MAX4478電路設計：IC形成簡單的溫度計式電壓指示器

本應用筆記描述了一種產生溫度計式電壓指示器的電路。該電路從底部開始以連續(xù)順序點亮 32 個 LED 的一部分。設計中采用MAX4478運算放大器。

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

奇怪的是，溫度計指示器獲取模擬值，將其轉換為數(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換為時間（成比例的脈沖寬度）。垂直列中有 32 個 LED，然后通過依次點亮所有 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LED的一部分來產生“溫度計刻度”。

在每個測量周期開始時，晶體管Q1強制IC1中的放大器B（MAX4478低噪聲低失真運算放大器）產生的線性斜坡歸零，然后重新啟動。所有移位寄存器級也設置為數(shù)字零。MAX4478的放大器C將斜坡與輸入電壓進行比較。當輸入電壓和斜坡電壓相等時，電路產生脈沖。

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

移位寄存器鏈輸入端的數(shù)字“1”已經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)據傳輸后，輸出寄存器復制移位寄存器級的狀態(tài)。每個輸出寄存器驅動列中的 1 個 LED。與數(shù)字“1”相關的LED被照亮，從而產生類似于溫度計的顯示。

從移位寄存器的數(shù)據傳輸?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“1”到達鏈的頂層（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”來點亮整個列。在允許的輸入電壓范圍（4.5V至5.5V）內，線性度和穩(wěn)定性優(yōu)于1 LED步進。您可以通過添加額外的移位寄存器IC（每個IC驅動8個LED）以及重新計算斜坡和時鐘周期來添加更多步驟（即更多LED）。時序圖（圖2）給出了電路中更重要波形的相對時間關系。

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產生的移位寄存器復位脈沖。跡線4：最后一個移位寄存器輸出。

審核編輯：郭婷