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数字显示测量音频电功率毕业设计.doc

上传人:无敌 文档编号:649559 上传时间:2018-04-16 格式:DOC 页数:30 大小:1.12MB
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1、毕业设计数字显示测量音频电功率第一章 绪 论1.1 引言目前,对音频电功率进行测量的主要方法有 3 类:一是通过测量负载(扬声器) 两端电压的方式估算出功率。测量设备简单,但通常是依靠峰值检波或均值检波法来标定正弦有效值,只适用于正弦信号功率量,不能真实测量音乐、语音等复杂信号的实际功率;二是使用真有效值电压表或真有效值音频电功率计,不依赖于信号种类而对音频功率进行准确测量,但这离不开价格较昂贵的专用设备。三是主要用于工频电力系统的电功率数字化采样测量方法,软硬件结合完成所要求的运算和量,准确度好,但工作频率不高,系统复杂,成本较高。由于 3 种方案各自的特点,很难将上述测量方法应用到音频设备

2、(如功率放大器)中去实现 (从直流到)音频范围的电功率测量。本设计通过检测负载电流与电压的乘积信号来测量电功率,该测量方法与负载产生的相移无关,不依赖于负载阻抗的变化,以有效值方式实现了有功功率的数字化测量本设计利用模拟乘法器 MC1495 和数字电压表电路 ICL1707调试开关进行设计。第二章 应用各元件介绍2.1 ICL1707 集成电路ICL7107 是一块应用非常广泛的集成电路。它包含 3 1/2 位数字 A/D 转换器,可直接驱动 LED 数码管,内部设有参考电压、独立模拟开关、逻辑控制、显示驱动、自动调零功能等。这里我们介绍一种她的典型应用电路-数字电压表的制作。其电路如附图。制

3、作时,数字显示用的数码管为共阳型,2K 可调电阻最好选用多圈电阻,分压电阻选用误差较小的金属膜电阻,其它器件选用正品即可。该电路稍加改造,还可演变出很多电路,如数显电流表、数显温度计等.2.1.1 管脚排列及极限参数图 2.1 ICL7107 管脚表 2.1 极限参数2.1.2 自动校零阶段在自动校零阶段做三件事情。第一,内部高端输入和低端输入与外部管脚脱开,在内部与模拟公共脚短接。第二,参考电容充电到参考电压值。第三,围绕整个系统形成一个闭回路,对自动校零电容 CAZ 进行充电,以及补偿缓冲放大器、积分器和比较器的失调电压。由于比较器包含在回路中,因此自动校零的精度仅受限于系统噪声。任何情况

4、下,折合到输入端的失调电压小于 10V。2.1.2 信号积分阶段1.2.4 在信号积分阶段,自动校零回路断开,内部短接点也脱开,内部高端输入和低端输入与外部管脚相连。转换器将 IN HI 和 IN LO 之间输入的差动输入电压进行一固定时间的积分,此差动输入电压可以在一很宽的共模范围内:与正、负电源的差距各为 1V 之内。另一方面,若该输入信号相对与转换器的电源电压没有回转,可将 IN LO 连接到模拟公共端上,以建立正确的共模电压。在此积分阶段的最后,积分信号的剂型也已经确定了。2.1.3 反向积分阶段最后一个阶段就是反向积分阶段。低端输入在芯片内部连接到模拟公共端,高端输入通过先前以充电的

5、参考电容进行连接,内部电路能使电容的极性正确地连接以确保积分器的输出能回到零。积分器的输出回到零的时间正比于输入信号的大小。对应的数字输出为:显示值=1000 VN/VREF.2.1.4 差动输入输入端能承受输入放大器允许的共模电压范围内的差动电压。即在比正电源低 0.5V 和不比负电源高 1V 的范围。在此范围内,电路有 86dB 的共模抑制比。然而必须注意的是积分器的输出不能进入饱和区,一种最坏的情况可能是在输入端有一接近满量程的负向差动电压,同时又有一个较大的共模正向电压,负向的差动电压使得积分器的输出向正方向走,而此时积分器输出的正向摆幅又被正向共模电压所挤占,在这种严格的应用条件下,

6、可适当地牺牲一些精度,将积分器的输出电压摆幅降低到低于所推荐的 2V 满量程。积分器的输出可以在比正电源低0.3V 或比负电源高 0.3V 的范围内摆动而不影响线性度。2.1.5 差动参考源参考电压能够在转换器的电源电压范围内的任意位置上产生。共模误差的主要来源是翻转电压,这是由于参考电容对其接点上的分布电容充电或放电而造成的。如果有一较大的共模电压,在正电压输入下进行反向积分时,参考电容会得以充电(电压增加) 。反之,在负电压输入下进行反向积分时,参考电容会失去电荷。这种由于正负输入电压而在参考电容上造成的电压差异会导致翻转误差。2.2 MC1495 乘法器Mc1495 是宽带线性四象限乘法

7、器该 mc1495 是专为使用的情况下输出是一个线性产品两个输入电压。最大的多功能性,是保证让用户选择的水平转移的方法,典型应用包括:乘,除平方根,意味着广场,相位检测器。图 2.2 MC1495 乘法器的管脚引线排图 2.2 示电路,设 KM0.1(V1),高频信号 uC(t)4cos Ct (V)低频信号 u(t)5cos t (V), 其中 C。图 2.3 乘法器其输出电压 u0,并画出 uo 的波形图及振幅频谱图。uoKM u(t) uC(t)cos ( C)tcos ( C)t cos2(fC F)tcos2(fCF)tXYuc uOKMuXYu +-+(其中:fC= C/2、F=

8、/2) ( 2.1) 2.4 LED 数码管显示原理(led 数码管的工作原理)LED 数码管分共阳极与共阴极两种,其工作特点是,当笔段电极接低电平,公共阳极接高电平时,相应笔段可以发光。共阴极 LED 数码管则与之相反,它是将发光二极管的阴极(负极)短接后作为公共阴极。当驱动信号为高电平、 端接低电平时,才能发光。LED 的输出光谱决定其发光颜色以及光辐射纯度,也反映出半导体材料的特性。常见管芯材料有磷化镓(GaP) 、砷化镓(GaAs)、磷砷化镓(GaAsP)、氮化镓(GaN) 等,其中氮化镓可发蓝光。发光颜色不仅与管芯材料有关,还与所掺杂质有关,因此用同一种管芯材料可以制成发出红、橙、黄

9、、绿等不同颜色的数码管。其他颜色 LED 数码管的光谱曲线形状与之相似,仅入,值不同。LED 数码管的产品中,以发红光、绿光的居多、这两种颜色也比较醒目。LED 数码管等效于多只具有发光性能的 PN 结。当 PN 结导通时,依靠少数载流子的注人及随后的复合而辐射发光,其伏安特性与普通二极管相似。在正向导通之前,正向电流近似于零,笔段不发光。当电压超过开启电压时,电流就急剧上升,笔段发光。因此 LED 数码管属于电流控制型器件,其发光亮度 L(单位是 cdm2)与正向电流 IF 有关,用公式表示:L=KIF 即亮度与正向电流成正比。 LED 的正向电压U,则与正向电流以及管芯材料有关。使用 LE

10、D 数码管时,工作电流一般选 10mA 左右段,既保证亮度适中,又不会损坏器件。a b c d e f g h f图 2.4LED 数码管原理图这里是用的共阳极的 LED 数码管,共阳就是 7 段的显示字码共用一个电源的正。led 数码管原理图示意:a b c d e f g h3.8VTi图 2.5 数码管内部结构从图 2.4 可以看出,要是数码管显示数字,有两个条件:1、是要在 VT 端(3/8 脚)加正电源;2、要使(a,b,c,d,e,f,g,dp) 端接低电平或“0” 电平。这样才能显示的。一般刚接触数码显示的网友搞不清字段和编码的关系,要看硬件的电路的组成的,其实这里的实验板上的数

11、码显示是用 P0 口驱动的,原理图可以参阅实验板的网页,其计算的方法如下,供参考:例:如要显示“0” ,则要 a,b,c,d,e,f 六个字段亮就显示“0”了,而 g 和 dp 字段不亮;这样只要向 P0 口送出相应的代码即可,编码方法如下表 2.2:表 2.2 编码方法程序使用时,只需将显示数字所对应的编码送 P0 口,然后打开相应的数码管显示位的电源控制即可显示相应的字符;实验板载程序如下供参考:ORG 0000Hajmp startorg0030hstart: mov sp,#60h;mov P0,#0A4H;/将数字 2 的编码送 P0 口CLR P2.0;/打开第一位数码管的显示电源

12、ACALL D1MS;/调用延时 1MS 子程序SETB P2.0;/显示 1MS 后关第一位数码管显示MOV P0,#0B0H;/数字 3 的编码CLR P2.1;/打开第二位数码管的显示电源ACALL D1MS;/调用延时 1MS 子程序SETB P2.1;/显示 1MS 后关第二位数码管显示MOV P0,#99H;/数字 4 的编码CLR P2.2;/打开第三位数码管的显示电源ACALL D1MS;/调用延时 1MS 子程序SETB P2.2;/显示 1MS 后关第三位数码管显示MOV P0,#92H;/数字 5 的编码CLR P2.3;/打开第四位数码管的显示电源ACALL D1MS;/调用延时 1MS 子程序SETB P2.3;/显示 1MS 后关第四位数码管显示AJMP start;/返回从第一位显示循环/1MS 延时子程序 1MS 延时(按 12MHZ 算)D1MS: MOV R7,#80DJNZ R7,$RETEND ;

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