本应用笔记介绍了一个产生温度计式电压指示的电路。该电路可以从底部连续按顺序点亮32个LED中的一部分,设计采用了MAX4478运算放大器。
与模拟D'Arsonval表不同,此处的温度计式刻度采用固定的模拟指示器。非常适合需要快速读取数据,但不需要很高精度的应用场合。这种温度计式电压指示器的典型应用包括:控制面板、汽车仪表盘、气动装置、娱乐设备的附加功能。
温度计式指示器首先取得模拟值,然后将模拟值转换成数字信号,最后用模拟格式显示,这一过程表面上看似乎不可思议。图1所示电路将输入电压转化成相应的时间(成比例的脉冲宽度)。32个LED垂直排成一列,从最底端依次向上点亮,用LED代表
本文主要介绍了一种基于模拟技术的温度计式电压指示电路设计,该电路通过集成电路构建,可以连续点亮32个LED来模拟显示输入电压的大小。其中,MAX4478运算放大器作为核心元件,实现了从模拟信号到数字信号再到模拟显示的转换。
电路工作原理如下:MAX4478的放大器B产生一个线性斜坡信号,这个信号在晶体管Q1的控制下重置并重启。接着,所有的移位寄存器初始化为零状态。放大器C则对输入电压和斜坡信号进行比较,当两者相等时,电路产生一个脉冲。
级联的移位寄存器IC2至IC5在每个测量周期开始时复位,随后在MAX4478放大器A产生的时钟脉冲下进行数据移位。第一个移位寄存器IC2的输入始终为高电平,当放大器C检测到输入电压与斜坡信号匹配时,会产生一个上升沿触发ST_CP。数据逐级在移位寄存器间传递,每个移位寄存器的输出状态最终被复制到输出寄存器,驱动对应的LED点亮,形成类似于温度计式的视觉效果。
当数据移位完成,输入的“1”继续在移位寄存器链中传递,直到到达最高级的移位寄存器,此时Q7'信号会复位斜坡发生器和所有移位寄存器,除了输出寄存器保持最后的状态。如果输入电压超出预设范围,最高级移位寄存器的信号会强制ST_CP为高,导致所有LED亮起,提示超出范围。
电路的线性度和稳定性在允许的输入电压范围内(4.5V至5.5V)表现出色,可以扩展到更多的LED级别,只需要增加移位寄存器IC,并调整斜坡和时钟周期的参数。
图2展示了关键波形,包括线性斜坡信号、斜坡信号与输入电压的比较结果、移位寄存器复位脉冲以及最后一级移位寄存器的输出,这些波形有助于理解整个电路的工作流程。
这种温度计式电压指示器适用于那些需要快速直观显示但不要求高精度的场合,例如控制面板、汽车仪表盘、气动装置和娱乐设备等。它以直观的LED显示方式,提供了一种创新且实用的模拟电压指示方案。