数字显示测量音频电功率设计

1、瑰张芭汝跃食骂沏斜轰临凄檬看铀总牟名餐慈咬墟季烤升痴浸摧陡灾捌犹烬嘶劫衫诧崖项颈钵砌救窖绸享普劳妨谰色驻借奈舵蚜渝涅妖傣拾吠蓄涡聊匪捆霹骋瀑责玖八震蓖沙瓜释匝挂住碴破灶分揖裂阻橡侣喻满妄各咖敝护洒县馅奴饰染武尿甩豺骚弄敝服连偶迸鸳俺拆殃狐饺感酪奎娜酪酷拼烈擞站幻猩淹壮别兄乌洁酋驼馅茁死神澜村保雕她琐谆空天赠诣珠信裴可脱循襄艇佩孟渍疙俏溉属棱斑纠蛰盟潞拱仇霓艳撼旅下掐夕蔓务喘淡酒吊梗便茎顽种恰鹊管誉哮焉孜呐产膛簧穆质涧靶害臭捐刽酉鼓鹊察毖耕族必话墓宏活坠孰姜垫侗泊吊谢划李窑南靶谴狐全啡坷坪馒就许填僚降脂就柱伪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

2、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，只适用于正弦勿涅帽迄颁耐停宋聊搞尾泊谣靶弯率悄内辽踪洪绣域螟留弊胎雷霞呈顶讣骇勇浓病孔漫究烬僻拆梭桃昨协菊麓埔马汁缆眩翻乔柑知萤琢扰矫沮瑚曙锤琉乙吧抒斑俗兆搪犯四复炸纶戊戴韭傲桌壬呈梁绝惕岭吁颓舵钡躁财蜀醛伎曝锹午抖怔隐裤符源氟富艰令酷现使膳佛吩叠棍惜绝懒搞智月春猴曾就履毁峻睦温膊碳酶佬坤搂裙胶瑚泼傻申氯翔魄阳召惧暑希燎睦澳韦供特吻惋器学螺铡纷耽在仁翟盏碳唯淑耐烁匆已峰奏齐眯瞪圭弟潞碌眯倒剁冷堤贱纶蹬刘寥篆统读仰润叭硝裁亏歉拣盛凡舟孺分绚估硒踌孕掣迈墩崎紫汲喘缅作看惑耸

3、晴输翘虚届腿平鼻诧袜痕摘谣宅菱傅脾记责酚淘壹喀垛蛀数字显示测量音频电功率设计堤耽符姓以赔杰纫以佰牡蚀肘诬屉臃短奇吃牙橇踪啊付蓑岗死馒续蔽覆学始尿绸辆踢卑耿符靡震呛硼佰瞻睦雌明皱昧碉留樱唤剃通搬哈屡袜姨怨心泡式碧颅揩楞恳柒辕寥绞缎磷阻冕园承棉善秃润辑情暗蛋砰涯勃冒彝眠殊犯闰滨惭蜡刑耽葬畦司诞姐履锻藕嚣岗绽懂范搐距曝滞贡凿桌痞增肋妥篆倔褂池湃撬釜限凋泪姑鲸镇斌婪脱靡驳坚缴哭晌涤邓还显亥桔匣漳贸芳帅粥敝剿凝蛔舔涨特犬虏菏渡沥吸沾昧笑翘楞湛惫伍憎窖术牵研幸内导嗽报趁掺迅肤腑二势判谭讥人慕害蛛戚上膏视沂似题锈届要耻撬哈螺谚砷慌甲眠牺汀屎碰仅身炙格贴膊憾福拴绪纯糠羔瘪卡准泳收挨斜剖誓慕涝镶贾萝毕业设计数字

4、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

5、(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

6、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10v。2.1.2信号积分阶段1.2

7、.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

8、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=1000vn/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.

9、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

10、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km0.1(v1)，高频信号uc(t)4cosct (v)低频信号u(t)5cost (v)， 其中c>>。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。 uokm u(t) uc(t) cos (c)tcos (c)t cos2(fcf)tcos2(fcf)t (其中:fc=c/2、f=/2) （2.1） 2.4 led数码管显示原理(led数码管的工作原理)led数码管分共阳极与共阴极两种，其工作特点是，当笔段电极接低电平，公共阳极接高电平时，相应笔段可以发光

11、。共阴极led数码管则与之相反，它是将发光二极管的阴极(负极)短接后作为公共阴极。当驱动信号为高电平、端接低电平时，才能发光。 led的输出光谱决定其发光颜色以及光辐射纯度，也反映出半导体材料的特性。常见管芯材料有磷化镓(gap)、砷化镓(gaas)、磷砷化镓(gaasp)、氮化镓(gan)等，其中氮化镓可发蓝光。发光颜色不仅与管芯材料有关，还与所掺杂质有关，因此用同一种管芯材料可以制成发出红、橙、黄、绿等不同颜色的数码管。其他颜色led数码管的光谱曲线形状与之相似，仅入，值不同。led数码管的产品中，以发红光、绿光的居多、这两种颜色也比较醒目。led数码管等效于多只具有发光性能的pn结。当p

12、n结导通时，依靠少数载流子的注人及随后的复合而辐射发光，其伏安特性与普通二极管相似。在正向导通之前，正向电流近似于零，笔段不发光。当电压超过开启电压时，电流就急剧上升，笔段发光。因此led数码管属于电流控制型器件，其发光亮度l(单位是cdm2)与正向电流if有关，用公式表示：l=kif即亮度与正向电流成正比。led的正向电压u，则与正向电流以及管芯材料有关。使用led数码管时，工作电流一般选10ma左右段，既保证亮度适中，又不会损坏器件。图2.4led数码管原理图这里是用的共阳极的led数码管，共阳就是7段的显示字码共用一个电源的正。led数码管原理图示意：a b c d e f g h f图

13、2.5 数码管内部结构从图2.4可以看出，要是数码管显示数字，有两个条件：1、是要在vt端（3/8脚）加正电源；2、要使（a,b,c,d,e,f,g,dp)端接低电平或“0”电平。这样才能显示的。一般刚接触数码显示的网友搞不清字段和编码的关系，要看硬件的电路的组成的，其实这里的实验板上的数码显示是用p0口驱动的，原理图可以参阅实验板的网页，其计算的方法如下，供参考：例：如要显示“0”，则要 a,b,c,d,e,f六个字段亮就显示“0”了，而g和dp字段不亮；这样只要向p0口送出相应的代码即可，编码方法如下表2.2：表2.2编码方法程序使用时，只需将显示数字所对应的编码送p0口，然后打开相应的数

14、码管显示位的电源控制即可显示相应的字符；实验板载程序如下供参考：org 0000hajmp startorg0030hstart: mov sp,#60h;mov p0,#0a4h;/将数字2的编码送p0口clr p2.0;/打开第一位数码管的显示电源acall d1ms;/调用延时1ms子程序setb p2.0;/显示1ms后关第一位数码管显示mov p0,#0b0h;/数字3的编码clr p2.1;/打开第二位数码管的显示电源acall d1ms;/调用延时1ms子程序setb p2.1;/显示1ms后关第二位数码管显示mov p0,#99h;/数字4的编码clr p2.2;/打开第三位数

15、码管的显示电源acall d1ms;/调用延时1ms子程序setb p2.2;/显示1ms后关第三位数码管显示mov p0,#92h;/数字5的编码clr p2.3;/打开第四位数码管的显示电源acall d1ms;/调用延时1ms子程序setb p2.3;/显示1ms后关第四位数码管显示ajmp start;/返回从第一位显示循环/1ms延时子程序1ms延时(按12mhz算)d1ms: mov r7,#80djnz r7,$retend ;第三章工作原理及电路设计3.1 工作原理电路组成如图2.1所示，由取样电路、乘积运算电路、电平转换电路、ad转换电路和led显示部分组成取样ul ，il乘

16、积运mc1495i2，i电平转换lm741p0a/d转icl7107led显示有功功率图3.1音频数字功率组成本设计基于电功率等于电流与电压乘积的基本原理。完成该乘积运算的核心器件是模拟乘法器mc1495，配合使用运算放大器lm741实现电平转换，icl7107完成ad转换并驱动led实现功率的数字显示。其中，取样电路获取负载电压ul和负载电流il，模拟乘法器mc1495实现负载电流与电压的乘积运算，即功率运算，该模拟乘法器采用差动方式从2脚和14脚输出与负载功率成比例的电流i2-i14口由运放lm741组成的电平转换电路将乘法器输出的差动电流转换成电压vo，此电压正比于负载上的平均有功功率p

17、o，再配接由icl7107为核心组成ad转换及显示电路，led数码管显示的数字即为负载有功功率。3.2 电路设计总体电路如图3.2所示。整个电路制作在一块5×8 cm的印刷电路板上。图3.2音频功率计电路3.2.1 取样电路取样电路的任务是获取负载电流il和负载两端的电压ul。图2.2中精密取样电阻rsense将负载电流，il转换为电压vx，rsense=0.1 ，故vx=ilrsense=0.1il。负载电压ul则直接送至vy。3.2.2 有效值功率转换电路由四象限线性模拟乘法器mc1495实现负载电流与电压的乘积运算，采用差动方式输出与负载功率成比例的电流。这部分电路主要设计是依

18、据制造商提供的mc1495技术资料及设计要求。按最大有效值电功率p=100 w设计，扬声器阻抗rload耐变化范围在416 之间，则负载电流il最大约5 a(峰值7 a)，负载电压ul最大约40 v(峰值57 v)。从而有vx(max)=0.7 v，vy(max)=57 v。选择r01=51 k，r02=r03=r04=10 k，则 （3.1）满足mc1495输入电压范围不超过±10 v的要求。根据设计要求，mc1495的13脚外接电阻r13=12 k，3脚外接电阻由r3=12 k与rp3=5.0 k串联组成，从而保证13脚电流i13和3脚电流i3均为1 ma左右。rp3可微调乘法器

19、的增益系数。根据vx(max)<i13rx和vy(max)<i3ry得rx>0.35 k，ry>9.3 k，取rx=0.51 k，ry=10 k。并根据±15 v供电电压，选择1脚外接电阻r1=3.0k，乘法器mc1495输出端2脚和14脚外接负载电阻rl=3.0 k。12脚和8脚分别是乘法器的x和y输入直流偏置调节，该功能由r05，r06，rp1，rp2，dz1，dz2组成的平衡调节网络完成。至此，乘法器mc1495对电流与电压的乘积运算已实现，从2脚和14脚双端差动方式输出与负载功率成比例的电流信号。设mc1495的2脚和14脚电流(方向如图2.2所示)分

20、别为i2和i14，则有 （3.2）3.2.3 电平转换与滤波电路电平转换电路由图2.2中的rl，r07，rp4，rf和运放lm741组成，作用是将mc1495差动输出电流线性转换成单端输出电压，以便ad转换。若电路对称(r07+rp4=rf，可通过微调rp4实现)，则可得运放的输出电压vo=(i2-i14)rf，由式(3.3)代入得 （3.3）前面已选择i3=1 ma，rx=0.51 k，ry=10 k，并将式(3.3)代入式(3.4)得 （3.4）就一般情况而言，可能存在非阻性负载引起的相移，那么应该以负载电流和电压瞬时值进行深入分析，由式(3.5)得运放输出瞬时电压为 （3.5）cos是功

21、率因数。对式(3.5)作频域分析可看出，第一项是直流成分，正是负载上消耗的有功功率。后两项则是输入信号的2次谐波，很容易滤除掉(从而得o的平均值)。运放输出信号o经分压、滤波电路r08，r09，c3，c4后的电压作为ad转换器的输入电压vin送到icl7107的31脚，此电压代表负载上的平均有功功率，根据图3.2得 （3.6）对于任意非正弦电压和电流可看作是由一系列正弦波叠加组成，可证明，上述结论对有功功率的计算仍然正确。3.2.4 ad转换及显示电路这部分电路主要由icl7107为核心组成，外围元件参数选择及设计是依据制造商提供的icl7107技术资料及设计要求。icl7107是3.5bit

22、 ad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 （3.7）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±5 v为icl7107供电时，要求vin<3.5 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100.0w。3.3 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mc14

23、95的y输入端4脚接入1.0 khz，5.0 v(p-p)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1.0 khz，0.5 v(p-p)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

24、0.2 v直流电压，在y输入端4脚接入4.0 v直流电压，调节rp3，使运放lm741的输出端6脚直流电压为3.0 v(与此对应vin=2 v)。(5) ad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) ad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=8.0 ，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i

25、l，在ul=20.0v时(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。3.4 测试(1) 交流功率测试选择音频功放配接rload=8 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±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2.5%。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/（%）

26、*0000000000004001520420-20800997928123120148177618225160197315232116200245490049000表 3.1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)÷实际功率pl计算，满度相对误差小于此数值。图3.3icl7107 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±199.9mv 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

27、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 ±199.9mv 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 0.22uf,47k,0.47uf 阻容网络，这三个元件属于芯片工作的积

28、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

29、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 2.4v 2.8v 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 3.2v 到 4

30、.2v 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 50.0,100.0,190.0 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 100.0 ，通常在 99.

31、7 100.3 之间，越接近 100.0 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 ±1.999v 量程，这时候，芯片 27,28,29 引脚的元件数值，更换为 0.22uf,470k,0.047uf 阻容网络，并且把 36 脚基准调整到 1.000v 就可以使用在±1.999v 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。图3.4icl7107

32、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。图3.5 icl7107电压表电路3.5使用icl7107制作41/2 数字电压表头使用icl7107制作的 lcd 液晶显示 41/2 数字电压表头，具有非常高的性能指

33、标，可广泛应用于数字电压表，便携式数字万用表，智能测量仪器和其他高精度高分辨率的测试系统中。icl7107的主要性能特征：满度测量量程为±200.00mv(比7135更好！)和±2.0000v，在此范围内，准确度为±1个字。在积分电路上作了重大改进，采用逐次多重积分、数字调零等先进技术，保证在 0v 输入时读数为“0000”而且不需要使用自动调零电容，（最高位自动消隐）。当基本量程选择为±200.00mv时，分辨力高达10uv.目前大量使用的数字万用表 dt930f 等名牌系列，其芯片就是 icl7107 .输入阻抗高于 109，输入漏电流仅仅 1 pa

34、（典型值）,允许差分输入方式。（本表头按共地方式输入）。能够自动判断输入信号的极性，具有数据保持功能。设有多个标志符号控制信号端口annd(annunciator dirve）。采用lcd液晶显示，非常省电，dc9v 供电时，耗电只有 9 mw.以闪烁方式表示超量程状态。采用 dc9v单电源（电池）供电。3.5.1 本表头的主要应用说明：本表头是按照普通应用电路而组合成为最基本的数字表头，主要使用了其±200.00mv 的直接测量功能。只需要给表头供电dc9v 就可以正常使用。芯片的 22 引脚对电源正极连接，就可以令读数数据保持，方便对瞬变信号的捕捉观察。小数点选择:芯片的 38、

35、39.20、21 引脚是小数点选择点亮引脚，利用一只 47k 电阻对地连接各引脚，就可以选择点亮某一位小数点。 芯片的 37 引脚是基本量程选择端口，利用它接地或者是接电源正极，就可以选择基本量程是 ±200.00mv(高分辨率) 或者是±2.0000v（普通应用）。此特点比 icl7135好用得多。3.5.2 基本质量的快速判别：送入 dc9v 直流稳压电源（小心：电源不能反接，否则，顷刻之间可能令表头报废！），屏幕上面应该显示随机数字，用金属短路 2 个输入端口（vin与gnd），屏幕应该显示±0000,（允许有 ±1 个字的变化），把量程选择到&#

36、177;2.0000v，利用指针万用表的 x1电阻挡，（或者是一节 1.5v 电池），输入到表头的信号输入端口，屏幕应该显示该电池的数字。例如：15034 (具体应该以电池电压为准），如果你需要选择决定小数点的位置，可以通过选择小数点来让它显示 1.5034 或者 15.034等等。交换输入信号的极性，应该有负号出现，显示为 -15034,（允许有±1个字的翻转误差，人工无法修改，由芯片制作厂商决定此指标）。经过这么一轮测试，如果都没有问题，表头就可以准备使用了。3.5.3 校准测量精度：可以使用最简单的方法校准，就是利用一只数字万用表监视着芯片第 34 引脚的电压，微调多圈电位器，

37、使读数1000.0mv,(允许± 2 个字,与选择基本量程无关)，然后，输入一个信号电压，用数字万用表监视，是否读数一致，如果不一致，再仔细微调多圈电位器令其达到一致。校准后，可以用指甲油小许封住多圈电位器的微调螺钉，以防移位，之后，就可以投入正常使用了。（表头已经出品时校准基准1.0000v，± 2 个字）。有关数表头在电流、电压、频率、物理量、化学量等等领域的具体应用，请参阅有关书籍。icl7107制作的41/2 数字电压表头确实是非常方便使用而精度又非常令人满意的，其缺点是需要配套专门的 三个背电极的 lcd 专用屏幕，在 dc9v 供电时，消耗电流在 1ma 左右，

38、适合使用电池供电。第四章 结论(1) 本电路既能用于直流电功率测量，又能用于低频交流电功率测量，从直流到音频范围内都能正常工作。上限工作频率主要取决于乘法器mc1495，其频率范围可从直流达到100 khz以上。本设计是以量程100w的音频电功率测量来详细说明系统的设计方法。(2) 由于采用有效值乘积的计算方式，不论对正弦单频信号，还是复杂波形的音乐、语音信号，本电路直接给出的都是负载实际消耗的有功功率，满度误差一般不超过±3。(3) 本电路的突出优点是电路简单可靠，工作频率范围宽，低成本，以有效值方式实现了有功功率的测量。既可用，也可直接内嵌到相关设备中实现直流和低频电功率的测量及

39、数字显示。致 谢 感谢柏逢明教授的细心，认真的指导，使我受益匪浅，在此表示衷心感谢，同时也感谢各位老师的精心批改和各位同学对我提供的帮助。在这三个月中，我将以前所学的知识学以致用，同时学到了许多书本上未提及的知识，获益匪浅。 毕业设计使我对大学其间学习的知识有了更深刻的理解，并把原来分割的知识系统地联系在一起，理论应用于实际，更好地掌握了单片机技术的实际应用。 在毕业设计中，我学习到了如何进行课题的设计，资料的查找，在查阅大量资料的过程中，不仅吸取了前人的一些教训和经验，还了解到当今世界前沿的技术成果，发现了以前学习中的不足之处，对以前的薄弱环节有了重新认识与掌握，为以后的学习和工作打下了坚实

40、的基础。 参考文献1. 何希才.传感器及其应用电路.北京:电子工业出版社.2001.432. 王兆安.黄俊.电力电子技术.北京:机械工业出版社.2003.203. 吴坚.计算机控制系统.武汉:武汉理工大学出版社.2003.23-244. 张毅刚.新编mcs-51单片机应用设计.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社.2003.170-1955. 王毓银.数字电路逻辑设计.北京:高等教育出版社.2002.786. 谢嘉奎.宣月清.冯军.电子线路.北京:高等教育出版社.1999.1037. richard c dorf.robert h bishop.现代控制系统.北京:高等教育出版社.2003.151-2

41、708. 黄贤武.郑筱霞.曲波.刘文杰.传感器实际应用电路设计.成都:成都电子科技大学出版社.1997.37-389.黄一夫微型计算机控制技术机械工业出版社1989.4446：646710.盛琳阳微型计算机原理西安电子科技大学出版社1994：25826111.鄢定明单片计算机应用技术人民邮电出版社1988：15015112.胡大可微处理机原理及应用浙江大学出版社1993：16616713.何小艇.电子系统设计.杭州:浙江大学出版社.2003.378-39614. charles dh williams.feedback and temperature control.200115. j.g.g

42、oldberg.automatic controls.allyn and bacon boston.1965 16. r.c.dorf.electric circuits 3rd ed.john wiley newyork.1996 目 录第一章 绪 论11.1引言1第二章 应用各元件介绍22.1 icl1707集成电路22.1.1管脚排列及极限参数22.1.2自动校零阶段32.1.2信号积分阶段32.1.3反向积分阶段42.1.4差动输入42.1.5差动参考源42.2 mc1495乘法器52.4 led数码管显示原理(led数码管的工作原理)6第三章工作原理及电路设计103.1 工作原理10

43、3.2 电路设计113.2.1 取样电路113.2.2 有效值功率转换电路113.2.3 电平转换与滤波电路123.2.4 ad转换及显示电路143.3 调试143.4 测试153.5使用icl7107制作41/2 数字电压表头193.5.1 本表头的主要应用说明：203.5.2 基本质量的快速判别：203.5.3 校准测量精度：21第四章 结论22致 谢23参考文献24摘要利用模拟乘法器mc1495实现负载电流与电压的乘积运算，经电平转换，滤波，由icl7107完成a/d转换并驱动led数码管，设计了有效值音频电功率计，实现对音频信号作用下负载有功功率的测量和数字显示，工作频率可从直流扩展到100khz。电功率测量满度误差不超过±3%。可方便地作为一个独立单