数字显示测量音频电功率毕业设计(编辑修改稿)

数字显示测量音频电功率毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

资料及设计要求。 ICL7107 是 A／ D 转换器，能直接驱动 LED 数码管，其显示数 N 和输入电压 VIN 之间的关系是 （ ） 说明数码管显示的数字正比于负载有功功率，实现设计目的。 可通过 RP5 调节 ICL7107 的 36 脚参考电压 VRFF，来对该功率计进行定标。 当采用 177。 5 V为 ICL7107 供电时，要求 VIN V，前述VIN(max)=2V 完全满足要求。 此时调节 RP5 使 VREF 大约为 2 V时， 4位 LED 数码管将 显示 “1000”，正确选择小数点位，此即代表电功率为。 调试 电路中所有电位器均使用精密多圈电位器，安装并检查电路连接无误后，按如下过程调节： (1) 乘法器 X 输入端直流偏置调节：在 MC1495 的 Y 输入端 4 脚接入 kHz， V(PP)正弦波，将 X 输入端 9 脚接地，调节 RP1，使示波器在运放 LM741 输出端 6 脚观察到的波形幅度尽量接近零。 (2) 乘法器 Y 输入端直流偏置调节：在 MC1495 的 X 输入端 9 脚接 kHz， V(PP)正弦波， Y 输人端 4 脚接地，调节 RP2， 使运放 LM741的输出端 6 脚波形幅度尽量接近零。 (3) 运放输出平衡调节：将 MC1495 的 X 输入端 9 脚和 Y 输入端 4脚接地，调节 RP4，使运放 LM741 的输出端 6 脚直流电位为零 (LED 数码管也将显示零，该步骤实际是功率计调零 )。 (4) 乘法器增益系数调节：依据式 (3)，在 MC1495 的 X 输入端 9脚接入 V直流电压，在 Y输入端 4 脚接入 V直流电压，调节 RP3，使运放 LM741 的输出端 6 脚直流电压为 V(与此对应 VIN=2 V)。 (5) A／ D 转换器的初步定标：在步骤 (4)的基础上调节 RP5，使 4位 LED 数码管显示 “1000”。 根据需要，重复 (1)～ (5)的步骤。 (6) A／ D 转换器的准确定标：本电路采用直接耦合，直流电压和电流便于准确测量，故采用直流信号对系统进行准确定标。 选择 RLoad= Ω，耗散功率大于 100 W 的假负载，对取样电阻Rsense 的要求是耗散功率大于 5 W，稳定性好。 测试时 UL 接直流稳压电源，用数字电压表和电流表分别同时测量假负载 RLoad 的电压 UL 和电流 IL，在 UL= (约 50W)，仔细调节 RP5，使 LED 数码管显示功率与此时理论计算功率 PL=ULIL完全一致，从而完成准确定标。 测试 (1) 交流功率测试 选择音频功放配接 RLoad=8 Ω的扬声器，用低频信号发生器的单频正弦信号作音频功放信号源，用 DS5022M 数字示波器测试负载交流电压和取样电阻上的电压，从而求得负载功率，测试结果表明，在音频范围内，本系统显示功率与实际功率的满度相对误差不超过 177。 3 ％。 (2) 直流功率测试 UL 接直流稳压电源进行测量，结果如表 1 所示。 相对误差小于%。 负载电压UL/V 负载电流 IL/A 实际功率PL=ULIL/W 显示功率 P/W 相对误差 /（ %） * 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 直流功率测试结果 注： *处相对误差按 (显示功率 P实际功率 PL)247。 实际功率 PL计算，满度相对误差小于此数值。 图 安装电压表头 电路图 ICL7107 安装电压表头时的一 些要点：按照测量＝ 177。 来说明。 辨认引脚：芯片的第一脚，是正放芯片，面对型号字符，然后，在芯片的左下方为第一脚。 也可以把芯片的缺口朝左放置，左下角也就是第一脚了。 许多厂家会在第一脚旁边打上一个小圆点作为标记。 知道了第一脚之后，按照反时针方向去走，依次是第 2 至第 40 引脚。 （ 1 脚与 40 脚遥遥相对）。 牢记关键点的电压：芯片第一脚是供电，正确电压是 DC5V。 第 36 脚是基准电压，正确数值是 100mV，第 26 引脚是负电源引脚，正确电压数值是负的，在 － 3V 至 － 5V 都认 为正常，但是不能是正电压，也不能是零电压。 芯片第 31 引脚是信号输入引脚，可以输入 177。 的电压。 在一开始，可以把它接地，造成 0信号输入，以方便测试。 注意芯片 27,28,29 引脚的元件数值，它们是 ,47K, 阻容网络，这三个元件属于芯片工作的积分网络，不能使用磁片电容。 芯片的 33 和 34 脚接的 104 电容也不能使用磁片电容。 注意接地引脚：芯片的电源地是 21 脚，模拟地是 32 脚，信号地是 30 脚，基准地是 35 脚，通常使用情况下，这 4 个 引脚都接地，在一些有特殊要求的应用中（例如测量电阻或者比例测量）， 30 脚或 35 脚就可能不接地而是按照需要接到其他电压上。 －－ 本文不讨论特殊要求应用。 负电压产生电路：负电压电源可以从电路外部直接使用 7905 等芯片来提供，但是这要求供电需要正负电源，通常采用简单方法，利用一个 +5V 供电就可以解决问题。 比较常用的方法是利用 ICL7660 或者 NE555 等电路来得到，这样需要增加硬件成本。 我们常用一只 NPN 三极管，两只电阻，一个电感来进行信号放大，把芯片 38 脚的振荡信号串接一个 20K － 56K 的电阻连接到三极管 B极，在三极管 C极串接一个电阻（为了保护）和一个电感（提高交流放大倍数），在正常工作时，三极管的 C极电压为 － 为最好。 这样，在三极管的C极有放大的交流信号，把这个信号通过 2 只 4u7 电容和 2 支 1N4148 二极管，构成倍压整流电路，可以得到负电压供给 ICL7107 的 26 脚使用。 这个电压，最好是在 － 到 － 之间。 如果上面的所有连接和电压数值都是正常的，也没有 短路 或者 开路 故障，那么，电路就应该 可以正常工作了。 利用一个电位器和指针万用表的电阻 X1 档，我们可以分别调整出 50mV,100mV,190 mV 三种电压来，把它们依次输入到 ICL7107 的第 31 脚，数码管应该对应分别显示 , 的数值，允许有 2 － 3 个字的误差。 如果差别太大，可以微调一下 36 脚的电压。 比例读数：把 31 脚与 36 脚短路，就是把基准电压作为信号输入到芯片的信号端，这时候，数码管显示的数值最好是 ，通常在 － 之间，越接近 越好。 这个测试是看看芯片的比例读数转换情况，与基准电压具体是多少 mV 无关，也无法在外部进行调整这个读数。 如果差的太多，就需要更换芯片了。 ICL7107 也经常使用在 177。 量程，这时候，芯片 27,28,29 引脚的元件数值，更换为 ,470K, 阻容网络，并且把 36 脚基准调整 到 就可以使用在 177。 量程了。 这种数字电压表头，被广泛应用在许多测量场合，它是进行模拟－数字转换的最基本，最简单而又最低价位的一个方法，是作为数字化测量的一种最基本的技能。