数字显示测量音频功率毕业设计.docVIP

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(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。任何情况下，折合到输入端的失调电压小于10μV。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，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KM＝0.1(V－1)，高频信号uC(t)＝4cosωCt (V)低频信号uΩ(t)＝5cosΩt (V)， 其中ωCΩ。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。 uo＝KM uΩ(t) uC(t) ＝cos (ωC＋Ω)t