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频压法LED频谱式电平指示器

发布时间:2012/1/7 10:50:15 访问次数:3849

      频压法LED频谱式电平指示器电路结构较简单,缺点是指示精度不高。
    图12-71所示是频压法LED频谱式电平指示器方框图。指示器件用LED矩阵,图中为10×10形式。对LED矩阵的控创也分成行和列两方面,其中行是由某一频率信号大小来控制垂直方向LED发光级数,列是由瞬时输入信号频率来决定由哪一列LED发光、指示.

                
    1.混合和隔离电路
    这一电路的作用是将左、右声道的音频信号Ui(L)、Ui(R)混合成L+R信号,并与前级电路加以隔离,以防止前级电路与电平指示器之间相互影响。
    混合和隔离电路可以采用图12-72所示电路完成。电路中,U(L)、U(R)分别经Rl和C1、R2和C2加到VT1基极混合,从其发射级输出L+R信号。

                  
    由于VT1接成射极输出器电路,因此VT1输入阻抗高、输出阻抗低,具有隔离的作用。
    2.行驱动器电路
    从混合和隔离电路输出的L+R信号分成两路:一路加到整形电路中,另一路加到行驱动电路中。这是一个普通的多级光柱式LED驱动电路,根据U信号幅度的大小来控制某一列LED中发光的级数。
    3.整形电路
    整形电路的作用是将音频信号Ui转换成频率相同的脉冲信号。图12-73所示是一种整形电路。

                   
    电路中的Al是运算放大器,它的同相输入端经Rl、R2、R4从+2V处得到一个基准电压,这一基准电压为0.2V。Al的反相输入端由R3、Cl馈入输入信号U。
    当Al的反相输入端输入电压Ui小于0.2V的基准电压时Al输出高电平,当U大于0.2V时Al输出低电平,如图12-74所示,这样将输入电压Ui转换成脉冲电压。很显然,U的一个周期便有一个脉冲,说明Ui与U01的频率相同。

                   
    4.微分电路和单稳态整形电路
    如图12-75所示,电路中Cl和Rl构成微分电路。从整形电路输出的脉冲信号Uo,加到这一微分电路中,经微分后的输出信号为正、负尖顶脉冲,如图12-74中Uo:波形所示,在Uo,脉冲的前沿得到正尖项脉冲,在Uo,脉冲的后沿得到负尖顶脉冲。这样,经过微分电路后,脉冲信号形状改变,但是Uol、U02的频率没有改变。

      
    从微分电路输出的正、负尖项脉冲加到由运算放大器构成的单稳态整形电路中,由运算放大器Al等构成单稳态整形电路,A2为反相器。
    关于单稳态整形电路的工作原理说明下列几点。
    (1)正、负尖项脉冲U02经C2耦合,一路加到VDI、C3构成的半波整流电路中,当U02为负尖顶脉冲时使VDI导通,经C3滤波,在C3上获得一个负电压。该负电压经R3、R4分压后加到了Al的反相输入端,使Al在常态下输出高电平。
    (2) C2送来的正、负尖项脉冲另一路经R2也加到Al的反相输入端,当正尖顶脉冲出现时,Al输出低电平,在正尖项脉冲作用后,经过一段时间(由R5和C4时间常数决定),Al输出端由低电平重新回到高电平状态,Al又输出一个一定宽度的低电平脉冲(此低电平脉冲宽度由R5、C4电路时间常数决定)。
    (3)从Al输出的脉冲加到A2进行反相,当有一个正尖顶脉冲时,A2便输出一个等宽的正脉冲,如图12-74所示波形中的U03。注意,U03脉冲的幅度相同、脉冲宽度相同,U03的频率同输入信号U一样。
    5.积分电路
    积分电路由R6、VD2和C5构成,其中VD2起隔离作用,只让A2输出电压加到C5上,而不让C5上的电压影响A2输出端。这一积分电路对A2输出的一连串等幅、等宽脉冲起平滑作用,如图12-74所示波形中的U03、U04。当U03脉冲信号出现时对C5充电,脉冲消失后C5通过R7放电,使C5上的电压能够跟踪U03脉冲信号的频率变化。
    当U03脉冲较密集时(说明输入信号“的频率高),在C5上的电压便高;当U03脉冲较疏时,在C5上的电压较低。
    6.列驱动电路
    图12-76所示是行驱动、列驱动、列选择和LED矩阵电路,图中只画出5×5 LED矩阵及相关电路。

     
    列驱动电路由集成电路A2构成,这是一个常见的多级光柱式LED驱动电路。直流控制电压U04加到Al的输入端①脚,当U04较小肘A2的②脚首先输出高电平,当U04增大后A2的③、④、⑤、⑥脚依次由低电平转换成输出高电平。
 (1)输入信号Ui频率较低时。U04较小,A2的②脚先输出高电平。这一高电平经Rl加到驱动管VT1基极,VT1导通,使第一列的LED具备发光条件,此时输入信号U同时加到行驱动电路A1输入端①脚,根据此时输入信号Ui幅度大小决定第一列中LED发光级数。
    Al的②脚首先输出高电平,根据输入信号Ui的大小Al的③、④、⑤、⑥脚依次从低电平输出高电平,驱动各行LED发光指示。
    (2)输入信号Ui频率增高时。U04增大,除A2的②脚输出高电平外,A2的③脚也输出高电平,这一高电平经A2加到VT3基极,VT3导通,这样第二列中的LED也具备发光条件,有多少级LED(行)发光仍由此时的输入信号Ui幅度大小通过Al控制后决定。
    第二列LED发光指示的同时,由于A2的③脚输出的高电平通过VD2加到了VT1的发射极,VT1发射极电压升高,导致VT1截止,使第一列的LED不能发光。
    7.列选择电路
    列选择电路由电路中的三极管、二极管构成。这相当于前面介绍的光点式电平指示器使l~5列中始终只有一列LED在发光指示。
    由于接入VD2、VD4、VD6、VD8二极管,VI20150C当下~列LED发光时,VD2、VD4、VD6和VD8二极管便导通,使前一列LED驱动管截止。
    例如,当输入信号Ui频率比较高时,A2的②~⑤脚均输出高电平,此时VD2、VD4和VD6均导通,分别使VT1、VT3、VT5截止,只有VT7导通,这样只有第四列LED导通、发光,其他各列LED不能发光,达到列选择的目的。


 


 

      频压法LED频谱式电平指示器电路结构较简单,缺点是指示精度不高。
    图12-71所示是频压法LED频谱式电平指示器方框图。指示器件用LED矩阵,图中为10×10形式。对LED矩阵的控创也分成行和列两方面,其中行是由某一频率信号大小来控制垂直方向LED发光级数,列是由瞬时输入信号频率来决定由哪一列LED发光、指示.

                
    1.混合和隔离电路
    这一电路的作用是将左、右声道的音频信号Ui(L)、Ui(R)混合成L+R信号,并与前级电路加以隔离,以防止前级电路与电平指示器之间相互影响。
    混合和隔离电路可以采用图12-72所示电路完成。电路中,U(L)、U(R)分别经Rl和C1、R2和C2加到VT1基极混合,从其发射级输出L+R信号。

                  
    由于VT1接成射极输出器电路,因此VT1输入阻抗高、输出阻抗低,具有隔离的作用。
    2.行驱动器电路
    从混合和隔离电路输出的L+R信号分成两路:一路加到整形电路中,另一路加到行驱动电路中。这是一个普通的多级光柱式LED驱动电路,根据U信号幅度的大小来控制某一列LED中发光的级数。
    3.整形电路
    整形电路的作用是将音频信号Ui转换成频率相同的脉冲信号。图12-73所示是一种整形电路。

                   
    电路中的Al是运算放大器,它的同相输入端经Rl、R2、R4从+2V处得到一个基准电压,这一基准电压为0.2V。Al的反相输入端由R3、Cl馈入输入信号U。
    当Al的反相输入端输入电压Ui小于0.2V的基准电压时Al输出高电平,当U大于0.2V时Al输出低电平,如图12-74所示,这样将输入电压Ui转换成脉冲电压。很显然,U的一个周期便有一个脉冲,说明Ui与U01的频率相同。

                   
    4.微分电路和单稳态整形电路
    如图12-75所示,电路中Cl和Rl构成微分电路。从整形电路输出的脉冲信号Uo,加到这一微分电路中,经微分后的输出信号为正、负尖顶脉冲,如图12-74中Uo:波形所示,在Uo,脉冲的前沿得到正尖项脉冲,在Uo,脉冲的后沿得到负尖顶脉冲。这样,经过微分电路后,脉冲信号形状改变,但是Uol、U02的频率没有改变。

      
    从微分电路输出的正、负尖项脉冲加到由运算放大器构成的单稳态整形电路中,由运算放大器Al等构成单稳态整形电路,A2为反相器。
    关于单稳态整形电路的工作原理说明下列几点。
    (1)正、负尖项脉冲U02经C2耦合,一路加到VDI、C3构成的半波整流电路中,当U02为负尖顶脉冲时使VDI导通,经C3滤波,在C3上获得一个负电压。该负电压经R3、R4分压后加到了Al的反相输入端,使Al在常态下输出高电平。
    (2) C2送来的正、负尖项脉冲另一路经R2也加到Al的反相输入端,当正尖顶脉冲出现时,Al输出低电平,在正尖项脉冲作用后,经过一段时间(由R5和C4时间常数决定),Al输出端由低电平重新回到高电平状态,Al又输出一个一定宽度的低电平脉冲(此低电平脉冲宽度由R5、C4电路时间常数决定)。
    (3)从Al输出的脉冲加到A2进行反相,当有一个正尖顶脉冲时,A2便输出一个等宽的正脉冲,如图12-74所示波形中的U03。注意,U03脉冲的幅度相同、脉冲宽度相同,U03的频率同输入信号U一样。
    5.积分电路
    积分电路由R6、VD2和C5构成,其中VD2起隔离作用,只让A2输出电压加到C5上,而不让C5上的电压影响A2输出端。这一积分电路对A2输出的一连串等幅、等宽脉冲起平滑作用,如图12-74所示波形中的U03、U04。当U03脉冲信号出现时对C5充电,脉冲消失后C5通过R7放电,使C5上的电压能够跟踪U03脉冲信号的频率变化。
    当U03脉冲较密集时(说明输入信号“的频率高),在C5上的电压便高;当U03脉冲较疏时,在C5上的电压较低。
    6.列驱动电路
    图12-76所示是行驱动、列驱动、列选择和LED矩阵电路,图中只画出5×5 LED矩阵及相关电路。

     
    列驱动电路由集成电路A2构成,这是一个常见的多级光柱式LED驱动电路。直流控制电压U04加到Al的输入端①脚,当U04较小肘A2的②脚首先输出高电平,当U04增大后A2的③、④、⑤、⑥脚依次由低电平转换成输出高电平。
 (1)输入信号Ui频率较低时。U04较小,A2的②脚先输出高电平。这一高电平经Rl加到驱动管VT1基极,VT1导通,使第一列的LED具备发光条件,此时输入信号U同时加到行驱动电路A1输入端①脚,根据此时输入信号Ui幅度大小决定第一列中LED发光级数。
    Al的②脚首先输出高电平,根据输入信号Ui的大小Al的③、④、⑤、⑥脚依次从低电平输出高电平,驱动各行LED发光指示。
    (2)输入信号Ui频率增高时。U04增大,除A2的②脚输出高电平外,A2的③脚也输出高电平,这一高电平经A2加到VT3基极,VT3导通,这样第二列中的LED也具备发光条件,有多少级LED(行)发光仍由此时的输入信号Ui幅度大小通过Al控制后决定。
    第二列LED发光指示的同时,由于A2的③脚输出的高电平通过VD2加到了VT1的发射极,VT1发射极电压升高,导致VT1截止,使第一列的LED不能发光。
    7.列选择电路
    列选择电路由电路中的三极管、二极管构成。这相当于前面介绍的光点式电平指示器使l~5列中始终只有一列LED在发光指示。
    由于接入VD2、VD4、VD6、VD8二极管,VI20150C当下~列LED发光时,VD2、VD4、VD6和VD8二极管便导通,使前一列LED驱动管截止。
    例如,当输入信号Ui频率比较高时,A2的②~⑤脚均输出高电平,此时VD2、VD4和VD6均导通,分别使VT1、VT3、VT5截止,只有VT7导通,这样只有第四列LED导通、发光,其他各列LED不能发光,达到列选择的目的。


 


 

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