Đồ án Thiết kế mạch phân tích phổ tần âm thanh hiện thị LED

Từ lâu mạch phân tích phổ đã xuất hiện nhiều trong các dàn âm thanh. Hiện nay ứng dụng của mạch này xuất hiện ngày càng nhiều trong cuộc sống nhằm phục vụ giải trí và thẩm mỹ của con người. Yêu cầu của mạch phân tích phổ tín hiệu âm thanh là : Có khả năng đo được giá trị điện áp của các tín hiệu tần số âm thanh vf hiện thị trên ma trận LED. Hệ thống giao tiếp với con người sử dụng chỉ bằng hiện thị Do vậy nó hạn chế được tác động của con người vào nội dung bên trong mạch đèn nhấp nháy theo nhạc! + Mạch được thiết kế hiện thị phổ của tín hiệu trong các dải tần xác định + Mạch được thiết kế theo nguyên tắc khi dải tần số nào phù hợp với thiết kế mạch thì hiện thị tương ứng với dây đèn LED đó! Đây là đồ án khá là hoàn chỉnh và được mô phỏng trên Protues! ( có flie word , proteus . )

doc38 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 3709 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế mạch phân tích phổ tần âm thanh hiện thị LED, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Môc Lôc Trang Më §ÇU 2 Ch­¬ng 1: Tæng quan 3 1.1. Giíi thiÖu tæng quan vÒ m¹ch ph©n tÝch phæ ©m thanh 3 1. 2. Ph©n tÝch hÖ thèng m¹ch ph©n ph©n tÝch phæ ©m thanh 3 1. 2.1 Kh¶ n¨ng ®¸p øng yªu cÇu cña hÖ thèng 4 1.2.2 S¬ ®å khèi vµ nguyªn t¾c ho¹t ®éng 4 1.3. S¬ ®å khèi m¹ch ph©n tÝch phæ ©m tÇn dïng hiÓn thÞ d¹ng quÐt : 5 Ch­¬ng 2: C¬ së lý thuyÕt 6 2.1. M¹ch läc tÇn sè 6 2. 1.1. Giíi thiÖu vÒ c¸c lo¹i m¹ch läc tÇn sè 6 2.1.2. M¹ch läc th«ng thÊp 6 2.1.3. M¹ch läc th«ng cao 7 2.1.4. M¹ch läc th«ng d¶i 8 2.1.5. M¹ch läc chÆn d¶i 9 2.1.6 Chi tiÕt vÒ m¹ch läc d¶i th«ng 9 2.2 M¹ch ®iÒu khiÓn LED 11 2.2.1 M¹ch ®iÒu khiÓn LED b»ng linh kiÖn rêi 11 2.2.1 M¹ch ®iÒu khiÓn LED dïng IC LM 3915 13 Ch­¬ng 3: ThiÕt kÕ vµ chÕ t¹o m¹ch ph©n tÝch phæ ©m thanh 17 3.1. S¬ ®å khèi 17 3.2. ThiÕt kÕ s¬ ®å nguyªn lý vµ ph©n tÝch tÝnh to¸n 19 3.21. ThiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n m¹ch läc 19 3.2.2 ThiÕt kÕ chuyÓn m¹ch ®iÖn tö: 24 3.2.3. Khèi m¹ch dao ®éng, ®Õm vµ gi¶i m·, m¹ch thóc vµ ®iÒu khiÓn LED 26 3.2.4 ThiÕt kÕ khèi m¹ch ma trËn LED hiÓn thÞ. 31 3.3 ThiÕt kÕ m¹ch in 32 KÕt luËn 36 Lêi nãi ®Çu C«ng nghÖ ®iÖn tö hiÖn nay cã nh÷ng b­íc ph¸t triÓn rÊt nhanh. Nã lu«n g¾n liÒn víi sù ph¸t triÓn cña c¸c c«ng nghÖ kh¸c. C«ng nghÖ ®iÖn tö t­¬ng tù ®· ®em ®Õn cho con ng­êi nh÷ng øng dông quan träng trong tÊt c¶ c¸c nghµnh, c¸c lÜnh vùc. Lµ mét sinh viªn khoa C«ng nghÖ, nghµnh §iÖn tö - ViÔn th«ng, b¶n th©n em hiÓu r»ng vËn dông nh÷ng kiÕn thøc ®· häc vµo thùc tÕ lµ v« cïng quan träng. Víi suy nghÜ trªn, em ®· quyÕt ®Þnh chän ®Ò tµi “ThiÕt kÕ m¹ch ph©n tÝch phæ tÇn ©m thanh”. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c thÇy c« gi¸o trong bé m«n §iÖn tö - ViÔn th«ng, Khoa C«ng nghÖ ®· gi¶ng d¹y cho chóng em nh÷ng kiÕn thøc vÒ chuyªn m«n, ®Ó chóng em thùc hiÖn tèt ®å ¸n thiÕt kÕ m¹ch t­¬ng tù nµy. Do kiÕn thøc cßn h¹n chÕ nªn ®å ¸n nµy kh«ng thÓ tr¸nh ®­îc nh÷ng thiÕu sãt. V× vËy em rÊt mong ®­îc sù chØ b¶o cña c¸c thÇy c« vµ nh÷ng ý kiÕn ®ãng gãp cña c¸c b¹n. §Æc biÖt em xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy gi¸o §Æng Th¸i S¬n ®· nhiÖt t×nh gióp ®ì em hoµn thµnh ®Ò tµi nµy! Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n ! Vinh, ngµy…th¸ng….n¨m 2010 Sinh viªn thùc hiÖn Hoµng ThÕ M¹nh Ch­¬ng 1: Tæng quan 1.1 Giíi thiÖu tæng quan vÒ m¹ch ph©n tÝch phæ ©m thanh Tõ l©u m¹ch ph©n tÝch phæ ®· xuÊt hiÖn nhiÒu trong c¸c dµn ©m thanh. HiÖn nay øng dông cña m¹ch nµy xuÊt hiÖn ngµy cµng nhiÒu trong cuéc sèng nh»m phôc vô gi¶i trÝ vµ thÈm mü cña con ng­êi. Yªu cÇu cña m¹ch ph©n tÝch phæ tÝn hiÖu ©m thanh lµ: Cã kh¶ n¨ng ®o ®­îc gi¸ trÞ ®iÖn ¸p cña c¸c tÝn hiÖu tÇn sè ©m thanh vµ hiÓn thÞ trªn mét ma trËn LED. 1. 2. Ph©n tÝch hÖ thèng 1.2. 1. Kh¶ n¨ng ®¸p øng cña hÖ thèng: HÖ thèng giao tiÕp víi ng­êi sö dông chØ b»ng hiÓn thÞ do vËy nã h¹n chÕ ®­îc t¸c ®éng cña ng­êi sö dông vµo néi dung bªn trong m¹ch ®Ìn nh¸p nh¸y theo nh¹c. - M¹ch ®­îc thiÕt kÕ hiÓn thÞ phæ cña c¸c tÝn hiÖu trong c¸c d¶i tÇn x¸c ®Þnh. - M¹ch ®­îc thiÕt kÕ theo nguyªn t¾c khi d¶i tÇn sè nµo phï hîp víi thiÕt kÕ m¹ch th× hiÓn thÞ t­¬ng øng víi d·y ®Ìn LED ®ã. 1.2.2. S¬ ®å khèi vµ nguyªn t¾c ho¹t ®éng: a. S¬ ®å khèi: H×nh 1: S¬ ®å khèi c¬ b¶n cña m¹ch ph©n tÝch phæ ©m tÇn b. Nguyªn lý ho¹t ®éng: TÝn hiÖu tõ ng· vµo ®­îc ®­a vµo tõng bé läc tÇn. Bé läc tÇn dïng lo¹i m¹ch läc tÝch cùc d¶i th«ng. M¹ch chØ ®Ó cho c¸c tÝn hiÖu trong mét d¶i tÇn qui ®Þnh ®i qua vµ läc bá c¸c thµnh phÇn kh¸c. Cã thÓ dïng transistor kÕt hîp víi c¸c tô ®iÖn vµ ®iÖn trë ®Ó h×nh thµnh nªn m¹ch läc tÝch cùc hoÆc dïng c¸c OP-AMP kÕt hîp víi c¸c linh kiÖn thô ®éng bªn ngoµi ®Ó cã m¹ch läc tÝch cùc. Sè m¹ch läc cµng nhiÒu th× bé ph©n tÝch phæ tÇn cµng cã ®é ph©n gi¶i tÇn sè cµng cao, ®­îc thÓ hiÖn trong chØ tiªu chÊt l­îng cña m¹ch cao h¬n. M¹ch ®iÒu khiÓn dïng ®Ó hiÓn thÞ møc biªn ®é cña tÝn hiÖu sau khi qua bé läc tÇn. M¹ch nµy cã thÓ dïng linh kiÖn rêi hoÆc dïng c¸c IC chuyªn dông. C¸c ®­êng ra cµng nhiÒu th× m¹ch cã ®é ph©n gi¶i biªn ®é cµng lín. Trong s¬ ®å trªn ta thÊy mçi bé läc tÇn cÇn cã mét m¹ch ®iÒu khiÓn LED cho viÖc hiÓn thÞ, cµng nhiÒu bé läc tÇn (®é ph©n gi¶i tÇn sè cña m¹ch cµng cao) th× cµng dïng nhiÒu m¹ch ®iÒu khiÓn LED. §iÒu nµy sÏ g©y cho m¹ch sù kÕt nèi phøc t¹p. §Ó kh¾c phôc nh­îc ®iÓm cña s¬ ®å trªn ta xÐt nh÷ng c¶i tiÕn trong s¬ ®å khèi sau: 1.3. S¬ ®å khèi m¹ch ph©n tÝch phæ ©m tÇn dïng hiÓn thÞ d¹ng quÐt: 1.3.1. S¬ ®å khèi: H×nh 2: S¬ ®å khèi cña m¹ch ph©n tÝch phæ ©m tÇn dïng hiÓn thÞ d¹ng quÐt 1.3.2. Nguyªn lý ho¹t ®éng: S¬ ®å nµy thÓ hiÖn ­u ®iÓm lµ chØ dïng mét m¹ch ®iÒu khiÓn LED bÊt kÓ sè l­îng m¹ch läc lµ bao nhiªu, sè ®­êng nèi d©y ra m¹ch hiÓn thÞ còng ®¬n gi¶n h¬n do viÖc sö dông ma trËn hiÓn thÞ lµ sù kÕt hîp gi÷a hµng vµ cét. Sè l­îng cét t­¬ng øng víi sè l­îng m¹ch läc tÇn, cßn sè hµng chÝnh lµ sè l­îng ®Çu ra cña m¹ch ®iÒu khiÓn LED. S¬ ®å nµy còng bao gåm n bé läc tÇn, c¸c ngâ ra cña c¸c bé läc tÇn ®­îc ®­a vµo bé chuyÓn m¹ch, t¹i tõng thêi ®iÓm chuyÓn m¹ch chØ cho tÝn hiÖu cña mét bé läc tÇn ra mµ th«i. §iÒu khiÓn bé chuyÓn m¹ch ®­îc thùc hiÖn bëi m¹ch ®Õm & gi¶i m·, tÝn hiÖu xung clock cña m¹ch dao ®éng ®­a vµo m¹ch ®Õm & gi¶i m·, sè ngâ ra cña m¹ch ®Õm & gi¶i m· t­¬ng øng lµ n. Ngâ ra cña m¹ch ®Õm & gi¶i m· còng ®ång thêi ®­îc ®­a ®Õn m¹ch thóc ®Ó quÐt c¸c cét. NÕu tÇn sè xung clock ®ñ nhanh th× m¾t ta sÏ bÞ ®¸nh lõa cho c¶m gi¸c ®ång thêi c¸c cét ®Òu s¸ng nh­ng thùc ra t¹i mét thêi ®iÓm th× chØ cã mét cét s¸ng. Ch­¬ng 2: C¬ së lý thuyÕt 2.1. M¹ch läc tÇn sè: 2.1.1. Giíi thiÖu vÒ c¸c lo¹i m¹ch läc: Th­êng trong c¸c thiÕt bÞ ®iÖn hoÆc ®iÖn tö cÇn chÆn hoÆc cÇn cho qua nh÷ng tÇn sè nµo ®ã ng­êi ta th­êng dïng bé läc tÇn sè. Tr­íc kia nã ®­îc dùng chñ yÕu b»ng nh÷ng phÇn tö ®iÖn c¶m L vµ ®iÖn dung C. Ngµy nay IC khuÕch ®¹i thuËt to¸n (OP AMP) cã kÝch th­íc nhá, cã nhiÒu ®Æc tÝnh ­u viÖt, gi¸ thµnh h¹, tÝnh to¸n thiÕt kÕ ®¬n gi¶n nªn ®­îc ­a chuéng ®Ó dùng c¸c bé läc tÝch cùc RC.Cã nhiÒu lo¹i m¹ch läc tÝch cùc kh¸c nhau ch¼ng h¹n nh­ m¹ch Butterworth vµ Chebyshev. Tr­íc khi xÐt ®Õn c¸c bé läc ta cÇn xÐt ®Õn bËc cña bé läc. BËc cña bé läc x¸c ®Þnh ®é dèc ®­êng c¾t. Sè bËc cµng cao, ®­êng c¾t cµng dèc. BËc läc gia t¨ng theo 6dB/oct. M¹ch läc tÝch cùc ®¬n gi¶n nhÊt lµ m¹ch läc bËc nhÊt víi ®é dèc lµ 6db/oct. C¸c m¹ch läc tÝch cùc cao cÊp h¬n cã thÓ cã bËc cao h¬n, vÝ dô mét bé läc bËc hai cã ®é dèc ®­êng c¾t lµ 12dB/oct. PhÇn d­íi, do yªu cÇu cña ®Ò tµi, tr×nh bµy chñ yÕu vÒ m¹ch läc d¶i th«ng. Sau ®©y lµ giíi thiÖu c¸c lo¹i m¹ch läc: 2.1.2. M¹ch läc th«ng thÊp: M¹ch läc Butterworth ®­îc thiÕt kÕ ®Ó cã ®¸p øng biªn tÇn ph¼ng trong d¶i th«ng vµ cã ®Æc tÝnh ®­êng cong tr¬n tru. H×nh d­íi tr×nh bµy biÓu ®å ®¸p øng tÇn sè cña mét m¹ch läc Butterworth bËc nhÊt ®iÓn h×nh. H×nh 3: §Æc tuyÕn m¹ch läc th«ng thÊp Mét lo¹i phæ biÕn kh¸c cña ®¸p øng läc ®­îc thÓ hiÖn bëi m¹ch läc Chebyshev. BiÓu ®å ®¸p øng biªn tÇn cña mét m¹ch läc th«ng thÊp Chebyshev ®­îc tr×nh bµy ë h×nh d­íi: H×nh 3: §Æc tuyÕn m¹ch läc th«ng thÊp Chebyshev §¸p øng biªn tÇn cña m¹ch läc kh«ng ph¼ng ë tÇn sè thÊp h¬n tÇn sè c¾t nh­ trong bé läc Butterworth. Trong bé läc Chebyshev, cã mét sù gi¶m vÒ biªn ®é ë phÝa tr­íc tÇn sè c¾t vµ biªn ®é l¹i t¨ng trë l¹i tr­íc khi ®­êng suy gi¶m b¾t ®Çu. ThuËn lîi chñ yÕu cña m¹ch läc Chebyshev lµ cã ®Æc tÝnh ®­êng suy gi¶m rÊt dèc.C¸c m¹ch diÖn thùc sù cña m¹ch läc Butterworth vµ Chebyshev th­êng th× kh¸ gièng nhau. Th«ng th­êng, sù kh¸c biÖt duy nhÊt trong hai m¹ch läc lµ gi¸ trÞ c¸c linh kiÖn thùc sù ®­îc sö dông. 2.1.3. M¹ch läc th«ng cao: H×nh 4: §Æc tuyÕn m¹ch läc th«ng cao vµ m¹ch läc th«ng cao Chebyshev VÒ mÆt chøc n¨ng, mét m¹ch läc th«ng cao ®ãng vai trß ®èi lËp víi mét m¹ch läc th«ng thÊp. NÕu bá qua ®­êng cong suy gi¶m, nh÷ng c¸i ®­îc cho qua bëi m¹ch läc th«ng thÊp sÏ bÞ chÆn l¹i bëi m¹ch läc th«ng cao vµ ng­îc l¹i. C¸c m¹ch läc tÝch cùc th«ng cao kh¸ gièng c¸c m¹ch läc tÝch cùc th«ng thÊp. ngo¹i trõ vÞ trÝ cña mét sè linh kiÖn bÞ thay ®æi. Còng gièng nh­ m¹ch läc tÝch cùc th«ng thÊp, mét m¹ch läc tÝch cùc th«ng cao còng cã c¶ ®¸p øng Butterworth lÉn ®¸p øng Chebyshev ®­îc tr×nh bµy d­íi ®©y. 2.1.4. M¹ch läc th«ng d¶i: Nãi chung c¸c m¹ch läc d¶i th«ng phøc t¹p h¬n nhiÒu so víi c¸c m¹ch läc th«ng thÊp vµ th«ng cao. Theo mét mÆt nµo ®ã, c¸c m¹ch läc th«ng thÊp vµ th«ng cao còng lµ mét lo¹i m¹ch läc d¶i th«ng. Trong mét m¹ch läc th«ng thÊp, tÇn sè c¾t d­íi lµ mét ®iÓm t­ëng t­îng n»m d­íi 0Hz. §èi víi m¹ch läc th«ng cao, tÇn sè c¾t trªn ®­îc x¸c ®Þnh bëi ®¸p øng tÇn sè cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n (hay c¸c linh kiÖn tÝch cùc kh¸c) ®­îc dïng trong m¹ch läc. Mét m¹ch läc d¶i th«ng cã thÓ ®­îc t¹o ra b»ng c¸ch m¾c nèi tiÕp m¹ch läc th«ng thÊp vµ m¹ch läc th«ng cao. C¸c m¹ch läc d¶i th«ng phøc t¹p h¬n v× cã nhiÒu th«ng sè h¬n vµ v× thÕ linh ho¹t h¬n. C¸c th«ng sè bao gåm nh­: ®é lîi (K),bËc läc (n), tÇn sè trung t©m (Fc), vµ b¨ng th«ng (BW) ngoµi ra cßn cã mét th«ngsè n÷a lµ hÖ sè phÈm chÊt Q, ®­îc suy ra tõ Fc vµ BW. H×nh 5: §Æc tuyÕn m¹ch läc th«ng d¶i 2.1.5. M¹ch läc chÆn d¶i: Mét m¹ch läc d¶i chÆn cho hÇu hÕt mäi tÇn sè ®i qua nã ngo¹i trõ nh÷ng tÇn sè n»m trong mét kho¶ng ®­îc x¸c ®Þnh (th­êng lµ hÑp). C¸c m¹ch läc d¶i chÆn th­êng ®­îc dïng ®Ó lo¹i bá nh÷ng thµnh phÇn tÇn sè kh«ng mong muèn. C¸c tÇn sè cao h¬n vµ thÊp h¬n d¶i chÆn ®Òu ®­îc m¹ch läc d¶i chÆn cho qua dÔ dµng. Trong ®å thÞ ®¸p øng biªn tÇn ta thÊy cã mét lç hæng hay lâm xuèng v× thÕ m¹ch nµy th­êng ®­îc gäi lµ m¹ch läc Notch. H×nh 6: §Æc tuyÕn m¹ch läc chÆn d¶i 2.1.6 Chi tiÕt vÒ m¹ch läc th«ng d¶i M¹ch läc d¶i th«ng c¬ b¶n ®­îc minh häa bªn d­íi: H×nh 7: S¬ ®å nguyªn lý m¹ch läc tÝch cùc th«ng d¶i dïng K§TT M¹ch nµy cã thÓ ®­îc thiÕt kÕ ®Ó cho ®é lîi tõ thÊp tíi trung b×nh vµ gi¸ trÞ Q cã thÓ cao tíi 20, gi¸ trÞ thÊp h¬n cña Q cã thÓ ®­îc chän lùa b»ng c¸ch dïng c¸c gi¸ trÞ linh kiÖn thÝch hîp. Trong m¹ch chän C1 = C2 = C ®Ó dÔ tÝnh to¸n. C¸c th«ng sè cho tr­íc lµ tÇnsè trung t©m (Fc), ®é lîi (K) vµ Q. Trong hÇu hÕt c¸c tr­êng hîp, gi¸ trÞ Q cã thÓ ®­îc suy ra tõ tÇn sè trung t©m vµ b¨ng th«ng cña bé läc d¶i th«ng. Víi c¸c th«ng sè cho tr­íc, ta cã c¸c c«ng thøc ®Ó tÝnh R1, R2 vµ R3: ; ; §é lîi ®­îc x¸c ®Þnh b»ng tØ sè gi÷a R1 vµ R3: Mét h¹n chÕ quan träng cho m¹ch nµy lµ nÕu cã ®é lîi (K) cao th× Q còng ph¶i cao. Kh«ng thÓ thiÕt kÕ m¹ch läc víi ®é lîi cao vµ Q thÊp bëi v× gi¸ trÞ cña R2 sÏ ©m. Trong m¹ch, bËc läc ®­îc x¸c ®Þnh bëi gi¸ trÞ Q. Gi¸ trÞ Q cµng cao, ®­êng c¾t cµng dèc. Khi cho tr­íc c¸c gi¸ trÞ C, R1, R2, R3, cã thÓ tÝnh ®­îc: ; 2.2. M¹ch ®iÒu khiÓn LED 2.2.1. M¹ch ®iÒu khiÓn LED dïng linh kiÖn rêi: 1. M¹ch dïng Transistor H×nh 8: M¹ch ®iÒu khiÓn LED dïng K§TT Trong s¬ ®å trªn, Q1 vµ Q2 t¹o thµnh bé khuÕch ®¹i hai tÇng. Khi ë ®Çu vµo kh«ng cã tÝn hiÖu, Q1 hÇu nh­ ®ãng (tr¹ng th¸i nµy ®­îc x¸c ®Þnh bëi biÕn trë R4), ®é sôt ¸p trªn R2 nhá, kh«ng ®ñ më Q2 bëi vËy trªn cùc C cña Q2 kh«ng cã dßng ra, c¸c LED t¾t.Khi cã ®iÖn ¸p d­¬ng ®Æt ë ®Çu vµo, Q1 më, ®iÖn ¸p vµo cµng lín, Q1 m¬ cµng nhiÒu. Do ®ã Q2 còng më vµ cã dßng ®iÖn ra ë cùc C. Dßng ®iÖn nµy cµng lín. Khi ®iÖn ¸p ®Çu vµo cµng m¹nh. Khi cã dßng ®iÖn th× c¸c LED lÇn l­ît s¸ng, b¾t ®Çu tõ LED cuèi cïng (LED7) Khi cã dßng ®iÖn tõ cùc C cña Q2 th× dßng ®iÖn nµy hÇu nh­ hoµn toµn ®i qua R12 vµ LED7 vµ t¹o nªn sôt ¸p trªn ®o¹n nµy (t¹i anod LED6 so víi mass). Víi mét dßng ®iÖn x¸c ®Þnh LED7 s¸ng vµ ®iÖn ¸p sôt trªn nã kho¶ng 1,8 ®Õn 2V. Trong qu¸ tr×nh dßng ®iÖn t¨ng lªn, ®iÖn ¸p nµy kh«ng ®æi. Mét c¸ch kh¸c LED7 ®ãng vai trß cña mét æn ¸p. Nh­ng dßng ®iÖn t¨ng dÉn ®Õn viÖc t¨ng ®iÖn ¸p t¹i anod LED6.Khi ®iÖn ¸p nµy ®¹t gi¸ trÞ b»ng tæng ®iÖn ¸p sôt trªn LED7 vµ diode më D6 (0,7V) tøc lµ kho¶ng 2,5 ®Õn 2,7V th× LED6 ph¸t s¸ng. LED5 sÏ s¸ng tiÕp theo khi dßng cùc C cña Q2 tiÕp tôc t¨ng, khi mµ ®iÖn ¸p t¹i anod LED5 ®¹t ®Õn gi¸ trÞ b»ng tæng ®iÖn ¸p sôt trªn LED ®ang s¸ng vµ c¸c diode më D5, D6. Tãm l¹i LED tiÕp theo chØ s¸ng khi t¨ng ®iÖn ¸p anod cña chóng (so víi mass) lªn kho¶ng 0,7V so víi ®iÖn ¸p trªn anod cña LED tr­íc ®ã. Khi dßng ®iÖn ra trªn cùc C cña Q2 gi¶m th× c¸c LED t¾t theo thø tù tõ trªn xuèng d­íi. §é tuyÕn tÝnh cña LED chØ b¸o phô thuéc vµp viÖc chän lùa chÝnh x¸c c¸c ®iÖn trë R7 ®Õn R12 còng nh­ c¸c tham sè gièng nhau cña c¸c LED. M¹ch nµy kh«ng chØ lµm viÖc ®­îc víi nguån tÝn hiÖu ®iÖn ¸p kh«ng ®æi ë ®Çu vµo mµ cßn víi nguån tÝn hiÖu lµ ©m tÇn. Trong tr­êng hîp nµy, m¹ch chØ lµm viÖc víi c¸c nöa chu k× d­¬ng cña tÝn hiÖu. 2. M¹ch ®iÒu khiÓn LED dïng c¸c khuÕch ®¹i thuËt to¸n: H×nh 8: M¹ch ®iÒu khiÓn LED dïng K§TT Trong m¹ch, c¸c ®Çu vµo kh«ng ®¶o ®· ®­îc nèi vµo m¹ch ph©n ¸p ®Ó lÊy møc ®iÖn ¸p mÉu, trong khi ®ã ®iÖn ¸p tÝn hiÖu vµo cïng lóc ë c¸c ®Çu vµo ®¶o. M¹ch so ¸p sÏ so s¸nh c¸c møc ®iÖn ¸p vµo vµ lµm s¸ng c¸c LED t­¬ng øng. 2.2.2. M¹ch ®iÒu khiÓn LED sö dông IC LM3915: 1.Giíi thiÖu chung IC LM3915 lµ mét m¹ch tÝch hîp ®¬n khèi cã thÓ c¶m nhËn ®­îc c¸c møc ®iÖn ¸p t­¬ng tù vµ ®iÒu khiÓn hiÓn thÞ trªn 10 led hoÆc mµn h×nh tinh thÓ láng hay lµ c¸c thiÕt bÞ hiÓn thÞ huúnh quang ch©n kh«ng, cung cÊp cho mét bé khuÕch ®¹i l«garit 3dB/bËc ®iÖn ¸p t­¬ng tù hiÓn thÞ. Mét ch©n thay ®æi hiÓn thÞ tõ biÓu ®å cét sang hiÓn thÞ c¸c ®iÓm di ®éng. Dßng trªn led ®­îc ®iÒu khiÓn vµ cã thÓ lËp tr×nh ®­îc mµ kh«ng cÇn ®Õn c¸c trë h¹n dßng. TÊt c¶ hÖ thèng hiÓn thÞ cã thÓ ho¹t ®éng nhê nguån cÊp n»m trong kho¶ng 3V cho ®Õn 25V. IC bao gåm mét ®iÖn ¸p tham chiÕu cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc vµ ®óng mét bé chia ¸p 10 møc chuÈn. Bé ®Öm nhËp tr¹ng th¸i trë kh¸ng cao nhËn tÝn hiÖu tõ m¸t ®Õn trong d¶i 1.5V cña nguån d­¬ng. H¬n n÷a, nã kh«ng cÇn ph¶i b¶o vÖ c¸c tÝn hiÖu ë ®Çu vµo. Bé ®Öm nhËp ®iÒu khiÓn 10 bé so riªng lÎ ®­îc tham chiÕu tíi c¸c bé chia víi ®é chÝnh x¸c. §é chÝnh x¸c th«ng th­êng tèt h¬n 1dB. Sù hiÓn thÞ 3dB/b­íc cña LM3915 lµ mét d·y c¸c tÝn hiÖu ®éng víi d¶i réng,nh­ lµ møc ©m thanh, ®iÖn, c­êng ®é chiÕu s¸ng hoÆc dao ®éng. C¸c ch­¬ng tr×nh ©m thanh trung b×nh hoÆc lµ c¸c bé chØ b¸o møc cùc ®¹i, ®ång hå ®iÖn n¨ng vµ ®ång hå ®o c­êng ®é tÝn hiÖn cao tÇn. Thay thÕ cho c¸c ®ång hå ®o th«ng th­êng b»ng kÕt qu¶ hiÓn thÞ nhanh dÇn trªn mét biÓu ®å led. IC LM3915 rÊt dÔ ¸p dông nh­ lµ mét ®ång hå ®o 1.2V b»ng thËt mµ chØ ®ßi hái mét ®iÖn trë céng víi 10 led. Mét ®iÖn trë lËp tr×nh víi nguån ¸p bÊt kú tõ 1.2V ®Õn 12V. §é s¸ng cña led cã thÓ ®­îc ®iÒu khiÓn bëi mét biÕn trë riªng. IC LM3915 rÊt ®a n¨ng. c¸c ®Çu ra cña nã cã thÓ ®iÒu khiÓn hiÓn thÞ trªn c¸c mµn h×nh tinh thÓ láng, c¸c bãng huúnh quang ch©n kh«ng, vµ bãng ®Ìn d©y tãc tèt nh­ c¸c led mµu. NhiÒu thiÕt bÞ cã thÓ ®­îc ghÐp nèi ®Ó hiÖn thÞ cho mét ®iÓm hay lµ mét cét víi ®é réng 60 dB hoÆc 90 dB. Lm3915 còng cã thÓ ®­îc ghÐp nèi víi LM3914 ®Ó hiÓn thÞ mét d¶i/biÓu ®å hoÆc víi Lm3916 cho mét ©m l­îng kÕ më réng. C¸c ®Æc ®iÓm cña Lm3915: 3dB/b­íc, biªn ®é 30 dB §iÒu khiÓn hiÓn thÞ c¸c led, mµn h×nh tinh thÓ láng, bãng huúnh quang ch©n kh«ng. H×nh thøc hiÓn thÞ cét hay ®iÓm cã thÓ do ng­êi dïng chän ®­îc bªn ngoµi. §iÖn ¸p tham chiÕu bªn trong tõ 1.2V ®Õn 12V. Ho¹t ®éng víi ®iÖn ¸p nguån ®¬n tõ 3V ®Õn 25V. Dßng ra cã thÓ lËp tr×nh tõ 1mA ®Õn 30mA. §iÖn ¸p vµo chÞu ®ùng ± 35V mµ kh«ng g©y tæn h¹i hoÆc sai kÕt qu¶ ë ®Çu ra. §iÒu khiÓn trùc tiÕp TTL hoÆc CMOS. Bé chia bªn trong 10 b­íc, vµ cã thÓ ®­îc tham chiÕu tíi mét biªn ®é réng cña ®iÖn ¸p LM3915 ®­îc ®¸nh gi¸ cao nhÊt khi ho¹t ®éng tõ 00C ®Õn +700C. H×nh 1: øng dông tiªu biÓu cña IC LM3915 2. S¬ då khèi vµ chøc n¨ng c¸c ch©n LM3915 a. S¬ ®å khèi S¬ ®å khèi ®· ®­îc ®¬n gi¶n cña LM3915 bao gåm mét bé ®Öm vµo ë tr¹ng th¸i trë kh¸ng cao, ho¹t ®éng víi tÝn hiÖu tõ ®Êt ®Õn 12V va ®­îc b¶o vÖ chèng l¹sù ®¶o chiÒu vµ qu¸ ¸p. TÝn hiÖu nµy sau ®ã ®­îc ¸p dông cho mét lo¹t 10 bé so s¸nh, mçi bé nh­ vËy ®­îc thiªn ¸p ®Ó so s¸nh møc ®é kh¸c nhau bëi trë b¨ng. H×nh 2: s¬ ®å khèi cña IC LM3915 b. Chøc n¨ng c¸c ch©n LM3915 IC LM3915 cã tÊt c¶ 18 ch©n, mçi bªn 9 ch©n, ®­îc tr×nh bµy nh­ h×nh vÏ d­íi ®©y. H×nh 3:Ss¬ ®å ch©n cña IC LM3915 Chøc n¨ng c¸c ch©n Ch©n 2 (V-): ch©n nèi ®Êt. Ch©n 3 (V+): ch©n cÊp nguån. Ch©n 5 (Signal input): ch©n ®­a tÝn hiÖu vµo. Ch©n 7 (Reference output): ch©n tham chiÕu ra. Ch©n 8 (Reference adjust): ch©n ®iÒu chØnh tham chiÕu. Ch©n 9 (Mode select): ch©n lùa chän chÕ ®é, ®Çu vµo lùa chän chÕ ®é cho phÐp kÕt nèi c¸c Lm3915 víi nhau, vµ ®iÒu khiÓn chÕ ®é ho¹t ®éng hiÓn thÞ cét hay ®iÓm. Cã c¸c c¸ch c¬ b¶n ®Ó sö dông ®Çu vµo nµy nh­ sau: C¸c ch©n 10 ->18, ch©n 1 lµ c¸c ®Çu ra cho phÐp kÕt nèi víi thiÕt bÞ hiÓn thÞ. Ch­¬ng 3: ThiÕt kÕ vµ chÕ t¹o m¹ch ph©n tÝch phæ ©m thanh 3.1. S¬ ®å khèi: Trong ®å ¸n nµy, m¹ch ph©n tÝch phæ ©m tÇn cã ®é ph©n tÝch lµ tÇn sè 10, ®é ph©n tÝch biªn ®é còng lµ 10. Trong m¹ch sö dông m¹ch hiÓn thÞ d¹ng quÐt ®Ó m¹ch gän nhÑ, c¸c ®­êng kÕt nèi Ýt còng nh­ sè l­îng c¸c linh kiÖn ®­îc gi¶m. Chia m¹ch thµnh c¸c phÇn chÝnh nh­ sau: khèi m¹ch läc víi c¸c chuyÓn m¹c ®iÖn tö; khèi m¹ch dao ®éng, ®Õm, thóc víi m¹ch ®iÒu khiÓn LED; vµ khèi m¹ch ma trËn LED hiÓn thÞ. 3.1.1. Khèi m¹ch läc vµ chuyÓn m¹ch ®iÖn tö: TÝn hiÖu tõ ng· vµo ®­îc ®­a ®ång thêi vµo tÊt c¶ c¸c bé läc, t¹i ng· ra cña c¸c bé läc nµy ®­îc ®­a vµo chuyÓn m¹ch ®iÖn tö víi c¸c ng· vµo d÷ liÖu ®iÒu khiÓn chuyÓn m¹ch. T¹i mét thêi ®iÓm chØ cã tÝn hiÖu ra cña mét bé läc. §iÒu nµy ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch ®­a vµo c¸c d÷ liÖu chuyÓn m¹ch thÝch hîp. 3.1.2. Khoái maïch dao ñoäng, ñeám, thuùc vôùi maïch ®iÒu khiÓn LED: Trong khèi nµy, m¹ch ®iÒu khiÓn LED lµ ®éc lËp víi nh÷ng phÇn kh¸c nh­ng ®Ó cho gän nªn ®­îc gép chung vµo phÇn nµy. TÝn hiÖu ®­îc ®­a vµo m¹ch ®iÒu khiÓn LED ®Ó cã ®­îc d÷ liÖu t­¬ng øng ë ng· ra hµng. M¹ch dao ®éng t¹o xung clock cÊp cho m¹ch ®Õm kÕt hîp víi m¹ch gi¶i m·,c¸c ng· ra cña m¹ch gi¶i m· chÝnh lµ c¸c ng· ra d÷ liÖu chuyÓn m¹ch cho bé chuyÓn m¹ch, ®ång thêi c¸c ng· ra nµy còng ®­îc ®­a vµo m¹ch thóc ®Ó cho ra c¸c ng· ra cét dïng ®Ó quÐt c¸c cét. 3.1.3. Khèi m¹ch ma trËn LED hiÓn thÞ: Khèi nµy lµ khèi ®¬n gi¶n nhÊt so víi c¸c khèi. §©y lµ mét ma trËn gåm c¸c hµng vµ c¸c cét. Giao ®iÓm cña hµng vµ cét chÝnh lµ LED ®­îc g¾n vµo. D÷ liÖu ®­îc ®­a vµo hµng t¹i tõng thêi ®iÓm t­¬ng øng víi cét ®­îc chän ®Ó hiÓn thÞ. 3.2. ThiÕt kÕ, tÝnh to¸n: 3.2.1. Khèi m¹ch läc vµ chuyÓn m¹ch ®iÖn tö: 3.21. ThiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n m¹ch läc: Tïy theo tõng cÊp m¸y, ta cã thÓ gÆp c¸c m¹ch ph©n tÝch phæ ©m tÇn ®­îc ph©n chia thµnh nh÷ng tÇn sè trung t©m cña c¸c bé läc nh­ 20Hz, 30Hz, 60Hz, 125Hz, 250Hz, 500Hz, 1KHz, 2KHz, 4KHz, 8KHz, 16KHz, 20KHz,.... ë c¸c m¹ch ph©n tÝch phæ ©m tÇn ®¬n gi¶n h¬n, ta cã thÓ gÆp tÇn sè trung t©m cña c¸c bé läcchØ cã 5 tÇn sè, mét sè lo¹i chuyªn dông, sè tÇn sè trung t©m lªn ®Õn 10, 15, 16,32,... vµ dÜ nhiªn sè l­îng tÇn sè trung t©m cµng nhiÒu th× m¹ch cµng cã chÊt l­îng cµng cao. Th«ng th­êng, c¸c tÇn sè trung t©m ®­îc biÕn thiªn theo qui luËt Octave (tÇn sè t¨ng gÊp ®«i), chÝnh lµ do vÊn ®Ò xö lý hµi (harmonic). §iÒu nµy quyÕt ®Þnh rÊt lín ®èi víi ®é râ, chÊt l­îng cña c¸c nguån ©m ®a d¹ng nh­ c¸c bµi nh¹c hßa tÊu víi nhiÒu lo¹i nh¹c cô kh¸c nhau. VÝ dô nh­: th«ng th­êng ta ph©n biÖt ®­îc nèt La ë cïng b¸t ®é cña mét ®µn guitar vµ cña piano ®­îc chÝnh lµ nhê c¸c hµi ë c¸c b¸t ®é cao h¬n cña nèt La chuÈn mµ ta ph©n biÖt ®­îc ë hai nh¹c cô. Ta cã thÓ diÔn t¶ mét sè tÇn sè mµ lo¹i nh¹c cô cã thÓ ®¹t ®­îc nh­ sau: - ë tÇn sè 30Hz: th­êng nghe ë c¸c lo¹i Bass violin, Bass Tuba, Contrebass,... - ë tÇn sè 60Hz: th­êng nghe ë c¸c lo¹i Trombone, Bassoon, Cello,... - ë tÇn sè 100Hz: th­êng nghe ë c¸c lo¹i Viola, giäng nãi con ng­êi, Kettle drum, c¸c guitar bass, trèng,... - ë tÇn sè 330Hz: th­êng nghe ë ®a sè c¸c ©m c¬ b¶n cña c¸c nh¹c cô vµ giäng nãi con ng­êi. - ë tÇn sè 1KHz: vïng tËp trung c¸c ©m thanh cña c¸c lo¹i nh¹c cô, c¸c ©m cao cña con ng­êi. - ë tÇn sè 3,3KHz: tËp trung c¸c ©m thanh do c¸c lo¹i ®µn d©y t¹o ra. nÐt ë d·y tÇn sè l©n cËn nµy. ë tÇn sè 10KHz: tËp trung hµi bËc cao cña ©m c¬ b¶n cña c¸c lo¹i nh¹c cô, tiÕng x× cña b¨ng tõ g©y ra. - ë tÇn sè cao h¬n 10KHz: hµi bËc cao cña c¸c ©m c¬ b¶n vµ cña mét sè nh¹c khÝ ®Æc biÖt. Tõ c¸c thèng kª t­¬ng ®èi ë trªn, ta cã ®­îc mét sè ý niÖm vÒ c«ng dông cña c¸c bé läc. ViÖc thiÕt kÕ bé läc cã thÓ ph©n chia thµnh nhiÒu bé läc d¶i th«ng ®éc lËp cã tÇn sè trung t©m riªng biÖt ®Ó tÝnh to¸n. Mét bé läc d¶i th«ng lo¹i tÝch cùc dïng khuÕch ®¹i thu©t to¸n, ta cã thÓ sö dông c¸c c«ng thøc sau lµ kÕt qu¶ cña hµm truyÒn ®¹t m¹ch: - TÇn sè trung t©m Fc ®­îc x¸c ®Þnh víi tô C1 = C2. §iÖn trë R1, R2 x¸c ®Þnh trë kh¸ng vµo cña m¹ch: Z = R1 + R2. §é lîi ®iÖn ¸p cña m¹ch ®­îc x¸c ®Þnh b»ng: K = R3/ 2R1 HÖ sè phÈm chÊt: TÇn sè trung t©m ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc: - C¸c gi¸ trÞ R1, R2 vaø R3: ; ; H×nh 15: Bé läc th«ng d¶i dïng K§TT Khi tÝnh to¸n bé läc, cã thÓ chän tr­íc mét vµi th«ng sè, sau ®ã suy ra c¸c gi¸ trÞ cßn l¹i nhê vµo c¸c c«ng thøc trªn. Trong thiÕt kÕ, chän AV =12dB lµ ®é lîi cña m¹ch t­¬ng øng víi K = 4, hÖ sè phÈm chÊt Q = 2, ®iÖn trë R1 = R2 = 120K, ta suy ra c¸c th«ng sè kh¸c nh­: R2 = 120KΩ => R3 = 960 KΩ §Ó ®¹t ®­îc c¸c tÇn sè trung t©m kh¸c nhau cho c¸c bé läc, ta cã thÓ thay sè Fc ®Ó tÝnh ra gi¸ trÞ C1 = C2 = C. Trong thiÕt kÕ, ta chän 10 bé läc víi c¸c tÇn sè trung t©m nh­ sau: 32Hz, 64Hz, 125Hz, 250Hz, 500Hz, 1KHz, 2KHz, 4KHz, 8KHz, 16KHz. KÕt qu¶ tÝnh to¸n ®­îc cho ë b¶ng sau: Fc (Hz) C1 = C2 (lý thuyÕt) C1 = C2 (thùc tÕ) 32 19.87 nF 22 nF 64 9.93 nF 10 nF 125 5.08 nF 4.7 nF 250 2.54 nF 2.2 nF hoÆc 2.7 nF 500 1.27 nF 1.2 nF hoÆc 1.5 nF 1K 636 pF 620 pF 2K 318 pF 330 pF 4K 159 pF 160 pF 8K 79.5 pF 82 pF 16K 39.7 pF 39 pF Trë kh¸ng vµo cña khuÕh ®¹i thuËt to¸n cao nªn c¸c bé läc hÇu nh­ rÊt Ýt phô thuéc vµo sè hiÖu khuÕch ®¹i thuËt to¸n (ngo¹i trõ ®¸p øng tÇn sè). Trë kh¸ng vµo cña bé m¹ch läc nµy lµ Z = (R1 + R2)/10 (do coù 10 maïch loïc rieâng leû gheùp song song). C¸c khuÕch ®¹i thuËt to¸n trong m¹ch sö dông lo¹i nguån ®«i. V× cã 10 m¹ch läc nªn sö dông 2 vi m¹ch cã 4 khuÕch ®¹i thuËt to¸n bªn trong vµ 1 vi m¹ch cã 2 OP AMP. C¸c vi m¹ch ®­îc sö dông lµ LM 324 (4 khuÕch ®¹i thuËt to¸n) vaø TL082 (2 khuÕh ®¹i thuËt to¸n). Ta cã s¬ ®å cña toµn bé 10 m¹ch läc nh­ sau: V× ®Ó cã ®iÖn ¸p trung b×nh ®Ó ®­a ®Õn c¸c chuyÓn m¹ch ®iÖn tö nªn t¹i ngâ ra cña c¸c bé läc ph¶i cã thªm m¹ch chØnh l­u. H×nh 17: M¹ch chØnh l­u m¾c t¹i ngâ ra bé läc Tô C1 ®­îc chän b»ng thùc nghiÖm ®Ó cã ®­îc sù hiÓn thÞ tèi ­u (tèc ®é lªn vµ xuèng cña cét ®Ìn ph¶i kh«ng ®­îc nhanh qu¸ còng nh­ chËm qu¸ so víi tiÕng nh¹c, th«ng th­êng chän C1 = 1uF). Do møc DC t¹i ngâ ra cña c¸c m¹ch läc coi nh­ lµ 0V, khi qua m¹ch chØnh l­u sÏ bÞ sôt ¸p 0,6V trªn diode chØnh l­u. V× thÕ ngâ ra cña c¸c m¹ch läc ph¶i ®­îc n©ng møc DC lªn 0,6V ®Ó bï l¹i sù sôt ¸p khi qua m¹ch chØnh l­u. §iÒu nµy ®­îc thùc hiÖn nh­ sau: H×nh 16: M¹ch bï sôt ¸p trªn Diode 3.2.2 ThiÕt kÕ chuyÓn m¹ch ®iÖn tö: Trong c¸c m¹ch ®iÖn tö, c¸c chuyÓn m¹ch hay cßn ®­îc gäi lµ khãa ®iÖn (SW) ®­îc sö dông kh¸ ®a d¹ng. C¸c chuyÓn m¹ch nµy cã thÓ dïng diode, transistor,... PhÇn nµy chØ tr×nh bµy vÒ c¸c chuyÓn m¹ch dïng transistor. Yªu cÇu m¹ch cña ta lµ cã ®­êng vµo vµ ®­êng ra riªng. Ta xÐt s¬ ®å sau: H×nh 18: M¹ch khãa ®iÖn tö dïng Transistor Ngâ ®iÒu khiÓn khi ë møc ®iÖn ¸p cao sÏ lµm cho transistor dÉn, lµm th«ng m¹ch gi÷a ®­êng vµo vµ ®­êng ra. §iÖn trë R ph¶i ®­îc chän ®Ó dßng IB ng· vµo kh«ng ¶nh h­ëng ®Õn ngâ ra (IE) khi kh«ng cã tÝn hiÖu vµo t¹i ng· vµo. R ®­îc chän b»ng thùc nghiÖm. Q lµ transistor c«ng suÊt nhá ®Ó cã β lín. Ta cã s¬ ®å nguyªn lý hoµn chØnh cña khèi m¹ch läc vµ chuyÓn m¹ch ®iÖn tö nh­ sau: 3.2.3. Khèi m¹ch dao ®éng, ®Õm vµ gi¶i m·, m¹ch thóc vµ ®iÒu khiÓn LED a. M¹ch dao ®éng: M¹ch dao ®éng t¹o xung clock cã thÓ ®­îc t¹o tõ 2 cæng ®¶o. M¹ch cã s¬ ®å nh­ sau: H×nh 18: M¹ch t¹o dao ®éng dïng cæng NOT Trong m¹ch dïng hai tÇng ®¶o IC1A vµ IC1B r¸p thµnh mét m¹ch dao ®éng ®a hµi ®Ó ph¸t ra d¹ng xung vu«ng. Ng· ra cña tÇng IC1B cho liªn l¹c th¼ng vµo tÇng C1A. Tô C1 t¹o ®­êng håi tiÕp thuËn gi÷a tÇng IC1A vÒ tÇng IC1B. R1 vµ C1 lµ m¹ch ®Þnh thêi. Víi m¹ch dao ®éng nµy, tÇn sè ra ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: Trong m¹ch, xung nhÞp kiÓm so¸t tèc ®é quÐt cña chuyÓn m¹ch vµ hiÓn thÞ. Trong mét chu k× xung nhÞp th× chØ cã mét tÇn sè ®­îc so s¸nh biªn ®é vµ chØ cã mét cét LED s¸ng víi chiÒu cao t­¬ng øng víi biªn ®é. NÕu ta cho cét LED s¸ng h¬n hoÆc b»ng 25 lÇn trong 1 gi©y th× m¾t ta kh«ng c¶m nhËn ®­îc sù nhÊp nh¸y cña cét LED tøc lµ tÇn sè cña m¹ch dao ®éng ®a hµi t¹o xung ph¶i lín h¬n hoÆc b»ng 10 x 25 = 250Hz. b. M¹ch ®Õm & gi¶i m·: M¹ch ®Õm cã nhiÒu lo¹i, trong thiÕt kÕ do yªu cÇu cÇn 10 ®­êng ra. Ta cã thÓ dïng mét IC ®Õm BCD råi tõ c¸c ngâ ra BCD nµy ®­a vµo mét IC gi¶i m· BCD ra tõng ®­êng riªng biÖt nh­ng ®Ó cho gän nhÑ ta dïng th¼ng mét IC cã chøc n¨ng ®Õm lÉn chøc n¨ng gi¶i m·. IC nµy chØ cÇn xung clock vµo vµ cho ra c¸c ®­êng. Ta dïng IC 4017 lµ mét IC ®¬n phiÕn ®­îc chÕ t¹o theo c«ng nghÖ CMOS, cã 16 ch©n. Trong IC cã 5 tÇng ®Õm Johnson, IC dïng ®Õm c¸c xung vµo theo hÖ c¬ 10. C¸c ®Æc tÝnh cña 4017: - Møc nguån lµm viÖc 3 ®Õn 18V. - Tèc ®é lµm viÖc cã thÓ lªn ®Õn 12MHz. - ë ng· vµo dïng mét cæng NAND trigger nªn kh«ng cÇn chuÈn hãa d¹ng xung kÝch ng· vµo. Sô ñoà chaân IC 4017: H×nh 18: S¬ ®å ch©n IC 4017 Chøc n¨ng c¸c ch©n nh­ sau: - Ch©n 14: xung clock vµo, xung nµy dÉn vµo mét cæng NAND d¹ng trigger, do vËy nã kh«ng cÇn c¸c xung vµo cã c¸c ®é dèc lªn vµ xuèng qu¸ th¼ng, nghÜa lµ kh«ng cÇn ph¶i vu«ng hãa c¸c xung kÝch thÝch b»ng c¸ch thªm m¹ch ngoµi. - Ch©n 13: lµ ng· vµo cña mét tÇng ®¶o, ng· ra cña tÇng ®¶o nèi vµo mét cæng vµo cña cæng NAND. Nh­ vËy khi ch©n nµy ë møc cao, nã sÏ ®Æt mét cæng vµo cña tÇng NAND ë møc thÊp, ®iÒu nµy sÏ khãa cæng NAND vµ v« hiÖu c¸c xung ®Õm ®­a vµo trªn ch©n 14. Lóc ho¹t ®éng b×nh th­êng, ch©n nµy ®­îc nèi mass. - Ch©n 15: lµ ng· vµo cña mét tÇng ®¶o vµ ng· ra cña tÇng nµy cho nèi vµo c¸c ch©n R\ (c¸c ch©n lµm phôc nguyªn c¸c tÇng FF). Nh­ vËy khi ch©n 15 ë møc cao, nã sÏ t¹o møc logic thÊp trªn ch©n R cña c¸c FF vµ cã t¸c dông phôc nguyªn. Lóc th­êng, ch©n nµy ph¶i ë møc thÊp hay th­êng ®­îc nèi mass. - C¸c ch©n ra ®­îc lÊy theo thø tù tõ ch©n 3, 2, 4, 7, 10, 1, 5, 6, 9, 11. Trªn c¸c ®­êng ra nµy ®Òu cã tÇng khuÕch ®¹i ®Öm, nhê vËy dßng ng· ra cã thÓ lÊy cao ®Õn 10mA. C¸c ch©n nµy ra t¸c ®éng møc cao. - Ch©n 12: lµ ngâ ra trµn sè. Lóc míi cÊp ®iÖn, IC cÇn ph¶i ®­îc RESET, ®Ó ®­îc RESET mét c¸ch tù ®éng, ta cÇn mét m¹ch AUTO-RESET nh­ sau: H»ng sè thêi gian: H×nh 19: M¹ch AUTO RESET cho IC 4017 S¬ ®å m¹ch cña 4017 nh­ sau: H×nh 20: S¬ ®Ò kÕt nèi IC 4017 C¸c ®­êng ra ®­îc ®­a tíi chuyÓn m¹ch ®iÖn tö ®ång thêi ®­îc ®­a ®Õn m¹ch thóc ®Ó quÐt c¸c cét. c. M¹ch thóc: H×nh 21: S¬ ®Ò m¹ch thóc M¹ch thóc cã t¸c dông n©ng dßng ng· ra ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c LED. Cung cÊp dßng tõ Vcc cho c¸c cét LED. C¸c cæng ®¶o dïng ®Ó c¸ch ly víi tÇng tr­íc còng nh­ ®Ó ®¶o pha d÷ liÖu ra tõ m¹ch ®Õm & gi¶i m·. d. M¹ch ®iÒu khiÓn LED: M¹ch ®iÒu khiÓn LED sö dông vi m¹ch LM3914 ®· ®­îc xÐt ë phÇn trªn. H×nh 22: S¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn LED Sau ®©y lµ s¬ ®å nguyªn lý hoµn chØnh cña khèi m¹ch dao ®éng, ®Õm & gi¶i m·, vµ m¹ch ®iÒu khiÓn LED: 3.2.4 ThiÕt kÕ khèi m¹ch ma trËn LED hiÓn thÞ: Ma trËn LED bao gåm 10 hµng vµ 10 cét. Cã s¬ ®å nguyªn lý nh­ sau: 3.3. ThiÕt kÕ m¹ch in: 1. M¹ch läc tÇn vµ chuyÓn m¹ch: M¹ch in S¬ ®å bè trÝ linh kiÖn 2. M¹ch dao ®éng, ®Õm & gi¶i m·, vµ m¹ch VU-LED: M¹ch in S¬ ®å bè trÝ linh kiÖn 3. Ma trËn LED: Líp trªn: Líp d­íi: S¬ ®å bè trÝ linh kiÖn KÕt luËn Sau mét thêi gian thùc hiÖn ®Ò tµi: “ThiÕt kÕ m¹ch ph©n tÝch phæ ©m thanh” em ®· thiÕt kÕ thµnh c«ng m¹ch tháa m·n c¸c yªu cÇu ®Æt ra, kÕt qu¶ ®­îc kiÓm chøng b»ng c¸ch m« pháng ho¹t ®éng cña robot trªn m¸y tÝnh b»ng phÇm mÒm Proteus. M¹ch ph©n tÝch phæ tÇn ®· ®¸p øng ®­îc nh÷ng yªu cÇu cña mét m¹ch ph©n tÝch phæ tÇn chuyªn dïng. Tuy nhiªn viÖc hiÓn thÞ ch­a thÓ hiÖn tÝnh thÈm mü v× viÖc sö dông c¸c LED, nÕu dïng ma trËn hiÓn thÞ tinh thÓ láng th× viÖc hiÓn thÞ sÏ cã kÕt qu¶ tèt h¬n. NÕu kÕt hîp m¹ch ph©n tÝch phæ ©m tÇn víi mét m¹ch ®iÒu chØnh ©m s¾c (tone equalizers) th× ta sÏ cã mét thiÕt bÞ ®iÒu chØnh ©m s¾c d¹ng ®å thÞ (Graphic Equalizer). ThiÕt bÞ nµy ®­îc sö dông kh¸ phæ biÕn trong c¸c dµn ©m thanh tõ trung tíi cao cÊp. ViÖc kÕt hîp hai m¹ch còng chÝnh lµ h­íng ph¸t triÓn cho ®Ò tµi. Em rÊt mong nhËn ®­îc ý kiÕn ®ãng gãp cña c¸c thÇy c« vµ c¸c b¹n ®Ó ph¸t triÓn ®Ò tµi nµy ®­îc tèt h¬n. Tµi liÖu tham kh¶o Kü thuËt m¹ch ®iÖn tö - Ph¹m Minh Hµ. Lý ThuyÕt m¹ch - Ph­¬ng Xu©n Nhµn, Hå Anh Tuý. Kü thuËt m¹ch ®iÖn tö phi tuyÕn - Ph¹m Minh ViÖt, TrÇn C«ng Nh­îng. Tµi liÖu trªn Internet.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docMach phan tich pho am thanh.doc
  • docHQDT.doc
  • dbkLast Loaded mach_hoanchinh(Protues).DBK
  • wavWindows XP Startup.wav
Luận văn liên quan