【文章內(nèi)容簡介】 A3 的反饋網(wǎng)絡， 2R 作為級間反饋。 R1， R2 作為運放同相輸入端的平衡電阻。 當 Vi 為負值時， A3 反向輸出， Uo1 為正值。 D2 因反向偏置而截止， D1 受正向壓降作用而導通。（由于集成運放的開環(huán)電壓放大倍數(shù)很高，即使 Vi 的輸入值很小，也可產(chǎn)生很大的 Uo1 使 D1 導通）。此時， D2， R 形成的回路斷開， Uo2 近似為 0，由 A3 形成的放大電壓對 A4 基本無影響。輸入電壓經(jīng) 2R 加在 A4 的反向輸入端，經(jīng) A4 反向放大輸出，從而得到正向電壓 Uo。 成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)設計（論文） 14 當 Ui 為正值時， A3 反向輸出， Uo1 為負值。此時， D1 反向偏置截止， D2 受正向壓降作用導通， Uo2 為負值。從而 Uo3 為負值，經(jīng) A4 反向放大輸出，得到正向電壓 Uo。 利用集成運放虛地、虛斷、虛短的特性，不難得出輸出電壓 Uo 與輸入 Ui 在數(shù)值上呈線性比例關系，即整流器輸出全波成比例正的直流信號。 我們知道，利用半導體二極管的單向導電性 ，可以組成整流電路，把交流變成直流。但是二極管的門限電壓約為 ，當被整流的信號電壓低于門限電壓時，二極管截止，整流作用消失，即使被整流的電壓值大于 ，由于二極管的彎曲，還會產(chǎn)生非線性誤差。但利用該集成運放電路可有效地克服這兩方面的缺點。因而在整流器的選取上，采用該精密全波整流器，可以更好的進行后繼工作。 方案二：當音樂信號不這三個頻段之內(nèi)，同樣需要對音樂信號進行整流，這時整流已經(jīng)不需要前面的要求，由于前面的精密整流器成本高，所以現(xiàn)在我們采用橋式整流濾波： 橋式整流濾波 方案比較：將音樂信號分為三個頻段來進行濾波，用于控制不同顏色的彩燈，此外還要控制彩燈的亮度，整流器直接影響到燈光的效果，對整流器的要求比較高，所以應采用精密整流器。而當音樂頻段不在那三個頻段之內(nèi)時，整流器的作用只是用于簡單的整流，濾波，將信號成一個持續(xù)的高電平信號，對整流器的要求并不是那么高，所以從經(jīng)濟成本上來考慮應該采用橋式整流濾波。 成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)設計（論文） 15 : 設計要求根據(jù)音樂信號的大小控制彩燈的亮度。因而想到用一階梯波發(fā)生器產(chǎn)生 7 個階梯，作為參考電壓與音樂信號進行比 較，從而決定了比較器輸出的高電平的個數(shù)，最終由平均電壓大小來控制燈的亮度。每次輸出不同的高電平個數(shù)，從而產(chǎn)生一串占空比不同的數(shù)字信號，由于占空比不同，從使平均電壓的大小發(fā)生 7 個不同的變化，將燈的亮度分為 7 個程度，本設計采用 555 時鐘脈 +計數(shù)器（ 74LS161） +DA 轉換器（ DAC0832）作為階梯波發(fā)生器的組成部分，這樣產(chǎn)生的階梯波，波形比較規(guī)整，產(chǎn)生的最高電平是 +5V。 時鐘脈沖： 在數(shù)字系統(tǒng)中，經(jīng)常要用到不同寬度和幅度的矩形脈沖波形，矩形波的產(chǎn)生、整形和變換的電路形式很多，現(xiàn)在介紹 555 集成定時器的 組成和功能以及由集成定時器構成的多諧振蕩器。 CC7555 定時器定時器有 8 個端子，其引線端子擺列如圖： 1 端接地 。2 端為低觸發(fā)端 TR； 3 端為輸出端 OUT； 4 端為復位端 CO； 6 端為高觸發(fā)端 TH； 7 端為放電端 D； 8 端為電源點壓 UDD。 成都電子機械高等專科學校畢業(yè)設計（論文） 16 現(xiàn)在講解其基本功能，當復位端 R=0,輸出 OUT=0，放電管導通，其他輸入端 不起作用。當 TH 端大于 2/3UDD， TR端電壓大于 1/3 時， R=1， S=0， RS 觸器被置 0，輸出低電平，放電管 VT 導通， D 端對地短路。當 TH 端電壓下降到小于 2/3UDD 時，只要 TR 電壓大于 1/3UDD，觸發(fā)器狀態(tài)不變，輸出仍然為低電平，如果 TR 引入負脈沖，則觸發(fā)器翻轉，輸出為高電平，放電管 VT 截止。 CC7555定時器邏輯功能表如下： 高觸發(fā)端 TH 低觸發(fā)端 TR 復位端 R 輸出 OUT 放電管 VT 0 0 導通 ﹥ 2/3UDD ﹥ 1/3UDD 1 0 導通 ﹤ 2/3UDD ﹥ 1/3UDD 1 保持 保持 ﹤ 1/3UDD 1 1 截止 多諧振蕩器： 多諧振蕩器是一種不需外加觸發(fā)信號便能自動地、周期性翻轉，從而產(chǎn)生連續(xù)矩形波的電路，由 555 定時器構成的多諧振 蕩器如圖（ a）。 設接通電源時， Uc=0，故 U6=U2﹤ 1/3UDD,U0 為高電平。放電管 VT 截止，電容 C 將被充電，充電回路為 UDD—R1—R2—C—地，電路處于第一暫穩(wěn)態(tài)，隨著 C 的充電，電容 C 兩端電壓 Uc 逐漸升高，當 Uc﹥ 2/3UDD,即 U6=U2﹥2/3UDD， U0 為低電平，此時，放電 VT 由截止轉為導通，電路 C 放電，放電回路為 C—R— VT— 地，電路處于第二暫穩(wěn)態(tài)， C 放電至 Uc﹤ 1/3UDD 后，電路又成都電子機械高等專科學校畢業(yè)設計（論文） 17 翻轉到第一穩(wěn)態(tài)，電容 C 放電結束， C 再次被充電，電路重復上述過程。 由理論分析得知： T1=(R1+R2)C。 T2=。 T=T1+T2 =(R1+2R)C。 計數(shù)器： 74LS161 是一同步 4 位二進制計數(shù)器，下面介紹幾種利用它構成 N 進制的計數(shù)方法： 成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)設計（論文） 18 反饋歸零法：反饋歸零法是利用芯片的復位端 CR 使之歸零的一種方法，當計數(shù)器計數(shù)到 N 種狀態(tài)后，它的下一個狀態(tài)要通過門電路使 CR=0，即直接置 0，計數(shù)器的第 N+1 種狀態(tài)是計數(shù)器的最初狀態(tài)。 預置數(shù)歸零法：預置數(shù)歸零法利用 的是芯片的預置控制端 LD 和預置輸入端D3 D2 D1 D0,給 D3 D2 D1 D0 首先預置 0 0 0 0，當計數(shù)器計數(shù)到 N1 種狀態(tài)時，使 LD=0，那么它在第 N 個 CP 脈沖來的時候，計數(shù)器的狀態(tài)便會回到 0 0 0 0。 采用進位輸出置最小數(shù)法：進位輸出最小數(shù)法是利用芯片的預置控制端 LD和進位輸出端 CO，將 CO 端輸出經(jīng)非門送到 LD 端，給預置輸入 D3 D2 D1 D0置一個最小數(shù) M， M=16N。 聯(lián)級法：一片 74LS161 可構成從二進制到十六進制之間任意進制的計數(shù)器。利用兩片 74LS161，就可構成從二 進制到二百五十六進制之間任意進制的計數(shù)器。依次類推，可根據(jù)計數(shù)需要選用芯片數(shù)量。 當計數(shù)器容量需要采用兩塊或更多的同步集成計數(shù)器芯片時，可以采用聯(lián)級方法，將低位芯片的進位輸出端 CO 端和高位芯片的計數(shù)控制端 CTt 或 CTp 直接連接，外部計數(shù)脈沖同時從每片芯片的 CP 端輸入，再根據(jù)要求，選取上述三種實現(xiàn)任意進制計數(shù)的方法之一，完成對應電路的構成。本設計對計數(shù)器沒有特別的要求，所以采用一片芯片，采用反饋歸零法。 數(shù) — 模轉換 DAC0832: 將數(shù)字量轉換成模擬量的裝置稱為數(shù) — 模轉換器，簡稱 DA 轉換器或 DAC。 成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)設計（論文） 19 DAC0832是用 CMOS工藝制成的雙列直插式 8位 DAC芯片，可直接與 8080 8084 8085 及其他微處理器接口，它采用雙緩沖寄存器，能方便地應用于多個 DAC 同時工作的場合。 DAC832 的原理圖如下： 引線端子功能： DI0—— DI7—— 8 位數(shù)字輸入端； CS—— 輸入寄存器選通信號，低電平有效； WR—— 輸入寄存器寫信號，低電平有效； ILE—— 輸入寄存器鎖存信號，高電平有效； Xfer—— 數(shù)據(jù)傳送控制端，低電平有效； WR2—— DAC 寄存器寫信號，低電平有效 。 Uref—— 基準電壓輸入端（ – 10—— ﹢ 10）； Rfb—— 外接反饋電阻端； Iout1—— DAC 模擬電流輸出 1； Iout2—— DAC 模 擬電流輸出 2； UDD—— 電源輸入端（﹢ 5—— ﹢ 15V）； AGND—— 模擬地； DGND—— 數(shù)字地 。 成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)設計（論文） 20 工作方式： 直通方式：當 CS=WR2=Xfer=WR1=0,ILE=1 時，寄存器處于“直通”狀態(tài)，數(shù)據(jù)同時直接寫入兩級寄存器，直接輸入 DAC 轉換輸出。 單緩沖方式：當 CS=WR2=Xfer=0， ILE=1 時；若 WR1=1，數(shù)據(jù)鎖存，模擬輸出不變；若 WR1=0，模擬輸出 更新。 雙緩沖方式：分別控制兩級寄存器，實現(xiàn)兩次鎖存緩沖，可以同時接受兩組數(shù)據(jù)，以提高轉換速度。 DAC 主要指標： 分辨率：分辨率是指 D/A 轉換器最小輸出與最大輸出電壓之比。對于一個 n 位的 D/A 轉換器，當輸入數(shù)字量為 00…… 01 時，即最低位（ LSB）為 1，其余各位為 0，輸出電壓為最小輸出電壓 Ulsb,即 Ulsb=Uref/ n2 （ 0+0+…… ..+ 02 ） =Uref/ n2 當輸入數(shù)字量為 11……… .11(各位都是 1)時，輸出電壓為最大輸出電壓 Ufsr，即 Ufsr=Uref/ n2 ( 12?n + 22?n +…… 12 + 02 ) = Uref/ n2 ( n2 — 1) 分辨率可表示為 分辨率 =Ulsb/Ufsr=1/ n2 — 1 分辨率與 DA 轉換器的位數(shù)有關，位數(shù)越多，分辨率越高。 轉換精度： 轉換精度是指 D/A 轉換器實際輸出的模擬電壓與理論值之間的最大誤差，通常要求 D/A 的誤差小于 Ulsb/2。 轉換時間： 轉換時間是指 D/A 從輸入信號起，到輸出信號達到穩(wěn)定值所需要的時間，轉換時間越短，工作 速度越高。 下面是階梯波產(chǎn)生的整體電路圖，包括參數(shù)： 成都電子機械高等?？茖W校畢業(yè)設計（論文） 21 階梯波發(fā)生器 成都電子機械高等專科學校畢業(yè)設計（論文） 22 ： （ 典型的電壓比較器： LM339， LM393） 電壓比較器 (以下簡稱比較器 )是一種常用的集成電路。它可用于報警器電路、自動控制電路、測量技術，也可用于 V/F 變換電路、 A/D 變換電路、高速采樣電路、電源電壓監(jiān)測電路、振蕩器及壓控振蕩器電路、過零檢測電路等。本文主要介紹其基本概念、工作原理及典型工作電路，并介紹一些常用的電壓比較器。 簡單地說， 電壓比較器是對兩個模擬 電壓比較其大小 (也有兩個數(shù)字電壓比較的，這里不介紹 )，并判斷出其中哪一個電壓高，如圖 1 所示。圖 1(a)是比較器，它有兩個輸入端：同相輸入端 (“+” 端 ) 及反相輸入端 (“”端 )，有一個輸出端Vout(輸出電平信