③腳輸出的高電平通過VD2加到了VT1的發射極,VT1發射極電壓升高,導致VT1截止,使第一列的LED不能發光。
    7.列選擇電路
    列選擇電路由電路中的三極管、二極管構成。這相當于前面介紹的光點式電平指示器使l~5列中始終只有一列LED在發光指示。
    由于接入VD2、VD4、VD6、VD8二極管,VI20150C當下~列LED發光時,VD2、VD4、VD6和VD8二極管便導通,使前一列LED驅動管截止。
    例如,當輸入信號Ui頻率比較高時,A2的②~⑤腳均輸出高電平,此時VD2、VD4和VD6均導通,分別使VT1、VT3、VT5截止,只有VT7導通,這樣只有第四列LED導通、發光,其他各列LED不能發光,達到列選擇的目的。


 


 

      頻壓法LED頻譜式電平指示器電路結構較簡單,缺點是指示精度不高。
    圖12-71所示是頻壓法LED頻譜式電平指示器方框圖。指示器件用LED矩陣,圖中為10×10形式。對LED矩陣的控創也分成行和列兩方面,其中行是由某一頻率信號大小來控制垂直方向LED發光級數,列是由瞬時輸入信號頻率來決定由哪一列LED發光、指示.

                
    1.混合和隔離電路
    這一電路的作用是將左、右聲道的音頻信號Ui(L)、Ui(R)混合成L+R信號,并與前級電路加以隔離,以防止前級電路與電平指示器之間相互影響。
    混合和隔離電路可以采用圖12-72所示電路完成。電路中,U(L)、U(R)分別經Rl和C1、R2和C2加到VT1基極混合,從其發射級輸出L+R信號。

                  
    由于VT1接成射極輸出器電路,因此VT1輸入阻抗高、輸出阻抗低,具有隔離的作用。
    2.行驅動器電路
    從混合和隔離電路輸出的L+R信號分成兩路:一路加到整形電路中,另一路加到行驅動電路中。這是一個普通的多級光柱式LED驅動電路,根據U信號幅度的大小來控制某一列LED中發光的級數。
    3.整形電路
    整形電路的作用是將音頻信號Ui轉換成頻率相同的脈沖信號。圖12-73所示是一種整形電路。

                   
    電路中的Al是運算放大器,它的同相輸入端經Rl、R2、R4從+2V處得到一個基準電壓,這一基準電壓為0.2V。Al的反相輸入端由R3、Cl饋入輸入信號U。
    當Al的反相輸入端輸入電壓Ui小于0.2V的基準電壓時Al輸出高電平,當U大于0.2V時Al輸出低電平,如圖12-74所示,這樣將輸入電壓Ui轉換成脈沖電壓。很顯然,U的一個周期便有一個脈沖,說明Ui與U01的頻率相同。

                   
    4.微分電路和單穩態整形電路
    如圖12-75所示,電路中Cl和Rl構成微分電路。從整形電路輸出的脈沖信號Uo,加到這一微分電路中,經微分后的輸出信號為正、負尖頂脈沖,如圖12-74中Uo:波形所示,在Uo,脈沖的前沿得到正尖項脈沖,在Uo,脈沖的后沿得到負尖頂脈沖。這樣,經過微分電路后,脈沖信號形狀改變,但是Uol、U02的頻率沒有改變。

      
    從微分電路輸出的正、負尖項脈沖加到由運算放大器構成的單穩態整形電路中,由運算放大器Al等構成單穩態整形電路,A2為反相器。
    關于單穩態整形電路的工作原理說明下列幾點。
    (1)正、負尖項脈沖U02經C2耦合,一路加到VDI、C3構成的半波整流電路中,當U02為負尖頂脈沖時使VDI導通,經C3濾波,在C3上獲得一個負電壓。該負電壓經R3、R4分壓后加到了Al的反相輸入端,使Al在常態下輸出高電平。
    (2) C2送來的正、負尖項脈沖另一路經R2也加到Al的反相輸入端,當正尖頂脈沖出現時,Al輸出低電平,在正尖項脈沖作用后,經過一段時間(由R5和C4時間常數決定),Al輸出端由低電平重新回到高電平狀態,Al又輸出一個一定寬度的低電平脈沖(此低電平脈沖寬度由R5、C4電路時間常數決定)。
    (3)從Al輸出的脈沖加到A2進行反相,當有一個正尖頂脈沖時,A2便輸出一個等寬的正脈沖,如圖12-74所示波形中的U03。注意,U03脈沖的幅度相同、脈沖寬度相同,U03的頻率同輸入信號U一樣。
    5.積分電路
    積分電路由R6、VD2和C5構成,其中VD2起隔離作用,只讓A2輸出電壓加到C5上,而不讓C5上的電壓影響A2輸出端。這一積分電路對A2輸出的一連串等幅、等寬脈沖起平滑作用,如圖12-74所示波形中的U03、U04。當U03脈沖信號出現時對C5充電,脈沖消失后C5通過R7放電,使C5上的電壓能夠跟蹤U03脈沖信號的頻率變化。
    當U03脈沖較密集時(說明輸入信號“的頻率高),在C5上的電壓便高;當U03脈沖較疏時,在C5上的電壓較低。
    6.列驅動電路
    圖12-76所示是行驅動、列驅動、列選擇和LED矩陣電路,圖中只畫出5×5 LED矩陣及相關電路。

     
    列驅動電路由集成電路A2構成,這是一個常見的多級光柱式LED驅動電路。直流控制電壓U04加到Al的輸入端①腳,當U04較小肘A2的②腳首先輸出高電平,當U04增大后A2的③、④、⑤、⑥腳依次由低電平轉換成輸出高電平。
 (1)輸入信號Ui頻率較低時。U04較小,A2的②腳先輸出高電平。這一高電平經Rl加到驅動管VT1基極,VT1導通,使第一列的LED具備發光條件,此時輸入信號U同時加到行驅動電路A1輸入端①腳,根據此時輸入信號Ui幅度大小決定第一列中LED發光級數。
    Al的②腳首先輸出高電平,根據輸入信號Ui的大小Al的③、④、⑤、⑥腳依次從低電平輸出高電平,驅動各行LED發光指示。
    (2)輸入信號Ui頻率增高時。U04增大,除A2的②腳輸出高電平外,A2的③腳也輸出高電平,這一高電平經A2加到VT3基極,VT3導通,這樣第二列中的LED也具備發光條件,有多少級LED(行)發光仍由此時的輸入信號Ui幅度大小通過Al控制后決定。
    第二列LED發光指示的同時,由于A2的③腳輸出的高電平通過VD2加到了VT1的發射極,VT1發射極電壓升高,導致VT1截止,使第一列的LED不能發光。
    7.列選擇電路
    列選擇電路由電路中的三極管、二極管構成。這相當于前面介紹的光點式電平指示器使l~5列中始終只有一列LED在發光指示。
    由于接入VD2、VD4、VD6、VD8二極管,VI20150C當下~列LED發光時,VD2、VD4、VD6和VD8二極管便導通,使前一列LED驅動管截止。
    例如,當輸入信號Ui頻率比較高時,A2的②~⑤腳均輸出高電平,此時VD2、VD4和VD6均導通,分別使VT1、VT3、VT5截止,只有VT7導通,這樣只有第四列LED導通、發光,其他各列LED不能發光,達到列選擇的目的。


 


 

相關技術資料
1-7頻壓法LED頻譜式電平指示器
相關IC型號
VI20150C
暫無最新型號

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