一種低成本便攜式的高精度噪聲計設(shè)計方案

　　1．3 有效值及對數(shù)電路方案實現(xiàn)

　　有效值電路采用真有效值／直流轉(zhuǎn)換器AD536A。AD536A的性能與混合或模數(shù)器件相當(dāng)，甚至更優(yōu)，但其價格卻低得多，而且它的連接非常簡單。只需一個外接電容來設(shè)置平均時間常數(shù)即可，在這里取輸入時間為O．25s，當(dāng)CAV與信號的輸入電阻形成的低通濾波器時問常數(shù)大于信號的周期時，就能很好地求出有效值和對數(shù)值。

　　對數(shù)輸出由5端引出，該點(diǎn)的電壓與一logVin成正比。可用射極跟隨器緩沖并可以用外部調(diào)整電路平移該電壓，電壓調(diào)整電路由穩(wěn)壓芯片AA580構(gòu)成。緩沖器的輸出端級聯(lián)一個放大倍數(shù)可調(diào)的放大器，用以改變步長。

　　1．4 調(diào)整及顯示電路方案實現(xiàn)

　　1．4．1 調(diào)整電路

　　有效值及對數(shù)電路的輸出電壓與-log Vin成正比，通過緩沖器的步長調(diào)整，可以得到等式Lp=20lg(P/P0)=201g P-20lg P0右邊的第一項，在設(shè)計中要設(shè)定參考電壓，即0分貝值，只需改變等式右邊的第二項，所以在對數(shù)電路后加入了一級基于減法電路的補(bǔ)償電路，可以用來調(diào)零。同時，還可以通過調(diào)整補(bǔ)償電壓，設(shè)立相對參考零點(diǎn)，用來測量分貝變化的相對值，通過改變基準(zhǔn)電壓的大小，從而實現(xiàn)了輸入顯示電路的表示分貝值的電壓信號的調(diào)節(jié)。

　　具體推導(dǎo)公式如下：

　　故解得，Vout=Vin-Va，而Vin是表示分貝值的電壓信號，通過改變電位器RX的大小來調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓Va的大小，從而實現(xiàn)了輸入顯示電路的表示分貝值的電壓信號Vout的調(diào)節(jié)。其中Va為R3的輸入電壓，Vb為運(yùn)放的反向輸入電壓，Vout為運(yùn)放的同向輸入電壓，Vin為輸入電壓，Vout為輸出電壓。

　　1．4．2 保持電路

　　為了持續(xù)顯示測量時間段內(nèi)的當(dāng)前最大分貝值，必須采用峰值檢波保持電路，如圖4所示。

　　這里采用二極管電容檢波電路，電容取470μF，它的充電時間常數(shù)小，放電時間常數(shù)大，當(dāng)然在這里還可以利用運(yùn)放的高輸入電阻和低輸出電阻進(jìn)行的優(yōu)化。當(dāng)時間計權(quán)開關(guān)置于“慢”時，儀器可測量一段時間內(nèi)的最大聲級值；置于“快”時，可以對環(huán)境噪聲進(jìn)行實時的測量。

　　1．4．3 顯示電路

　　ICL7107芯片作為表頭驅(qū)動，簡單經(jīng)濟(jì)，需要雙極性電源電壓驅(qū)動，它包含位數(shù)字A／D轉(zhuǎn)換器，可直接驅(qū)動LED數(shù)碼管，內(nèi)部設(shè)有參考電壓Vref、獨(dú)立模擬開關(guān)、邏輯控制、顯示驅(qū)動、自動調(diào)零功能等。這里應(yīng)用它的A／D轉(zhuǎn)換功能和對LED數(shù)碼管的驅(qū)動功能。它的顯示原理如下：

式中：Vref由36端調(diào)整，它的動態(tài)范圍為(一Vref，+Vref)。本設(shè)計中，取10位為最低位，這樣量程減小了10倍。

　　本設(shè)計中所需要的一5 V電壓是利用7107芯片產(chǎn)生振蕩信號，再在其38腳上串接一個4069的反相器，然后將該信號通過2只4μF電容和2只1N4148二極管構(gòu)成倍壓整流電路輸出而得到的。