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正文內(nèi)容

數(shù)字顯示測量音頻電功率畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2024-10-02 12:05 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 資料及設(shè)計(jì)要求。 ICL7107 是 A/ D 轉(zhuǎn)換器,能直接驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管,其顯示數(shù) N 和輸入電壓 VIN 之間的關(guān)系是 ( ) 說明數(shù)碼管顯示的數(shù)字正比于負(fù)載有功功率,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的。 可通過 RP5 調(diào)節(jié) ICL7107 的 36 腳參考電壓 VRFF,來對該功率計(jì)進(jìn)行定標(biāo)。當(dāng)采用 177。5 V為 ICL7107 供電時(shí),要求 VIN V,前述VIN(max)=2V 完全滿足要求。此時(shí)調(diào)節(jié) RP5 使 VREF 大約為 2 V時(shí), 4位 LED 數(shù)碼管將 顯示 “1000”,正確選擇小數(shù)點(diǎn)位,此即代表電功率為。 調(diào)試 電路中所有電位器均使用精密多圈電位器,安裝并檢查電路連接無誤后,按如下過程調(diào)節(jié): (1) 乘法器 X 輸入端直流偏置調(diào)節(jié):在 MC1495 的 Y 輸入端 4 腳接入 kHz, V(PP)正弦波,將 X 輸入端 9 腳接地,調(diào)節(jié) RP1,使示波器在運(yùn)放 LM741 輸出端 6 腳觀察到的波形幅度盡量接近零。 (2) 乘法器 Y 輸入端直流偏置調(diào)節(jié):在 MC1495 的 X 輸入端 9 腳接 kHz, V(PP)正弦波, Y 輸人端 4 腳接地,調(diào)節(jié) RP2, 使運(yùn)放 LM741的輸出端 6 腳波形幅度盡量接近零。 (3) 運(yùn)放輸出平衡調(diào)節(jié):將 MC1495 的 X 輸入端 9 腳和 Y 輸入端 4腳接地,調(diào)節(jié) RP4,使運(yùn)放 LM741 的輸出端 6 腳直流電位為零 (LED 數(shù)碼管也將顯示零,該步驟實(shí)際是功率計(jì)調(diào)零 )。 (4) 乘法器增益系數(shù)調(diào)節(jié):依據(jù)式 (3),在 MC1495 的 X 輸入端 9腳接入 V直流電壓,在 Y輸入端 4 腳接入 V直流電壓,調(diào)節(jié) RP3,使運(yùn)放 LM741 的輸出端 6 腳直流電壓為 V(與此對應(yīng) VIN=2 V)。 (5) A/ D 轉(zhuǎn)換器的初步定標(biāo):在步驟 (4)的基礎(chǔ)上調(diào)節(jié) RP5,使 4位 LED 數(shù)碼管顯示 “1000”。 根據(jù)需要,重復(fù) (1)~ (5)的步驟。 (6) A/ D 轉(zhuǎn)換器的準(zhǔn)確定標(biāo):本電路采用直接耦合,直流電壓和電流便于準(zhǔn)確測量,故采用直流信號(hào)對系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確定標(biāo)。 選擇 RLoad= Ω,耗散功率大于 100 W 的假負(fù)載,對取樣電阻Rsense 的要求是耗散功率大于 5 W,穩(wěn)定性好。測試時(shí) UL 接直流穩(wěn)壓電源,用數(shù)字電壓表和電流表分別同時(shí)測量假負(fù)載 RLoad 的電壓 UL 和電流 IL,在 UL= (約 50W),仔細(xì)調(diào)節(jié) RP5,使 LED 數(shù)碼管顯示功率與此時(shí)理論計(jì)算功率 PL=ULIL完全一致,從而完成準(zhǔn)確定標(biāo)。 測試 (1) 交流功率測試 選擇音頻功放配接 RLoad=8 Ω的揚(yáng)聲器,用低頻信號(hào)發(fā)生器的單頻正弦信號(hào)作音頻功放信號(hào)源,用 DS5022M 數(shù)字示波器測試負(fù)載交流電壓和取樣電阻上的電壓,從而求得負(fù)載功率,測試結(jié)果表明,在音頻范圍內(nèi),本系統(tǒng)顯示功率與實(shí)際功率的滿度相對誤差不超過 177。3 %。 (2) 直流功率測試 UL 接直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行測量,結(jié)果如表 1 所示。相對誤差小于%。 負(fù)載電壓UL/V 負(fù)載電流 IL/A 實(shí)際功率PL=ULIL/W 顯示功率 P/W 相對誤差 /( %) * 0. 0 0. 00 0. 00 0. 0 0. 0 4. 0 0. 15 2. 04 2. 0 2. 0 8. 0 0. 99 7. 92 8. 1 2. 3 12. 0 1. 48 17. 76 18. 2 2. 5 16. 0 1. 97 31. 52 32. 1 1. 6 20. 0 2. 45 49. 00 49. 0 0. 0 表 直流功率測試結(jié)果 注: *處相對誤差按 (顯示功率 P實(shí)際功率 PL)247。實(shí)際功率 PL計(jì)算,滿度相對誤差小于此數(shù)值。 圖 安裝電壓表頭 電路圖 ICL7107 安裝電壓表頭時(shí)的一 些要點(diǎn):按照測量= 177。 來說明。 辨認(rèn)引腳:芯片的第一腳,是正放芯片,面對型號(hào)字符,然后,在芯片的左下方為第一腳。也可以把芯片的缺口朝左放置,左下角也就是第一腳了。許多廠家會(huì)在第一腳旁邊打上一個(gè)小圓點(diǎn)作為標(biāo)記。 知道了第一腳之后,按照反時(shí)針方向去走,依次是第 2 至第 40 引腳。( 1 腳與 40 腳遙遙相對)。 牢記關(guān)鍵點(diǎn)的電壓:芯片第一腳是供電,正確電壓是 DC5V 。第 36 腳是基準(zhǔn)電壓,正確數(shù)值是 100mV,第 26 引腳是負(fù)電源引腳,正確電壓數(shù)值是負(fù)的,在 - 3V 至 - 5V 都認(rèn) 為正常,但是不能是正電壓,也不能是零電壓。芯片第 31 引腳是信號(hào)輸入引腳,可以輸入 177。 的電壓。在一開始,可以把它接地,造成 0信號(hào)輸入,以方便測試。 注意芯片 27,28,29 引腳的元件數(shù)值,它們是 ,47K, 阻容網(wǎng)絡(luò),這三個(gè)元件屬于芯片工作的積分網(wǎng)絡(luò),不能使用磁片電容。芯片的 33 和 34 腳接的 104 電容也不能使用磁片電容。 注意接地引腳:芯片的電源地是 21 腳,模擬地是 32 腳,信號(hào)地是 30 腳,基準(zhǔn)地是 35 腳,通常使用情況下,這 4 個(gè) 引腳都接地,在一些有特殊要求的應(yīng)用中(例如測量電阻或者比例測量), 30 腳或 35 腳就可能不接地而是按照需要接到其他電壓上。-- 本文不討論特殊要求應(yīng)用。 負(fù)電壓產(chǎn)生電路:負(fù)電壓電源可以從電路外部直接使用 7905 等芯片來提供,但是這要求供電需要正負(fù)電源,通常采用簡單方法,利用一個(gè) +5V 供電就可以解決問題。比較常用的方法是利用 ICL7660 或者 NE555 等電路來得到,這樣需要增加硬件成本。我們常用一只 NPN 三極管,兩只電阻,一個(gè)電感來進(jìn)行信號(hào)放大,把芯片 38 腳的振蕩信號(hào)串接一個(gè) 20K - 56K 的電阻連接到三極管 B極,在三極管 C極串接一個(gè)電阻(為了保護(hù))和一個(gè)電感(提高交流放大倍數(shù)),在正常工作時(shí),三極管的 C極電壓為 - 為最好。這樣,在三極管的C極有放大的交流信號(hào),把這個(gè)信號(hào)通過 2 只 4u7 電容和 2 支 1N4148 二極管,構(gòu)成倍壓整流電路,可以得到負(fù)電壓供給 ICL7107 的 26 腳使用。這個(gè)電壓,最好是在 - 到 - 之間。 如果上面的所有連接和電壓數(shù)值都是正常的,也沒有 短路 或者 開路 故障,那么,電路就應(yīng)該 可以正常工作了。利用一個(gè)電位器和指針萬用表的電阻 X1 檔,我們可以分別調(diào)整出 50mV,100mV,190 mV 三種電壓來,把它們依次輸入到 ICL7107 的第 31 腳,數(shù)碼管應(yīng)該對應(yīng)分別顯示 , 的數(shù)值,允許有 2 - 3 個(gè)字的誤差。如果差別太大,可以微調(diào)一下 36 腳的電壓。 比例讀數(shù):把 31 腳與 36 腳短路,就是把基準(zhǔn)電壓作為信號(hào)輸入到芯片的信號(hào)端,這時(shí)候,數(shù)碼管顯示的數(shù)值最好是 ,通常在 - 之間,越接近 越好。這個(gè)測試是看看芯片的比例讀數(shù)轉(zhuǎn)換情況,與基準(zhǔn)電壓具體是多少 mV 無關(guān),也無法在外部進(jìn)行調(diào)整這個(gè)讀數(shù)。如果差的太多,就需要更換芯片了。 ICL7107 也經(jīng)常使用在 177。 量程,這時(shí)候,芯片 27,28,29 引腳的元件數(shù)值,更換為 ,470K, 阻容網(wǎng)絡(luò),并且把 36 腳基準(zhǔn)調(diào)整 到 就可以使用在 177。 量程了。 這種數(shù)字電壓表頭,被廣泛應(yīng)用在許多測量場合,它是進(jìn)行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換的最基本,最簡單而又最低價(jià)位的一個(gè)方法,是作為數(shù)字化測量的一種最基本的技能。
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