专利名称:浮点式峰值显示电平指示器的制作方法
本实用新型涉及一种讯号幅度的指示装置。特别适用于音响设备中音乐讯号电平的峰值和瞬时值的指示。
普通的光点型电平指示器(如由日本三洋电器公司生产的集成电路LB1405构成的电平指示器)，确能指示讯号的瞬时变化情况，所点亮的光点数与讯号幅度成正比，呈“条”状光带。但是由于音乐讯号的幅度变化非常快，在实际情况下往往不易准确读清讯号的峰值电平数，因此会影响对设备的正确控制，鉴此，国际上出现了一种除具普通的“条”状显示功能外，还兼具“浮点”式峰值保持显示功能的光点型电平指示器，它代表了显示方式发展的新趋向。
这种新型的电平指示器能以普通光点型电平指示器的“条”状光带指示讯号的瞬时变化，同时还能以“浮点”方式记忆、显示讯号电平的峰值，即在同一显示屏上“条”状光带的前方(指高电平方向)，始终有一个亮着的光点指示着讯号曾出现过的峰值电平数，并且它能不随讯号峰值的消失而立刻熄灭，而能维持点亮一个预设的峰值保持周期在此周期内如没有出现高于前次峰值的讯号电平，则“浮点”位置不变，在峰值保持周期结束后即对即时的讯号瞬态值重新取样、保持、显示；如在此峰值保持周期内出现了高于前次峰值的讯号电平，则立即解除峰值保持状态，中止原计时过程，而“浮点”将在新的、更高的电平点上进行峰值保持显示，峰值保持周期能重计。
这种显示方式免除了普通光点型电平指示器的主要缺陷，在同一显示屏上能同时指示讯号的瞬时值和峰值，实用性大大增强，即可清楚地读出瞬时出现的讯号峰值电平数，也能同时观察讯号的瞬时变化。由于指示讯号峰值的“浮点”所在位置的电平值总是高于或等于指示讯号瞬时值的“条”状光带的最高值，因此指示峰值的光点总是“浮”在指示瞬时值的光带前方，故称为浮点式峰值保持显示。
但据报道，目前这类新型显示方式或是采用了专用大规模集成电路或需使用四位微处理机，并与专用的显示器件相配合，方得以实现。这就难以得到广泛的应用。
本实用新型的目的是在于要提供一种低成本的新设计，仅仅使用极为普通的廉价元、器件和通用集成电路，但完全具备上述的各项功能。
本实用新型的任务是这样实现的，专门设计了一个由峰值讯号下降沿触发的计时环路，并且使这一计时环路在计时期间能被新出现的、并高于触发本次计时过程的峰值讯号的上升沿中止本次计时过程，而由该峰值讯号的下降沿对计时环路进行重触发。讯号电压被同时送往峰值保持电路和射极跟随器，由峰值保持电路和射极跟随器输出的峰值保持电压和瞬态电压受电子模拟开关的控制，被时分地送往显示驱动电路，显示驱动电路的“点／条”显示方式与电子模拟开关的工作状态同步地受控于时钟发生器，其相应间的关系为当讯号的峰值保持电压送入显示驱动电路时，显示驱动电路须处于“点”显示方式；而当讯号的瞬态电压送入显示驱动电路时，显示驱动电路须处于“条”显示方式。
当时钟发生器的工作频率高于50周时，在同一显示屏上就能清晰地以“条”状方式指示讯号的瞬时值，而以“浮点”方式指示讯号的峰值，并且能自动调整、控制显示周期。
以下对照原理图(图一)进行进一步的说明
本电平指示器的计时环路内含有一个计时重触发单元和一个峰值保持电压置零单元，在计时重触发单元内含有一个峰值电平检测器和一些辅助电路，峰值电平检测器的两个输入端之一直接或通过一个缓冲电路或网络与峰值保持电路的输出端相联，而峰值保持电压置零单元包含了一个可中止和重触发的计时器和一些辅助电路。
输入讯号电压经整流后被同时送往峰值保持电路和射极跟随器，因此峰值保持电路的输出电压就是讯号的峰值电压值，而射极跟随器的输出电压就是讯号电压的瞬时电压值。
在一个讯号峰值刚消失后的一段时间内，如果讯号的瞬时电压值始终低于峰值保持电压值，则峰值保持电压置零单元内的计时器工作不受干扰，计满预设的时间后，峰保电压置零单元的输出端由开路状态变为对地短路状态，促使峰值保持电容两端的电压瞬间下降，直至与射极跟随器的输出电压相同或略低后，即可使计时重触发单元内的峰值电平检测器翻转，对计时器进行触发启动，计时器将立即进入计时状态，峰值保持电压置零单元输出端又恢复为开路状态，峰值保持电路又可对新的讯号电平进行峰值保持。上述过程在显示屏上表现为原“浮点”消失后，在“条”状光带的前方(高电平方向)又产生一个新的“浮点”，也就是说又开始了一次新的取样、峰值保持循环。
如果在一个峰值保持周期内，射极跟随器的输出端出现了高于峰值保持电压值的讯号电平或是出现了对峰值保持电容的充电电流，峰值电平检测器将立即翻转，中止计时器的原计时过程，而在该峰值电平刚消失的瞬间对计时器进行重触发，使计时周期重计，而峰值保持电路始终不受峰值保持电压置零单元的影响，将在新的高电平点上进行峰值保持。在显示屏上表现为“浮点”一旦被“条”状光带推向更高的电平点后，在新的位置上“浮点”同样能给出一个同样长的显示周期。
图一是本实用新型的原理框图，其中［1］为整流器；［2］为峰值保持电路；［3］为射极跟随器；［4］为峰值保持电容；［5］为峰值保持电压置零单元；［6］为可中止和重触发的计时器；［7］为计时重触发单元；［8］为峰值电平检测器；［9］、［10］为电子模拟开关；［11］为时钟发生器；［12］为显示驱动电路；［13］为显示屏；［14］为射极跟随器的输出负载电阻。
如果由对峰值保持电容［4］的充电电流来使峰值电平检测器翻转，需根据实际情况在充电回路中增接充电电流检测电阻，而峰值电平检测器［8］的两个输入端直接或通过一个缓冲电路或网络与充电电流检测电阻两端相联。图二是充电电流检测电阻的几种接法举例。根据峰值电平检测器［8］和可中止和重触发的计时器［6］的输出特性，可能还需增接限流电阻、隔离二极管和电流驱动级，以提高可靠性和增强驱动能力。全部增接时如图三所示。
本实用新型完全具备了已有技术的各项功能，但电路构成十分简单，只需使用极为普通的廉价元、器件和通用集成电路，对显示器件没有特殊要求，与发光二极管、普通荧光管、液晶甚至白炽灯等均可良好配合。极低的成本，可使本实用新型广泛取代已流行了多年的普通光点型电平指示器，是一种升级换代产品。
图四为一实施例D1、R1组成了一个整流器；C2为峰值保持电容；Tr1与C2组成了峰值保持电路；R2为充电电流检测电阻；IC1为峰值电平检测器；IC2为高阻缓冲级，可减少后级的输入阻抗对峰值保持电容C2的影响；R6～R8、C3、IC3组成一个可中止和重触发的计时器，计时周期(即峰值保持周期)由R6～R8、C3共同决定，一般设在二秒左右较妥；Tr3、R3为射极跟随器；R9～R12、C4～C5、Tr5～Tr6为时钟发生器；K1～K2为电子模拟开关，在本实施例中K1～K2的控制端电平为高时，开关呈导通状态；IC4为显示驱动电路，可选用普通的光点型电平指示器集成电路，宜附有“点／条”显示方式控制端，否则需另设“点／条”显示转换电路；R13、R14、Tr7为显示驱动电路“点／条”显示方式控制电路，在本实施例中IC4的“点／条”显示方式控制端加高电平时，显示方式为“条”状；L为显示屏，本实施例中使用普通的发光二极管。
输入讯号经D1整流后送往峰值保持电路Tr1、C2和射极跟随器Tr3R3，C2端的峰值保持电压由高阻缓冲级IC2隔离后经K1送入IC4，R3上的瞬态电压亦经K2送入IC4。在一个讯号峰值刚消后的一段时间内如果没有出现对C2的充电电流，则IC1的状态不变，计时器中的电容C3两端电压被充至与R8两端相同或略高后，IC3输出为高电平，使Tr4导通，迫使C2两端的电压迅速下降，直至与R3两端的电压相同或略低，这时一定又会出现对C2的充电电流，这样在R2上将产生电压降，使IC1翻转 Tr2导通，从而又使C3放电，最终使IC3复位和Tr4呈开路状态，峰值保持电路又可在新的电平点上取样、保持。如在一个峰值保持周期内出现了高于前次峰值的讯号电平，势必会出现对C2的充电电流，因此同样会使IC1翻转和Tr2导通、C3放电，即对计时器的计时过程进行中止和重触发，从而使计时周期重计，而IC3的状态始终未变。
如果使显示驱动电路IC4始终处于“点”显示方式下，即由一个跳跃活动的“点”来代替“条”状光带，实际效果也很好。
本实用新型对所用元、器件无特殊要求，IC1～IC3可选用廉价的运算放大器，如LM324等；K1、K2可选用通用CMOS双向模拟开关集成电路，如4066等；IC4可选用带“点／条”显示方式控制端的普通电平指示器集成电路，如LM3914、LM3915等，或者由普通的TTL数字集成电路构成，在图四的实例中电阻R1＝10千欧；R2＝220欧；R3＝10千欧；R4、R5＝300欧；R6＝240千欧；R7、R8＝120千欧；R9、R12＝1千欧；R10、R11＝30千欧；R13＝20千欧；R14＝4.7千欧。电容C2＝1微法；C3＝10微法；C4、C5＝0.033微法。
本实用新型如与分频网络组和后，可组合成带峰值保持指示的频谱分析仪。
权利要求
1.一种包括显示屏和显示驱动电路的浮点式峰值显示电平指示器，其特征在于(1.)具有一个峰值电平检测器；(1.1)它的两个输入端直接或通过一个缓冲电路或网络与充电电阻两端相联；(1.2)或者它的其中一个输入端直接或通过一个缓冲电路或网络与峰值保持电路的输出端相联。
专利摘要
本实用新型是一种能同时指示讯号峰值和瞬时值的新型光点型电平指示器，能在同一显示屏上以“浮点”显示方式记忆、指示讯号曾出现过的峰值电平，又能以普通光点型电平指示器的“条”显示方式指示讯号的瞬态变化。低成本的设计，仅需使用极为普通的元、器件和通用集成电路，并能以发光二极管、荧光管等作为显示器件。
文档编号H04S7/00GK87207239SQ87207239
公开日1988年8月10日 申请日期1987年6月26日
发明者孙一鸣, 唐明琴 申请人:孙一鸣导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan