【正文】 （ ） 前面已選擇 I3=1 mA， RX= kΩ， RY=10 kΩ，并將式 ()代入式 ()得 （ ） 就一般情況而言，可能存在非阻性負(fù)載引起的相移 φ，那么應(yīng)該以負(fù)載電流和電壓瞬時(shí)值進(jìn)行深入分析，由式 ()得運(yùn)放輸出瞬時(shí)電壓為 （ ） cosφ 是功率因數(shù)。 至此，乘法器 MC1495 對電流與電壓的乘積運(yùn)算已實(shí)現(xiàn)，從 2 腳和14 腳雙端差動(dòng)方式輸出與負(fù)載功率成比例的電流信號(hào)。15 V供電電壓，選擇 1 腳外接電阻 R1=，乘法器 MC1495 輸出端 2 腳和 14 腳外接負(fù)載電阻RL= kΩ。 根據(jù) VX(max)I13RX 和 VY(max)I3RY 得 RX kΩ， RY kΩ，取 RX= kΩ， RY=10 kΩ。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求， MC1495 的 13 腳外接電阻 R13=12 kΩ， 3 腳外接電阻由 R3=12 kΩ與 RP3= kΩ串聯(lián)組成，從而保證 13 腳電流 I13 和 3腳電流 I3 均為 1 mA 左右。選擇 R01=51 kΩ， R02=R03=R04=10 kΩ，則 （ ） 滿足 MC1495 輸入電壓范圍不超過 177。 按最大有效值電功率 P=100 W 設(shè)計(jì)，揚(yáng)聲器阻抗 RLoad 耐變化范圍在 4～ 16 Ω之間，則負(fù)載電流 IL 最大約 5 A(峰值 7 A)，負(fù)載電壓 UL 最大約 40 V(峰值 57 V)。 有效值功率轉(zhuǎn)換電路 由四象限線性模擬乘法器 MC1495 實(shí)現(xiàn)負(fù)載電流與電壓的乘積運(yùn)算，采用差動(dòng)方式輸出與負(fù)載功率成比例的電流。圖 中精密取樣電阻 Rsense 將負(fù)載電流， IL轉(zhuǎn)換 為電壓 VX′， Rsense= Ω，故 VX′=ILRsense=。整個(gè)電路制作在一塊 58 cm的印刷電路板上。 其中，取樣電路獲取負(fù)載電壓 UL 和負(fù)載電流 IL，模擬乘法器 MC1495 實(shí)現(xiàn)負(fù)載電流與電壓的乘積運(yùn)算，即功率運(yùn)算，該模擬乘法器采用差動(dòng)方式 從 2 腳和 14 腳輸出與負(fù)載功率成比例的電流 I2I14 口由運(yùn)放 LM741 組成的電平轉(zhuǎn)換電路將乘法器輸出的差動(dòng)電流轉(zhuǎn)換成電壓 VO，此電壓正比于負(fù)載上的平均有功功率 PO，再配接由 ICL7107 為核心組成 A／ D 轉(zhuǎn)換及顯示電路，LED 數(shù)碼管顯示的數(shù)字即為負(fù)載有功功率。 第三章 工作原理及電路設(shè)計(jì) 工作原理 電路組成如圖 所示，由取樣電路、乘積運(yùn)算電路、電平轉(zhuǎn)換電路、 A／ D 轉(zhuǎn)換電路和 LED 顯示部分 組成 取樣 UL ， IL 乘積運(yùn)MC1495 I2， Iμ 電平轉(zhuǎn)換LM741 P0 A/D 轉(zhuǎn)ICL7107 圖 音頻數(shù)字功率組成 本設(shè)計(jì)基于電功率等于電流與電壓乘積的基本原理。//顯示 1MS 后關(guān)第四位數(shù)碼管顯示 AJMP start。//打開第四位數(shù)碼管的顯示電源 ACALL D1MS。//顯示 1MS 后關(guān)第三位數(shù)碼管顯示 MOV P0,92H。//打開第三位數(shù)碼管的顯示電源 ACALL D1MS。//顯示 1MS 后關(guān)第二位數(shù)碼管顯示 MOV P0,99H。//打開第二位數(shù)碼管的顯示電源 ACALL D1MS。//顯示 1MS 后關(guān)第一位數(shù)碼管顯示 MOV P0,0B0H。//打開第一位數(shù)碼管的顯示電源 ACALL D1MS。 mov P0,0A4H。 這樣 才能顯示的。 圖 a b c d e f g h f 這里是用的共陽極的 LED 數(shù)碼管，共陽 就是 7 段的顯示字碼共用一個(gè)電源的正。 LED 的正向電壓 U，則與正向電流以及管芯材料有關(guān)。當(dāng)電壓超過開啟電壓時(shí)，電流就急劇上升，筆段發(fā)光 。當(dāng) PN 結(jié)導(dǎo)通時(shí)，依靠少數(shù)載流子的注人及隨后的復(fù)合而輻射發(fā)光，其伏安特性與普通二極管相似。 LED數(shù)碼管的產(chǎn)品中，以發(fā)紅光、綠光的居多、這兩種顏色也比較 醒目。發(fā)光顏色不僅與管芯材料有關(guān)，還與所摻雜質(zhì)有關(guān)， 因此 用同一種管芯材料 可以 制成發(fā)出紅、橙、黃、綠等不同顏色的數(shù)碼管。 LED 的輸出光譜決定其發(fā)光顏色以及光輻射純度，也反映出半導(dǎo)體材料的特性。共陰極 LED 數(shù)碼管則與之相反，它是將發(fā)光二 極管的陰極 (負(fù)極 )短接后 作為 公共陰極。 圖 乘法器 其輸出電壓 u0，并畫出 uo 的波形圖及振 幅頻譜圖。最大的多功能性，是保證讓用戶選擇的水平轉(zhuǎn)移的方法 ， 典型應(yīng)用包括：乘，除平方根，意味著廣場 ， 相位檢測器 。這種由于正負(fù)輸入電壓而在參考電容上造成的電壓差異會(huì)導(dǎo)致翻轉(zhuǎn)誤差。如果有一較大的共模電壓，在正電壓輸入下進(jìn)行反向積分時(shí)，參考電容會(huì)得以充電（電壓增加）。 差動(dòng)參考源 參考電壓能夠在轉(zhuǎn)換器的電源電壓范圍內(nèi)的任意位置上產(chǎn)生。然而必須注意的是積分器的輸出不能進(jìn)入飽和區(qū)，一種最壞的情況可能是在輸入端有一接近滿量程的負(fù)向差動(dòng)電壓，同時(shí)又有一個(gè)較大的共模正向電壓，負(fù)向的差動(dòng)電壓使得積分器的輸出向正方向走，而此時(shí)積分器輸出的正向擺幅又被正向共模電壓所擠占，在這種嚴(yán)格的應(yīng)用條件下，可適 當(dāng)?shù)貭奚恍┚龋瑢⒎e分器的輸出電壓擺幅降低到低于所推薦的 2V 滿量程。即在比正電源低 和不比負(fù)電源高 1V 的范圍。積分器的輸出回到零的時(shí)間正比 于輸入信號(hào)的大小。 反向積分階段 最后一個(gè)階段就是反向積分階段。另一方面，若該輸入信號(hào)相對與轉(zhuǎn)換器的電源電壓沒有回轉(zhuǎn)，可將 IN LO 連接到模擬公共端上，以建立正確的共模 電壓。 信號(hào)積分階段 在信號(hào)積分階段，自動(dòng)校零回路斷開，內(nèi)部短接點(diǎn)也脫開，內(nèi)部高端輸入和低端輸入與外部管腳相連。由于比較器包含在回路中，因此自動(dòng)校零的精度僅受限于系統(tǒng)噪聲。第二，參考電容充電到參考電壓值。該電路稍加改造，還可演變出很多電路，如數(shù)顯電流表、數(shù)顯溫度計(jì)等 . 管腳排列 及極限參數(shù) 圖 ICL7107 管腳 表 極限參數(shù) 自動(dòng)校零階段 在自動(dòng)校零階段做三件事情。其電路如附圖。它包含 3 1/2 位數(shù)字 A/D 轉(zhuǎn)換器，可直接驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管，內(nèi)部設(shè)有參考電壓、獨(dú)立模擬開關(guān)、邏輯控制、顯示驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)調(diào)零功能等。本設(shè)計(jì)通過檢測負(fù)載電流與電壓的乘積信號(hào)來測量電功率，該測量方法與負(fù)載產(chǎn)生的相移無關(guān)，不依賴于負(fù)載阻抗的變化，以有效值方式實(shí)現(xiàn)了有功功率的數(shù)字化測量 本設(shè)計(jì)利用模擬乘法器 MC1495 和數(shù)字電壓表電路 ICL1707調(diào)試開關(guān)進(jìn)行設(shè)計(jì) 。三是主要用于工頻電 力系統(tǒng)的電功率數(shù)字化采樣測量方法，軟硬件結(jié)合完成所要求的運(yùn)算和 量，準(zhǔn)確 度好，但工作頻率不高，系統(tǒng)復(fù)雜，成本較高。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 數(shù)字顯示測量音頻電功率 第一章 緒 論 引言 目前，對音頻電功率進(jìn)行測量的主要方法有 3 類：一是通過測量負(fù)載 (揚(yáng)聲器 )兩端電壓的方式估算出功率。測量設(shè)備簡單，但通常是 依靠峰值檢波或均值檢波法來標(biāo)定正弦有效值，只適用于正弦信號(hào)功率 量，不能真實(shí)測量音樂、語音等復(fù)雜信號(hào)的實(shí)際功率；二是使用真有效值電壓表或真有效值