本文提出了具有可调开关阈值的交流比较器的方案，它们允许使用颜色动态指示来控制对称和不对称形状的交流电压的上阈值和下阈值。
这些交流比较器(图1和图2)让我们可以直观地监控交流输入信号的水平。此前，为了明确评估受控信号的水平，提出了一种颜色动态指示方法[1-4]，其本质可归纳为在输入信号水平变化时，通过视觉或仪器控制多色发光二极管的发光总颜色。
图1中的交流比较器包含LM339芯片的两个比较器U1.1和U1.2，第一个比较器的同相输入和第二个比较器的反相输入连接到设备的输入。
图1：带有彩色动态信号水平指示的交流比较器。
比较器的比较输入由相反极性的电压提供，并通过双电位器R5.1、R5.2进行调节。比较器的输出加载到LED1和LED3上发出红光。这些LED的阳极连接到发出绿光的LED2的阳极，而LED2的阴极则连接到公共电源总线。来自电源的电流通过限流电阻R2提供给LED。
当将预阈值水平的交流电压施加到设备的输入时，LED2点亮。当输入电压水平进一步增加并超过比较器切换阈值时，它们开始根据输入电压的极性交替切换，LED3-LED2-LED1-LED2-LED3等。
随着输入电压进一步增加，LED的发光将出现一种脉宽调制：红光LED的发光持续时间将增加，而绿光LED的发光持续时间将减少。所有这些都会导致一组LED的发光总颜色发生平滑变化，从而能够对输入信号水平的变化进行视觉评估。
图2所示为两阈值交流比较器的示意图，其特点是有比较电压调整节点。由于使用了输入电阻分压器R1、R2，比较器的开关阈值数量加倍。交流比较器U1.1和U1.2的开关阈值可通过双电位器R5.1、R5.2(图1)和电位器R8(图2)在0至±10V范围内平滑调节。
图2：具有可调节开关阈值和输入信号超阈值水平的颜色动态指示的双阈值交流比较器。
为了给设备的输入电路提供电流隔离，可以使用图3中所示的节点。来自交流源E1的输入信号通过分离变压器Tr1、二极管D1、D2和桥式电阻电压调节器R1–R3提供给交流比较器的输入。借助R3电位器，即可平滑地改变进入比较器输入的正负极性信号水平的比率。这样就可以检测波形的不对称性，并改变LED1-LED3的整体辐射光谱。
图3：具有电流隔离的输入电路的变体。
图1和图2所示的最简单LED电源方案的一个显著缺点是流经所有LED的电流均由电阻器R3(或R9)设置。不同发光颜色的LED上的电压降明显不同，这些LED的光通量水平也明显不同。因此，为了提供可接受的色彩感知，最好为每个LED使用单独的限流电阻。
在这方面，使用电流稳定器为LED供电很有吸引力，如图4所示，它是基于U1 LM317芯片制作的。电阻器R1的电阻值设定流经LED的电流：当R1=240Ω时，稳定器的输出电流以及(相应地)流经所有LED的电流为5.3mA。作为RGB发光LED(LED1-LED3，图4)，选择LED时必须要使在流过LED的电流相同的情况下光通量大致相等。
图4：彩色动态显示器RGB节点的变体，由稳定电流发生器供电。
交流比较器可用于快速视觉评估交流电压水平，以及用于音频节目的色彩和音乐伴奏的设备。
Michael A. Shustov是一名技术科学博士和化学科学学位攻读者，他在电子、化学、物理、地质、医学和历史领域出版了750多份印刷作品。
（原文刊登于EDN美国版，参考链接：AC comparator with color-dynamic signal level indication，由Franklin Zhao编译。）
本文为《电子技术设计》2023年10月刊杂志文章，版权所有，禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里。
最前沿的电子设计资讯
