本應(yīng)用筆記描述了一種產(chǎn)生溫度計(jì)式電壓指示器的電路。該電路從底部開始以連續(xù)順序點(diǎn)亮 32 個(gè) LED 的一部分。設(shè)計(jì)中采用MAX4478運(yùn)算放大器。

與模擬D'Arsonval儀表不同，溫度計(jì)刻度是一種沒有移動部件的模擬指示器。當(dāng)您必須快速獲取信息但不需要高精度時(shí)，它很有用。這種溫度計(jì)式電壓指示器的典型應(yīng)用是控制面板、車輛儀表板、氣動控制的改造以及娛樂設(shè)備中的裝飾指示器。

奇怪的是，溫度計(jì)指示器獲取模擬值，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字，然后以模擬格式顯示該數(shù)字。圖1中的電路將其輸入電壓轉(zhuǎn)換為時(shí)間（成比例的脈沖寬度）。垂直列中有 32 個(gè) LED，然后通過依次點(diǎn)亮所有 LED 來顯示電壓的模擬，從最低到代表輸入電壓值的 LED。

圖1.該電路通過自下而上連續(xù)照亮32個(gè)LED的一部分來產(chǎn)生“溫度計(jì)刻度”。

在每個(gè)測量周期開始時(shí)，晶體管Q1強(qiáng)制IC1中的放大器B（MAX4478低噪聲低失真運(yùn)算放大器）產(chǎn)生的線性斜坡歸零，然后重新啟動。所有移位寄存器級也設(shè)置為數(shù)字零。MAX4478的放大器C將斜坡與輸入電壓進(jìn)行比較。當(dāng)輸入電壓和斜坡電壓相等時(shí)，電路產(chǎn)生脈沖。

級聯(lián)移位寄存器IC2至IC5也在周期開始時(shí)復(fù)位至零。之后，移位功能由時(shí)鐘振蕩器（MAX4478上的放大器A）的脈沖驅(qū)動。第一移位寄存器（IC2）的數(shù)據(jù)輸入始終連接到高電平（即邏輯“1”）。當(dāng)MAX4478上的放大器C檢測到輸入電壓和斜坡相等時(shí)，其從低到高的輸出邊沿饋ST_CP線路。這反過來又導(dǎo)致移位寄存器級與其輸出寄存器之間的數(shù)據(jù)傳輸。

移位寄存器鏈輸入端的數(shù)字“1”已經(jīng)移位到的所有移位寄存器級都包含“1”作為輸出;高于該級別的所有階段都包含“0”。數(shù)據(jù)傳輸后，輸出寄存器復(fù)制移位寄存器級的狀態(tài)。每個(gè)輸出寄存器驅(qū)動列中的 1 個(gè) LED。與數(shù)字“1”相關(guān)的LED被照亮，從而產(chǎn)生類似于溫度計(jì)的顯示。

從移位寄存器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷敵黾拇嫫骱?，輸入?”的移位繼續(xù)通過移位寄存器鏈，直到第一個(gè)“1”到達(dá)鏈的頂層（IC5，Q7'輸出）。該Q7'信號施加于Q1的基極和MAX4478放大器A的輸入端，Q1復(fù)位斜坡。放大器A在將信號饋送到移位寄存器的MR線之前對信號進(jìn)行反相和緩沖，該線將所有移位寄存器級（但不是輸出寄存器）歸零。

對于超量程輸入，比較器永遠(yuǎn)無法檢測到斜坡和輸入之間的相等性。因此，1N4148二極管將“1”從頂部移位寄存器級饋送到ST_CP線。它通過向所有輸出寄存器傳輸“1”來點(diǎn)亮整個(gè)列。在允許的輸入電壓范圍（4.5V至5.5V）內(nèi)，線性度和穩(wěn)定性優(yōu)于1 LED步進(jìn)。您可以通過添加額外的移位寄存器IC（每個(gè)IC驅(qū)動8個(gè)LED）以及重新計(jì)算斜坡和時(shí)鐘周期來添加更多步驟（即更多LED）。時(shí)序圖（圖2）給出了電路中更重要波形的相對時(shí)間關(guān)系。

圖2.這些波形說明了圖1中的電路工作原理。跡線1：MAX4478放大器B產(chǎn)生的線性斜坡。跡線2：放大器C的輸出，用于比較斜坡和輸入電壓。跡線3：放大器A產(chǎn)生的移位寄存器復(fù)位脈沖。跡線4：最后一個(gè)移位寄存器輸出。

審核編輯：郭婷