小宇聊電子發布時間：11-2323:35我們可以把音量表看成是一種音樂系統中的均衡器。均衡器中我們可以根據音樂來看到LED的躍動，如果如果音樂音量太大，則均衡器會達到峰值，音量太低則達到低谷。我們還可以打造一個音量表實現這一點，借助麥克風，運放和LM3914的幫助下，讓LED在音量大小的改變下亮滅，如果音量太大，則多個LED亮起，如果音量太低則只有個別LED亮起。音量表同樣可以用作音量檢測裝置。電容MIC或者說是麥克風都是聲音感應換能器，可以將聲能轉換為電能，因此有了這個傳感器我們可以用聲音來改變電壓。我們一般用該設備來錄音或感知聲音。這種傳感器在手機和筆記本中也多有用到。常見的MIC如下，確定MIC的極性MIC有兩個引腳，一個是正極，一個是負極。MIC的極性可以通過萬用表來判斷。將萬用表的正極探針（將萬用表設置為二極管測試模式）連接到MIC的一個引腳，負極探針連接到另一引腳。如果萬用表有度數的話，那么萬用表負極探針接的是MIC的正極。還有一種更為簡單的視覺判別法，負極一般有兩到三條焊錫接到外部的金屬外殼上。所需電子元器件：運放LM358和LM3914（10位比較器）以及一個MIC電阻：100kΩ x 2,1kΩ x 3,10kΩ，47kΩ可調電阻電容：100nF x 2，1000uF x 1，10個LED電路圖以及原理音量表的電路原理圖如下該電路的原理很簡單；首先MIC拾取聲音信號，并將其轉變為與聲音強度成線性關系的電平信號，因此高音量有著高電平，低音量會生成低電平。然后電壓信號通過高通濾波器來濾除噪聲，濾除信號之后通過運放LM358來放大，最終將信號通入LM3914，它的作用類似電壓表，會根據聲音大小來決定亮起的LED數。我們來一步步解釋：1.用高通濾波器濾除噪聲MIC對聲音很敏感，對環境噪聲也很敏感。如果不采取措施的話，放大器也會放大噪聲，那么得到的結果必然是不理想的。所以我們在信號通過放大器前需要用高通濾波器來濾除噪聲。這里使用的是無源RC濾波器（電阻-電容）。該濾波器設計起來很簡單，只需一個電阻和一個電容。考慮到我們測量的是音頻的范圍，所以濾波器的設計必須要準確，一定要考慮到濾波器的截止頻率。高通濾波器通過信號的高頻，將其從輸入傳到輸出端，話句話說就是只允許通過高頻，而不是濾波器規定的頻率（截止頻率）。高通濾波器如圖所示。人耳所能聽到的頻率范圍在2-2kHz。所以我們所涉及的高通濾波器的截止頻率在10-20Hz。截止頻率的計算公式如下：F=1（2πRC）通過該公式我們可以根據R和C的值計算出截止頻率。而我們所需截止頻率為10-20Hz。因此我們選取R=100kΩ，C=100nF，我們就有了16Hz左右的截止頻率，也就只允許頻率高于16Hz的信號通過，出現在輸出端。這些取值并不是強制的，只是為了頻率計算更為準確或者方便選型而已。2.聲音信號的放大移除了噪聲后，信號就通過運放LM358來進行放大。此處我們使用負反饋放大器來放大MIC傳來的低幅度信號，讓其達到能被LM3914所識別的等級。經典的負反饋連接如下圖所示。輸出電壓的公式如下，Vout=Vin（（R1+R2）R2），有了這個公式就可以確定放大器的增益。MIC信號在V級時，我們不能將其直接傳給電壓表進行度數，因為電壓表無法拾取這么低的電壓。但在100增益的運放下，我們可以將MIC的信號放大，之后傳給電壓表。3.用LED實現音量的視覺顯示我們已經有了濾波并放大后的音頻信號。這個型號需要傳給LM3914的LED電壓表，用于測量音頻信號的強度。LM3914是10路LED的驅動顯示電路。它會根據輸入電壓來確定LED的亮滅。LM3914還有許多其它用途，可以改為電池保護電路或安培計電路。此處我們只討論電壓表的搭建。此處LM3914是一個10級電壓表，意味著在10位模式下會有多個變式。芯片感知到輸入電壓后會與參考電壓相比，我們將參考電壓設為“V”。每當輸入電壓身高“V10”，我們就會多一個LED亮起。比如當輸入電壓“V10”時，LED1會亮起，輸入電壓“2V10”時，LED2也會亮起。以此類推。電路中的LM3914LM3914的內部電路如下。LM3914其實就是10個比較器的組合。每個比較器是一個運放，其負極引腳的參考的電壓不斷升高。因為我們參考電壓的值應基于最大測量值，運放的輸出在0-4V，所以我們需要將LM3914的參考電壓設為4V。參考電壓有LM3914的RefADJ引腳上的兩個電阻來決定，如下圖所示。左下角同時給到了參考電壓的計算公式。而基于固定阻值來分的參考電壓有個問題，那就是需要電源改變才能改變參考電壓。所以我們將R2改為47kΩ的可變電阻，這樣我們就可以隨心所欲調整參考電壓了。在4V參考電壓的情況下，每有0.4V的升壓，就會多一個LED亮起。這就是LED音量表的原理了。
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