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动态扫描式LED频谱式电平指示器

发布时间:2012/1/7 10:40:10 访问次数:5579

      LED频谱式电平指示器是一种新型信号电平指示器,它与前面介绍的几种电平指示器最大的不同是,能对音频信号的若干频段信号幅度大小进行分别显示。
    常见的是10×10型频谱式电平指示器,它能对音频信号范围内的10频率点信号分成10个等级进行幅度显示,能瞬时显示音频信号的能量分布状态,同时也美化了面板的布置,所以在中、高档音响设备中有着广泛的应用。
    LED频谱式电平指示器按工作原理划分主要有下列3种。
    (1)动态扫描式LED频谱式电平指示器。P87C54SBBB 这种电平指示器电路又分瞬时电平指示和具有短暂记忆功能的瞬时电平指示器两种。
    (2)频压法LED频谱式电平指示器。按照频谱式电平指示器的行、列数目划分,主要有10列×10行形式和7列×10行形式等。10×10形式中共有10个频率点分10挡电平大小指示,是目前常见的一种。7 x 10形式中只有7个频率点分10挡电平大小指示。
    (3)全发光式指示器。这种指示器电路工作原理最简单,基本上同多级LED光柱式电平指示器一样。
    图12-66所示是动态扫描式LED频谱式电平指示器的方框图,这是一个7×10形式酌电平指示器。电路中,整个电平指示器由混合器、7个分频器、7只整流二极管VD1~VD7、7个电子开关、时钟及脉冲分配器、LED驱动器和7×10形式的LED矩阵显示器构成。
        

       

       采用动态扫描方式是为了降低电源消耗。如果让7×10(70只)LED同时发光,对电源的消耗很大。
    1.混合器
    混合器电路的作用是将左、右声道音频信号U(L)、U(R)混合后加以放大,其输出信号送到7个分频器电路的输入端。
    2.分频器
    分频器电路的作用是,在音频信号中取出相应频率的音频信号,例如1kHz分频器可让音频信号中的1kHz信号通过(其他频率信号不能通过),加到电子开关S4中。
    在7×10形式的指示器中共有7个不同频率的分频器,而在10×10形式的指示器中则有10个不同频率的分频器。
    分频器实际上是一个带通滤波器。图12-67所示是由运算放大器Al构成的有源带通滤波器电路。滤波器的工作频率由阻容元件参数决定,选取不同的RC参数可以获得不同的工作频率。当音频信号输入这一带通滤波器时,只有工作频率附近很窄频带内的信号能够通过这一滤波器,其他信号不能通过,达到了从音频信号中取出某一特定频率信号的目的。

                 
    3.整流电路
    从各分频器输出的信号,是特定频率点的音频信号,这一信号送到各自的整流二极管中,将音频信号转换成直流电压,然后加到各自的电子开关输入端。
    4.电子开关电路
    各个分频器电路中都设有一个电子开关,图12-66所示方框图中共有7只电子开关,它们的输出端并联,其输出信号送到LED驱动器中。
    每个电子开关受脉冲分配器控制,当某只电子开关接通时,它对应的分频器输出信号,经整流和电子开关,加到LED驱动器输入端。
    电子开关一般采用集成电路电子开关,如CD4066等。
    5.时钟电路
    时钟电路用来产生约lkHz的时钟脉冲信号,供给脉冲分配器。
    6.脉冲分配器
    脉冲分配器的作用是用来分配脉冲,送入的时钟脉冲经脉冲分配器后,按顺序轮流给S1~S7和1~7列LED输出脉冲,先给S1和第一列LED输出正脉冲,使S1接通和第一列LED具备发光工作条件,此时其他各开关和各列LED处于断开和不工作状态。
    第二个时钟脉冲经过S2和第二列LED,使S2接通和第二列LED具备发光条件,其他各开关(包括S1)和各列(包括第一列)均处
于断开和不工作状态。
    这样,每有一个时钟脉冲输出便依次有一个电子开关和一列LED导通、发光指示,并且这种转换在时钟脉冲作用下不断循环往复。
    脉冲分配器可以采用集成电路CD4017,它共有16根引脚,其引脚作用说明见表12-7。

                   

      7.LED驱动器
    LED驱动器与普通多级LED光柱式电平指示器的驱动电路一样,它的输出信号用来控制和驱动每一列的1~10行LED发光的行数多少。当输入信号较大时,某一列发光的行数便多,反之则少。
    8.LED矩阵电路
    用图12-68所示5×5 LED矩阵电路来说明其工作原理。电路中,每一行中各LED由LED驱动器的一个输出端控制,每一列的LED由相应的电子开关管控制,而每只电子开关管由脉冲分配器相应输出引脚控制。

                     
    LED矩阵电路是一个显示组合器件,其工作原理是:当VT1导通时使第一列LED具导通、发光的条件,LED驱动器控制着第一列中5只(行)LED的发光级数。然后,轮到VT2导通,使第二列中LED具备发光条件,由LED驱动器决定第二列的LED发光级数,其他各列的LED发光级数控制情况同上。
    9.电路分析
    (1)混合器。如图12-69所示,左、右声道音频信号送入混合器后,其输出信号为L+R信号,送到各分频器的输入端,由各分频器取出相应频率信号,例如Al是60Hz的带通滤波器,所以Al输出60Hz音频信号。

                  
    (2)整流电路。图12-70所示是60Hz整流电路,以此为例说明整流电路工作原理。每个分频器输出的各频率音频信号经各自的整流电路,转换成表征音频信号大小的直流电压,加  号频率来决定由哪一列LED发光、指示。到各自的电子开关输入端。

                      
   (3)列扫描电路。如图12-66所示,时钟及脉冲分配器控制各电子开关和LED矩阵中的各列LED,设输出脉冲使电子开关S5接通,同时LED矩阵中的第五列LED也具备导通条件,这样,2.5kHz音频信号经VD5整流后的直流电压,由S5加到LED驱动器中,根据这一时刻2.5kHz音频信号的大小,由LED驱动器决定第五列LED有多行发光指示。
    接着,在脉冲分配器的作用下S6开关接通,同时使第六列LED具备导通、发光条件,此时LED驱动器输入的是6kHz信号,控制第六列LED发光级数。
    接下来脉冲分配器输出脉冲使S7接通和使第七列LED具备导通、发光条件。在扫描完第七列LED后,重新回到扫描第一列及使Sl接通。


 


 


 

      LED频谱式电平指示器是一种新型信号电平指示器,它与前面介绍的几种电平指示器最大的不同是,能对音频信号的若干频段信号幅度大小进行分别显示。
    常见的是10×10型频谱式电平指示器,它能对音频信号范围内的10频率点信号分成10个等级进行幅度显示,能瞬时显示音频信号的能量分布状态,同时也美化了面板的布置,所以在中、高档音响设备中有着广泛的应用。
    LED频谱式电平指示器按工作原理划分主要有下列3种。
    (1)动态扫描式LED频谱式电平指示器。P87C54SBBB 这种电平指示器电路又分瞬时电平指示和具有短暂记忆功能的瞬时电平指示器两种。
    (2)频压法LED频谱式电平指示器。按照频谱式电平指示器的行、列数目划分,主要有10列×10行形式和7列×10行形式等。10×10形式中共有10个频率点分10挡电平大小指示,是目前常见的一种。7 x 10形式中只有7个频率点分10挡电平大小指示。
    (3)全发光式指示器。这种指示器电路工作原理最简单,基本上同多级LED光柱式电平指示器一样。
    图12-66所示是动态扫描式LED频谱式电平指示器的方框图,这是一个7×10形式酌电平指示器。电路中,整个电平指示器由混合器、7个分频器、7只整流二极管VD1~VD7、7个电子开关、时钟及脉冲分配器、LED驱动器和7×10形式的LED矩阵显示器构成。
        

       

       采用动态扫描方式是为了降低电源消耗。如果让7×10(70只)LED同时发光,对电源的消耗很大。
    1.混合器
    混合器电路的作用是将左、右声道音频信号U(L)、U(R)混合后加以放大,其输出信号送到7个分频器电路的输入端。
    2.分频器
    分频器电路的作用是,在音频信号中取出相应频率的音频信号,例如1kHz分频器可让音频信号中的1kHz信号通过(其他频率信号不能通过),加到电子开关S4中。
    在7×10形式的指示器中共有7个不同频率的分频器,而在10×10形式的指示器中则有10个不同频率的分频器。
    分频器实际上是一个带通滤波器。图12-67所示是由运算放大器Al构成的有源带通滤波器电路。滤波器的工作频率由阻容元件参数决定,选取不同的RC参数可以获得不同的工作频率。当音频信号输入这一带通滤波器时,只有工作频率附近很窄频带内的信号能够通过这一滤波器,其他信号不能通过,达到了从音频信号中取出某一特定频率信号的目的。

                 
    3.整流电路
    从各分频器输出的信号,是特定频率点的音频信号,这一信号送到各自的整流二极管中,将音频信号转换成直流电压,然后加到各自的电子开关输入端。
    4.电子开关电路
    各个分频器电路中都设有一个电子开关,图12-66所示方框图中共有7只电子开关,它们的输出端并联,其输出信号送到LED驱动器中。
    每个电子开关受脉冲分配器控制,当某只电子开关接通时,它对应的分频器输出信号,经整流和电子开关,加到LED驱动器输入端。
    电子开关一般采用集成电路电子开关,如CD4066等。
    5.时钟电路
    时钟电路用来产生约lkHz的时钟脉冲信号,供给脉冲分配器。
    6.脉冲分配器
    脉冲分配器的作用是用来分配脉冲,送入的时钟脉冲经脉冲分配器后,按顺序轮流给S1~S7和1~7列LED输出脉冲,先给S1和第一列LED输出正脉冲,使S1接通和第一列LED具备发光工作条件,此时其他各开关和各列LED处于断开和不工作状态。
    第二个时钟脉冲经过S2和第二列LED,使S2接通和第二列LED具备发光条件,其他各开关(包括S1)和各列(包括第一列)均处
于断开和不工作状态。
    这样,每有一个时钟脉冲输出便依次有一个电子开关和一列LED导通、发光指示,并且这种转换在时钟脉冲作用下不断循环往复。
    脉冲分配器可以采用集成电路CD4017,它共有16根引脚,其引脚作用说明见表12-7。

                   

      7.LED驱动器
    LED驱动器与普通多级LED光柱式电平指示器的驱动电路一样,它的输出信号用来控制和驱动每一列的1~10行LED发光的行数多少。当输入信号较大时,某一列发光的行数便多,反之则少。
    8.LED矩阵电路
    用图12-68所示5×5 LED矩阵电路来说明其工作原理。电路中,每一行中各LED由LED驱动器的一个输出端控制,每一列的LED由相应的电子开关管控制,而每只电子开关管由脉冲分配器相应输出引脚控制。

                     
    LED矩阵电路是一个显示组合器件,其工作原理是:当VT1导通时使第一列LED具导通、发光的条件,LED驱动器控制着第一列中5只(行)LED的发光级数。然后,轮到VT2导通,使第二列中LED具备发光条件,由LED驱动器决定第二列的LED发光级数,其他各列的LED发光级数控制情况同上。
    9.电路分析
    (1)混合器。如图12-69所示,左、右声道音频信号送入混合器后,其输出信号为L+R信号,送到各分频器的输入端,由各分频器取出相应频率信号,例如Al是60Hz的带通滤波器,所以Al输出60Hz音频信号。

                  
    (2)整流电路。图12-70所示是60Hz整流电路,以此为例说明整流电路工作原理。每个分频器输出的各频率音频信号经各自的整流电路,转换成表征音频信号大小的直流电压,加  号频率来决定由哪一列LED发光、指示。到各自的电子开关输入端。

                      
   (3)列扫描电路。如图12-66所示,时钟及脉冲分配器控制各电子开关和LED矩阵中的各列LED,设输出脉冲使电子开关S5接通,同时LED矩阵中的第五列LED也具备导通条件,这样,2.5kHz音频信号经VD5整流后的直流电压,由S5加到LED驱动器中,根据这一时刻2.5kHz音频信号的大小,由LED驱动器决定第五列LED有多行发光指示。
    接着,在脉冲分配器的作用下S6开关接通,同时使第六列LED具备导通、发光条件,此时LED驱动器输入的是6kHz信号,控制第六列LED发光级数。
    接下来脉冲分配器输出脉冲使S7接通和使第七列LED具备导通、发光条件。在扫描完第七列LED后,重新回到扫描第一列及使Sl接通。


 


 


 

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