LED通用电平显示电路

文章摘要： 利用10个发光二极管作为输入端电平变化的显示，输入端电平信号可以是通过各类传感器和变换电路而探测的各种物理量，如电压、电流、温度、湿度、亮度、响度、音频、距离、磁场强度、重量等等。用它做成的电平显示器，既醒目、直观，又方便、实用，并且能反映瞬间变化的信号，用途十分广泛。例如，在电路设计制作中，它既可以通过探头和处理电路实现温度控制和显示，用于烘箱、冰箱、空调、热塑封机等设备上，也可以通过分压变换电路实现电压高低的直观显示，用于仪器、仪表、音响及办公设备上。 核心电路采用了塑封双列直插的18脚LED点条显示驱动集成电路LM3914，电路构成及管脚功能如图1 所示。LM3914内部含

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    利用10个发光二极管作为输入端电平变化的显示，输入端电平信号可以是通过各类传感器和变换电路而探测的各种物理量，如电压、电流、温度、湿度、亮度、响度、音频、距离、磁场强度、重量等等。用它做成的电平显示器，既醒目、直观，又方便、实用，并且能反映瞬间变化的信号，用途十分广泛。例如，在电路设计制作中，它既可以通过探头和处理电路实现温度控制和显示，用于烘箱、冰箱、空调、热塑封机等设备上，也可以通过分压变换电路实现电压高低的直观显示，用于仪器、仪表、音响及办公设备上。

    核心电路采用了塑封双列直插的18脚LED点条显示驱动集成电路LM3914，电路构成及管脚功能如图1 所示。LM3914内部含有10个相同的电压比较器，它们的输出端可以分别直接驱动外接的10只发光二极管(VDl—VDl0)作条状显示，也可以实现点状显示。它们的反相输入端并联在一起，并通过一个缓冲器接到输入端⑤脚。而10个同相输入端分别接到由10个精密电阻串联而成的多级分压器上。而这个分压器的两端在内部没有与其它电路或公共端相连，而是直接由⑥、④脚引出，通常将之称为悬浮式，这样使得应用电路的设计更加灵活和方便。此集成电路内部还包含一个悬浮式1．25V的标准电压源，直接由⑦、⑧脚引出。分压器两端⑥、④脚即可直接接1．25V的标准电压源，也可外接设定的其它电压值。点状或条状显示的选择方式为：⑨、（11）脚相接(或⑨脚悬空)为点状显示，⑨、③脚相接为条状显示。LM3914的电源电压范围很宽，可在3—18V范围内选择，实际应用中，通常取6—12V。

    模拟信号由⑤脚输入，并经内部高输入阻抗缓冲器后加至内部10级电压比较器的反相输入端，每级电压比较器的同相输入端被一串分压电阻偏置在不同的比较电平上。由于分压电阻均为1kΩ，故10级比较器的进位电平呈线性变化。当④脚接地。⑥与设定的基准电压UO相连(当然也可相连内部的1250mV的基准电压输出端⑦脚),每级分压器上的电压均为1\10 UO。逐级比较电平分别为1\10 UO、2\1O UO、3\10 UO、4／10 UO……UO。当输入模拟信号小于1\10UO时，10级比较器均输出高电平；当输入信号高于1\1O UO时，则第一比较器输出低电平，超过2／10UO时，第二比较器输出低电平……当信号超过UO时，第10级比较器输出低电平。若在这10个输出端接上发光二极管，即可线性地显示输入模拟信号的大小。

    10个LED的亮度可由⑦、⑧两脚的外接电阻R来调节。通过每一个LED的电流大致等于R中电流的10倍。1．25V标准电压源的最大输出电流约为3mA，故通过LED的最大电流为30mA。例如当⑦、⑧脚的外接电阻R=1．25k时，流过R的电流为1mA，则每个LED在其发光时的电流为10mA。即：流过每个LED电流的设定公式为：1m(mA)=10×1125／R(kΩ)。当LED的发光效率较高时，电流可以小一些，以降低功耗。

    下面以一个分辨率为O．125V的10级线性电压表为例说明其工作原理。这个电压表的最大量程为1．25V，将⑨、(11)脚相连，设定为点状显示，这样比较省电。分压器就用内部基准电压源，⑥、⑦脚相连，④、⑧脚相连并接地，则分压器每个1k电阻上的压降为0．125V，因此最下面的一个比较器1同相输入端的电位为O．125V，比较器2同相输入端电位为0．25V，依此类推，最上面的一个比较器10基准电压设定为1．25V。当⑤脚输入电压小于0．125V时，10个LED都不发光，当输入电压大于0．125V但小于O．25V时，比较器1反相输入端电位高于同相输入端，则比较器1输出低电位，使VDI发光；当输入电压大于0．25V但小于0．375V时，则VD2发光；依此类推，当输入1．25V电压时，VDl0发光。以上是用10个LED作0-1．25V十级显示，每级0．125V；若将⑥脚外接10V标准电压源，④脚接地。可以作0—10V十级显示的电压表，若将⑥脚接10V，④脚接5V电压，则可以作一个5-10V显示的电压表，每级O．5V 。但使用时应该注意⑥脚电压至少比③脚电源电压VCC低2V。

    利用LM3914及少量元件即可制成一个通用电平显示电路，外接有关传感器或电压变换电路可应用于许多场合。电路图

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