Анализатор спектра звука своими руками схема
Давно мечтал собрать графический анализатор спектра, но останавливало обилие компонентов в схеме, подбор элементов фильтров и т.п. И тут мне попался польский журнал с описанием цифрового анализатора, сердцем которого является микроконтроллер. Схема очень простая, в ней отсутствуют те фильтры, которые я так не хотел собирать, подбирать для них компоненты, настраивать. Всё это возложено на микроконтроллер. К тому же, этот анализатор имеет несколько режимов работы! Что сильно бы усложнило схему на дискретных элементах.
Анализатор имеет 4 режима индикации: Линия с индикацией пиков и без, и «точка», так же с индикацией пиков и без.
- Индикация частот: 31Hz, 62Hz, 125Hz, 250Hz, 500Hz, 1kHz, 2kHz, 4kHz, 8kHz, 16kHz;
- Размер матрицы: 10х10;
- Режимы: точка, линия, пики;
- Напряжение питания: 12V;
- Потребляемая мощность: Зависит от используемых светодиодов в матрице, основная плата потребляет около 20мА.
Индикатор состоит из двух частей, основного блока и диодной матрицы.
Основной блок построен на микроконтроллере ATmega8, дешифраторе К176ИД1 (зарубежный аналог CD4028) и входного усилителя-ограничителя, выполненном на операционном усилителе TL071. Кварцевый резонатор можно применить на частоту от 16-20мГц.
Пробный вариант я спаял за несколько часов на макетной плате:
Фьюзы в Algorithm Builder:
Фьюзы в PonyProg:
При прошивке микроконтроллера необходимо быть предельно аккуратным при выставлении фьюзов, так как неправильно установленные «птички» могут заблокировать микроконтроллер и его перепрошивка потребует программатор, в разы сложнее данного анализатора.
Собрал схему, прошил микроконтроллер, подключил питание и подал на вход звуковой сигнал. Устройство заработало сразу, без настроек и наладки. Эта коннструкция меня очень порадовала.
wav файл с 3 секундными отрывками звука частотой 31Hz, 62Hz, 125Hz, 250Hz, 500Hz, 1kHz, 2kHz, 4kHz, 8kHz, 16kHz. (5Mb)
Источник
Анализатор спектра звука своими руками схема
Десятиканальный аналоговый спектроанализатор
Автор: Олег Наконечный
Опубликовано 26.11.2015
Создано при помощи КотоРед.
В этой статье я расскажу про анализатор спектра (спектроанализатор) звукового сигнала – устройство, которое из звукового сигнала выделяет отдельные частотные составляющие и отображает их уровни на индикаторе. Все мы могли видеть такую штуку в проигрывателе на компьютере. Да-да, та самая куча полосочек, хаотично (на самом деле нет) дергающихся под музыку.
Этот спектроанализатор разрабатывался мной для встройки в стационарный усилитель звуковой частоты. Имеет он десять каналов выделения определенных частот из звукового спектра (32 Гц; 64 Гц; 125 Гц; 250 Гц; 500 Гц; 1 кГц; 2 кГц; 4 кГц; 8 кГц; 16 кГц), соответственно для каждого канала отводится столбик светодиодов на индикаторе. Частоты, лежащие между двух соседних каналов, подавляются не полностью и немного отображаются в обоих каналах. Также имеются два канала отображения общих уровней сигналов в левом и правом звуковом канале усилителя. Отображаются все уровни на матричном светодиодном индикаторе.
Спектроанализатор построен на операционных усилителях, микросхемах КМОП-логики и дискретных активных и пассивных компонентах. За счет применения десяти отдельных полосовых фильтров и сумматоров было достигнуто хорошее разделение каналов, возможность независимо для каждого канала выбирать резонансную частоту, ширину полосы пропускания и усиление простым подбором резисторов и конденсаторов в соответствующих цепях входного каскада. С помощью цифровых микросхем реализована динамическая индикация, что существенно сокращает число необходимых компонентов в сравнении со статической индикацией, снижает потребляемый ток. Однако и яркость свечения светодиодов снижается пропорционально увеличению количества столбцов в матрице, генератор развертки является источником шума в сигнальном тракте, через светодиоды, хоть и недолго, течет большой ток, так что нужно внимательно подходить к выбору токоограничивающих резисторов и изучать документацию производителя светодиодов.
Для работы спектроанализатора нужен биполярный источник питания с напряжениями +5В и -5В в каждом плече соответственно. Отрицательный источник питает только входной каскад, поэтому от него потребляется сравнительно маленький ток, равный 36,5 миллиамперам. С положительным источником питания дела обстоят иначе: он питает все блоки спектроанализатора и потребляемый от него ток может импульсно изменятся от 48,5 до 675 миллиампер. Чем больше светодиодов в матрице зажжено – тем больший ток потребляется. Чем больше разница в количестве зажженных светодиодов между соседними столбцами – тем круче будут импульсы потребляемого тока. Это обусловлено динамическим типом индикации. При необходимости напряжение каждого источника питания можно повысить (в случае отрицательного источника — понизить) вплоть до 15В. Однако следует принимать во внимание, что сопротивления токогоасящих резисторов прийдется пересчитать и рассеиваямая тепловая можность на каждом резисторе возростет, а примененные мной SMD-резисторы 1206 могут рассеять не больше 0,25 Вт тепла.
Спектроанализатор состоит из трех основных блоков:
- Блок входных усилителей и фильтров;
- Блок управления индикацией;
- Блок матричного светодиодного индикатора.
1. Блок входных усилителей и фильтров.
Схема блока приведена на рисунке:
Состоит он из двенадцати отдельных каналов обработки сигнала: 10 каналов анализатора спектра и 2 канала индикатора уровня сигнала.
Звуковой сигнал от источника сигнала поступает на два входных буфера — DA6.1 и DA6.2. Они развязывают источник сигнала от остальных каскадов, которые сильно нагружали бы его, искажая сигнал. К выходам буферов подключены каналы анализатора спектра, а также амплитудные детекторы индикаторов общего уровня сигнала.
Каналы анализатора спектра имеют идентичную схемотехнику и отличаются лишь номиналами частотозадающих конденсаторов. Отдельный канал состоит из инвертирующего сумматора, полосового фильтра и амплитудного детектора. Для примера ниже приведена схема канала выделения частоты 16 кГц.
Сумматор предназначен для объединения сигналов левого и правого каналов. На его выходе образуется сигнал с амплитудой равной сумме амплитуд сигналов из левого и правого каналов с дополнительной инверсией. Инверсия нужна потому, что следующий после него полосовой фильтр тоже построен по инвертирующей схеме. Для каждого канала анализатора спектра был применен отдельный сумматор, потому что хотелось иметь возможность регулировать усиление отдельно в каждом канале, а делать это в полосовом фильтре не влияя на его частотные характеристики не получится. Номиналы резисторов в сумматоре имеют величину в 100 кОм, что бы при параллельном соединении всех десять каналов их общее входное сопротивление было 10 кОм и несильно нагружало входные буфера.
Полосовой фильтр построен по самой классической схеме, описаний которой много в сети и литературе. Добротность каждого фильтра равна 5, что дало оптимальную ширину полосы пропускания, при которой частоты, лежащие между двух каналов, подавляются не полностью и отображаются немного в обоих каналах. Ширина полосы пропускания конкретного фильтра равна отношению его резонансной частоты к добротности. Усиление фильтра на резонансной частоте равно -1. Резисторы и конденсаторы фильтров требуют точного подбора номиналов. Если этого не сделать отклонение всех параметров фильтра может достигать 20% особенно на фильтрах с низкой резонансной частотой (это можно заметить на видеоролике в конце статьи т.к. мне лень было обмерять кучу планарных конденсаторов :Р ). При расчетах были использованы значения конденсаторов из стандартного ряда, а точные номиналы резисторов приведены в скобках рядом с ближайшим номиналом из ряда Е24.
Амплитудный детектор также собран по классической схеме и в пояснениях особо не нуждается. Построен он на германиевых диодах Д9. Их прямое падение напряжение, в сравнении с кремниевыми диодами, существенно меньше и составляет 0,15 – 0,3 В. Амплитудно-модулированное напряжение, поступающее с выхода фильтра, проходит через прямо включенный диод, где от него отрезается отрицательная составляющая, и подается на конденсатор. Конденсатор за каждый полупериод заряжается до амплитудного значения и разряжается через параллельно включенный резистор. В результате изменение напряжения на нем по форме совпадает с изменением амплитуды, то есть является огибающей амплитудно-модулированного входного сигнала. Изменяя номиналы конденсатора и резистора можно соответственно изменять скорость нарастания столбика и скорость спадания. Конденсатор большой емкости требует больше времени для заряда, соответственно и столбик на индикаторе будет дольше подниматься. А если уменьшить сопротивление резистора, шунтирующего конденсатор, то разряжаться он будет быстрее и индикатор будет быстрее гаснуть.
Все двенадцать сигналов собираются на входах двух аналоговых мультиплексоров — DD3 и DD4. Адресные входы обоих мультиплексоров соединены так, что они работают как один мультиплексор с шестнадцатью входами. В зависимости от управляющего кода, генерируемого схемой управления индикацией, производится выбор одного конкретного канала и его сигнал подается дальше на схему аналого-цифрового преобразователя (АЦП).
Мультиплексоры размещены на плате входного каскада для того, чтобы не тянуть далеко 12 проводников с аналоговым сигналом. Цифровой код управления мультиплексорами более устойчив к помехам и требует меньше проводников для передачи сигнала.
2. Блок управления индикацией.
Второй блок управляет процессом отображения значений амплитуды каждого сигнала на соответствующем месте индикатора. Состоит он из двух основных частей: АЦП в левом нижнем углу и схема развертки — в правом верхнем углу. Схема блока показана на рисунке:
Источник
Простой спектроанализатор звука
Наверняка вы не раз видели в магнитофонах или музыкальных центрах красивые световые столбики, прыгающие под такт музыки. Называется данное устройство — спектроанализатор звука. Именно об изготовлении такого устройства своими руками я и расскажу в данной статье.
Основой устройства являются микросхемы AN6884 (можно и транзисторы, но их понадобится много и эффект будет хуже, а чувствительность ниже). Вот схема включения микросхемы:
В качестве индикаторов применены светодиодные линейные шкалы или обычные светодиоды. Если использовать линейные шкалы, то печатную плату вряд ли удастся сделать, лучше использовать готовую макетную плату. На одной стороне разместить индикаторы, с другой — всё остальное.
Для первой схемы: вместо пятиразрядной AN6884 можно использовать любые аналогичные индикаторы уровня сигнала с соответствующими им схемами включения. Резистор R подбирается в зависимости от напряжения питания (от 50 Ом, при 7В до 100 Ом, при 12В).
Можно использовать схему с транзисторами. Для второго варианта схемы используются транзисторы типа КТ315 или КТ3102, диоды 1n4148 или КД522. Для регулировки уровня перед фильтром устанавливаются подстроечные резисторы на 100кОм, как на первой схеме. При слабом уровне сигнала придётся использовать предусилитель.
Для каждого столбика необходима одна микросхема (или несколько транзисторов в зависимости от количества светодиодов в столбце) и фильтр для выделения определённой частоты. Количество столбиков может быть любым, только придётся подбирать фильтры для каждого. Примеры фильтров:
Низкочастотный фильтр обычно ставится слева, высокочастотный справа. Вы можете поэкспериментировать с подбором фильтров, изменяя ёмкости конденсаторов и сопротивления. Для низкочастотного фильтра вместо конденсаторов и резисторов можно использовать катушку индуктивности (около 500 витков тонкого провода). Настройка производится регулировкой подстроечных резисторов.
Источник
Теория и практика сборки десятиполосного спектроанализатора
Предлагаем вашему вниманию десятиполосный спектроанализатор. Оригинальность схемы в том, что используется один блок индикации и мультиплексирование.
Часть 1: Введение в теорию и блок-схема
I. Основная блок-схема звукового спектроанализатора:
1. Блок-схема:
Основная блок-схема звукового спектроанализатора
2. Теория:
Входной сигнал поступает в каждой из фильтров. Фильтры — группа пассивных фильтров. Они лишь передают сигналы фиксированного диапазона частот и вырезают остальные. Мы можем использовать транзистор и дискретные конденсаторы и резисторы, чтобы сделать активные фильтры, или мы можем использовать операционный усилитель и другие пассивные Элементы. Чем больше фильтров, тем более высокое разрешение частотного спектрального индикатора.
Блок индикации используется для отображения уровня сигнала после фильтров. Этот вид блока индикации может быть дискретными устройствами или специальными микросхемами. Чем больше выводов, тем более высокая разрешающая способность индикатора.
В вышеупомянутой блок-схеме мы видим, что для каждого фильтра нужнен свой блок индикации, чем больше фильтров (более высокая разрешающая способность), тем больше блоков индикации. Спектральный индикатор получается очень сложным. Чтобы преодолевать этот слабый пункт, мы рассмотрим следующее усовершенствование той блок-схемы:
II. Блок-схема звукового анализатора спектра с использованием мультиплексного дисплея:
1. Блок-схема:
Блок-схема звукового анализатора спектра с использованием мультиплексного дисплея
2. Теория:
Преимущество этой блок-схемы — только один блок индикации, независимо от числа фильтров, малое количество соединений подключения индикатора, потому что матрица дисплея — комбинация строк и столбцов. Число столбцов равняется числу фильтров, и число строк — число выводов блока индикации.
Эта блок-схема также включает фильтры n, выводы фильтров связаны с коммутатором, в каждый период времени к блоку индикации подключен только один фильтр. Коммутатором управляет счетчик и декодер, синхронизируя сигнал от генератора прибывает в счетчик и декодер, число выводов счетчика и декодера — n. Выходы декодера также связаны с схемой зажигания столбцов. Если частота генератора относительно большая, наши глаза обманывается, и нам кажется, что все столбцы зажигаются одновременно, но фактически, в каждый момент времени только один столбец светится.
Часть 2: Фильтры
I. Знакомство с фильтрами:
Как правило, в электронной аппаратуре, если фильтры должны срезать или пропускать какие-либо частоты часто используют частотные фильтры. Изначально для этого использовали в основном катушки индуктивности L и конденсаторы C. В наше время, с применением ОУ, их низкой ценой и малыми размерами, стало возможным использовать RC фильтры.
Есть много видов фильтров, типа Баттерворта и Чебышева. Прежде собирать фильтры, мы должны рассмотреть разные виды фильтров. Выбор фильтра определяет наклон его характеристики. Чем выше порядковый номер, тем более крутой спад. Фильтр определяет увеличение шага 6dB на октаву. Самый простой фильтр — фильтр первого порядка, имеет наклон спада 6db/окт. Другие высокодобротные активные фильтры могут иметь более высокие показатели, например, фильтр второго порядка имеет наклон спада 12dB/окт. Далее мы представляем в основном полосовые фильтры.
1. Фильтр нижних частот(ФНЧ):
Фильтры нижних частот пропускают сигналы с частотами ниже частоты среза и исключают прохождение сигналов с частотами выше частоты среза.
АЧХ ФНЧ Баттерворта имеет довольно длинный горизонтальный участок и резко спадает за частотой среза. Переходная характеристика такого фильтра при ступенчатом входном сигнале имеет колебательный характер. С увеличением порядка фильтра колебания усиливаются.
Другой часто используемый — фильтр Чебышева. График частотной характеристики показан ниже.
Характеристика фильтра Чебышева спадает более круто за частотой среза. В полосе пропускания она имеет волнообразный характер с постоянной амплитудой. Колебания переходного процесса при ступенчатом входном сигнале сильнее, чем у фильтра Баттерворта.
Фактические схемы для фильтра Баттерворта и фильтра Чебышева обычно весьма подобны. Часто, единственное реальное различие в двух типах фильтра находится в фактических составляющих используемых значениях.
2. Фильтр верхних частот (ФВЧ):
Функционально, Фильтр верхних частот — полная противоположность Фильтра нижних частот. Ниже показаны фильтры Баттерворта и Чебышева.
3. Полосно-пропускающие фильтры (ППФ)
Полосно-пропускающие фильтры (полосовые фильтры, фильтры сосредоточенной селекции) пропускают сигналы с частотами в диапазоне между заданными частотами среза, исключая прохождение сигналов с частотами вне этого диапазона частот.
Вообще говоря, активные полосовые фильтры более сложны чем активный Фильтр нижних частот или фильтры верхних частот. В некотором смысле, фильтры нижних частот и фильтры верхних частот -разновидность полосовых фильтров. В фильтре нижних частот, более низкая частота среза — в некотором воображаемом пункте ниже 0 Гц. Для фильтра верхних частот, верхний конец полосы пропускания определен частотной характеристикой OP-асимметричной-мультипроцессорной-обработки (или другой активный элемент) имел обыкновение строить схему фильтра.
Полосовой фильтр может быть создан, помещая фильтр нижних частот и фильтр верхних частот последовательно. Полосовые фильтры более сложны, потому что они управляют большим количеством переменных так они более универсальный. Переменные включают: выгода (K), заказ фильтра (n), сосредотачивает частоту (Fc), и (черно-белая) пропускная способность. Кроме того, другая переменная — качественный фактор Q, полученный из Fc и черно-белый.
4. Полосно-заграждающие фильтры (ПЗФ):
Полосно-заграждающие (режекторные) фильтры исключают прохождение сигналов с частотами в диапазоне между заданными частотами среза, пропуская сигналы с частотами вне этого диапазона частот.
II. Детали о полосовом фильтре:
Основной полосовой фильтр показан ниже:
Схема основного полосового фильтра
Эта схема может быть cпроектирована для реализации фильтра нижних и средних частот, значение Q может быть до 20, значение Q может быть изменено соотвествующим подбором элементов.
Согласно схемы, выберите C1 = C2 = С для простого вычисления. Предопределенные параметры — Центральная частота (Fc), усиление (K) и Q. В большинстве случаев, значение Q может быть получено из центральной частоты и пропускной способности полосового фильтра.
Формулы для расчета R1, R2 и R3:
С известными C, R1, R2, R3, мы можем вычислить:
Часть 3. Схема блока индикации
I.Схема блока индикации на дискретных элементах
1. Схема с использованием транзисторов
2. Схема на микросхемах
II. Специализированные микросхемы для блока индикации:
1. AN6884:
2. LM 3914:
LM3914 монолитен, это может управлять 10 LEDs после аналогового входного сигнала. шкала линейная, имеется еще один вход для выбора визуального отображения — точка или полоса.
Параметры:
DIL 18 выв.
РDmax = 1365mW с максимальной температурой 100°C, рабочий диапазон напряжения VCC=3+18V.
LM3914 используется универсально, ток выходов регулируемый и запрограммированный, нет потребности использовать традиционный резистор для ограничения тока светодиодов. Эта особенность позволяет использовать микросхему с низким напряжением от 3В. LM3914 имеет образцовый источник напряжения 1,25V, позволяет настройку от 1,2 — 12V и тока через светодиоды в диапазоне 2 — 30mA.
Назначение выводов:
— Выв. 2, 3: напряжение питания V-, V +.
— Выв. 1, 10-18: выходы.
— Выв. 4, 6: делитель напряженя для выхода.
— Выв. 7: вывод образцового напряжения.
— Выв. 8: подстройка образцового напряжение.
— Выв. 9: выбор режима визуального отображения. Когда соединяется с выв. 11, светодиоды загораются в точечном режиме, когда соединяется с V + тогда дисплей в режиме полосы.
Схема подключения LM3914
Часть 4: Звуковой спектроанализатор
I. Блок-схема, вычисление параметров:
В этом проекте, звуковой спектроанализатор имеет 10 частотных полос, 10 уровней амплитуды сигнала. Использовано мультиплексное отображение.
Блок-схема звукового спектроанализатора
1. Фильтр и блок коммутации
Сигнал от входа поступает одновременно на все фильтры, сигналы от выходов тех фильтров поступают на электронный коммутатор. В одим момент времени только один фильтр подключен к блоку индикации.
2. Генератор, счетчик, драйвер и блок индикации
3. Подключение матрицы светодиодов.
Этот блок является самым простым. Это — матрица строк и столбцов. На пересечении строки и столбца подключен светодиод.
II. Расчеты:
1. Фильтр и коммутатор:
a. Фильтр
Частоты фильтров 20Hz, 30Hz, 60Hz, 125Hz, 250Hz, 500Hz, 1KHz, 2KHz, 4KHz, 8KHz, 16KHz, 20KHz. В другом более простом аудио спектроанализаторе, мы можем видеть, что частоты центра фильтров — только 5 частот, в некоторых профессиональных типах, число частот центра до 10, 15, 16, 32. и конечно выше число частот центра, где более высокое качество схемы.
Вообще, центральные частоты различны, следуют правилам Октавы (удвоенной частоты), что связано с гармонической обработкой. Этот вопрос имеет сильное влияние к точности, качество полифоний, типа концерта со многими приборами. Например: обычно мы можем различить — узел в той же самой Октаве гитары и фортепьяно, потому что harmonics в более высоких октавах стандарта — узел, который мы можем отличить в двух приборах. Мы можем описать некоторые частоты, которые могут получить некоторые приборы:
— Частота 30Hz: Басовая скрипка, Басовая Туба, Контрабас.
— Частота 60Hz: Тромбон, Фагот, Виолончель.
— Частота 100Hz: Виола, человеческие голоса, басы гитары, барабаны.
— Частота 330Hz: основной звук инструментов и человеческих голосов.
— Частота 1KHz: звук инструментов, высокие частоты человеческих голосов.
— Частота 3,3KHz: сконцентрированный голос.
— Частота 10KHz: высшая гармоника сконцентрированного основного голоса, инструментов, шум магнитной ленты.
— Частота св 10KHz: высшая гармоника сконцентрированного основного голоса и некоторых специальных инструментов.
Активный полосовой фильтр использует ОУ, мы можем использовать следующие формулы как результат:
> Центральная частота с конденсаторами C1 = C2.
> Резисторы R1, R2 определяют входной импеданс схемы: Z = R1 + R2.
> Усиление напряжения:
> Центральная частота, определенная формулой:
> Значения R1, R2, R3 вычислены по формулам: 
Вычисляя, мы можем предопределить некоторые параметры, после того, как это происходит, оставался значениями вышеупомянутыми формулами.
Выбираем Av =12dB — усиление схемы как К = 4 , добротность Q = 2 , резисторы R1 = R2 = 120 кОм , мы можем получить другие параметры:
Чтобы получить различные частоты для фильтров, мы можем изменить Fc , чтобы вычислить значение С1 = C2 = C .
В этом схеме мы выбираем 10 фильтров с центральными частотами: 32Гц, 64Гц, 125Гц, 250Гц, 500Гц, 1кГц, 2кГц, 4кГц, 8кГц, 16кГц. Расчетный результат как ниже в таблице:
| Fc (Гц) | С1=С2 (расчет) | выбираем С1=С2 |
| 32 | 19.87 НФ | 0.022 мкФ |
| 64 | 9.93 НФ | 0.01 мкФ |
| 125 | 5.08 НФ | 4700 пФ |
| 250 | 2.54 НФ | 2200 или 2700 пФ |
| 500 | 1.27 НФ | 1200 или 1500 пФ |
| 1к | 636 пФ | 620 пФ |
| 2к | 318 пФ | 330 пФ |
| 4к | 159 пФ | 160 пФ |
| 8к | 79.5 пФ | 82 пФ |
| 16к | 39.7 пФ | 39 пФ |
Входное сопротивление ОУ высоко, таким образом параметры фильтров почти не зависят от типов ОУ(за исключением частотной характеристики). Входное сопротивление этого фильтра
(потому что есть 10 отдельных схем фильтра, помещенных параллельно).
ОУ в этой схеме используют двухполярное питание. Поскольку нам надо 10 фильтров, мы используем 2 микросхемы с 4 ОУ внутри и одну микросхему с 2 ОУ. Используемые микросхемы — TL084 (4 OУ) и TL082 (2 ОУ).
Характеристики микросхем:
— Рабочее напряжение: ±3 . ±18В.
— Напряжение смещения Vсм(max): 15мВ.
— Входное смещение: 400пA.
— Частота единичного усиления : 3МГц.
— Максимальное входное напряжение: ±30В.
— Увеличение скорости напряжения: 13В/мкс.
— Входное сопротивление:> 10 12 Ом.
— Потребление (максимальное): 5,6мА для TL082 и 11,2мА для TL084.
Характеристики даны при условии Vcc = ±15В, температура T = 25°C.
— Коеффициент усиления: 106dB.
— Входной ток смещения: 30пА.
— Амплитуда вывода ±13,5V.
Ниже показана схема 10 фильтров и частотная характеристика:
для выпрямления сигнала фильтра используем диод D1.
Конденсатор C1 может заменен на другую емкость, чтобы скорость движения столбца дне была слишком быстрой, или слишком медленной, сравнивается с музыкой, типично выбираем C1 = 1.
Поскольку уровень постоянного тока на выходе фильтров — почти 0В, таким образом после выпрямления напряжения схемы будет потеряно 0,6V при выпрямлении через диод. Таким образом уровень выходов фильтров должен быть увеличен на 0,6V, чтобы компенсировать потерю напряжения после выпрямления. Смотрим, как это сделано: 
b. Электронный коммутатор
В электронной схеме, используются обычный коммутатор. Коммутатор может быть диодным, транзисторным. Эта часть только иллюстрирует об использовании транзисторного коммутатора.
Когда ввод управления на высоком уровне напряжения, откроется транзистор, создаст подключение между входом и выходом, резистор R должен быть большого сопротивления, чтобы вывести (lE) когда нет сигнала на входе. R — выбрал осуществлением. Q — транзистор малой мощности, с высоким коофициентом усиления.
Полностью готовая схема фильтра и коммутатора представлена немного выше справа (нажать на схему для увеличения).
2. Генератор, счетчик и декодер, драйвер с блоком индикации:
a. Генератор:
Генератор создает тактовые импульсы, собран на двух элементах
Схема генератора
Эта схема использует два элемента инвертора, IC1A и IC1B, на выходе имеем прямоугольные импульсы. Вывод от элемента IC1B соединяется непосредственно со вводом IC1A. Конденсатор C1 создает положительную обратную связь между IC1A и IC1B. R1 и C1 задают частоту переключения.
Номиналы рассчитываем по формуле:
Если мы будем выаодить индикацию с частотой 25 Гц, то наши глаза не могут заметить мерцание светодиодов, Это означает, что частота генератора должна равняться или быть больший 10 x 25 = 250Hz.
b. Счетчик и декодер:
Есть много видов счетчиков, в этом проекте в соответствии с требованием для 10 выводов, мы можем использовать ИМС — счетчик ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНОГО КОДА, и от выводов ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНОГО КОДА мы подаем их в ИМС — декодер ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНОГО КОДА, чтобы сделать отдельные выводы, но в компактной цели мы используем ИМС, которая имеет функцию декодера и счетчика. Эта ИМС нуждается только в тактовых импульсах для ввода и дает на выходе десять последовательных выходов. Эта ИМС — 4017. 4017 произведится по технологии CMOS, с 16 выводами. Внутри ИМС имеет 5 элементов, счетчик Johnson
Характеристики 4017:
— Рабочее напряжение 3 . 18V.
— Максимальная частота — 12MHz.
Функции выводов:
— Выв. 14: вход тактовых импульсов
— Выв. 13: Закрывает сигнал на выв. 14 при подаче на него лог.1. Нормальное состояние — подача лог.0
— Выв. 15: Сброс. Обычно, этот вывод должен быть в лог.0 или соединяться с массой.
— Выводы дешифрации 3, 2, 4, 7, 10, 1, 5, 6, 9, 11. Все выводы буферизированы, таким образом ток вывода может быть до 10mA. Эти выводы высоко активны.
— Выв. 12: переполнение.
T = RC
Схема 4017 :
Выводы подключаются к электронному коммутатору и одновременно к драйверам управления столбцами переместиться столбцы.
c. Драйверы
Драйверы увеличивают ток выходов, чтобы управлять индикаторами. . Инверторы используются, чтобы изолировать от предыдущих элементов и инвертировать данные от счетчика и декодера.
d. Схема блока индикации:
Схема блока индикации использует чип LM3914.
Следующая схема (слева) — полная схема генератора, счетчика и декодера, и схема блока индикации:
3. матрица светодиодов:
Матрица из 10 столбцов и 10 строк. Схема вверху справа
III. Платы
1. Фильтры и коммутатор
Плата и расположение деталей
2. Генератор, счетчик и декодер, и блок индикации
3. Матрица светодиодов
Визуальная работа индикатора в режиме полосы, в режиме точки показано в заставке статьи
Источник