音频频谱柱状显示器设计与电路解析

"音频频谱柱状显示电路设计讲解，包括基本部分和发挥部分的要求，涉及音频滤波器、LED条状显示、三段均衡器和功放的制作。" 本文主要讲解了音频频谱柱状显示电路的设计，这种电路常见于我们的生活中，常用于展示音频信号的频谱分布。设计任务是为2011年广西区电子设计竞赛中的本科A题，由桂林电子科技大学的童有为进行讲解。 一、基本部分 1. 音乐输入：电路需要接收0~1.5Vrms的单声道音乐输入，采用莲花座和Q9座并联，方便音乐输入和测试。LED显示区域要求在15cm×10cm的面板上，使用功率大于1W的现成有源功放。 2. 带通滤波器：设计5路带通滤波器，中心频率分别为60Hz、250Hz、1kHz、4kHz和16kHz，Q值约为1.5，用于分离不同频率的音频信号。 3. 条状显示：采用10个LED显示电压高低，每个LED对应不同的阈值电压，如LM3915集成电路，可以直观显示音频信号的强度。 二、发挥部分 1. 增加到10路带通滤波器，覆盖更宽的频率范围，Q值提高到3。 2. 设计三段均衡器，具备高音、中音、低音的调整功能，改善音质。 3. 自制音频功放，要求在8Ω负载下最大不失真功率超过2W，并且音量可调。 4. 其他可能的创新或扩展。 设计中，关键部分是音频滤波器，它能分离不同频率的信号。带通滤波器允许特定频率范围内的信号通过，阻止其他频率，其参数包括中心频率f0、通带宽度BW和Q值。二阶有源带通滤波器电路是实现这一功能的一种常见方法，它能提供更精确的频率选择性。 此外，LED条状显示部分利用运放或专用集成电路（如LM3915）将音频信号转换为视觉表现，直观展示音频的频谱分布。三段均衡器则通过调整不同频率段的增益，实现音质的个性化调整。最后，自制功放确保音频信号能够驱动扬声器，同时提供音量控制，保证声音质量和用户舒适度。 音频频谱柱状显示电路设计结合了信号处理、显示技术和音频放大技术，为用户提供了一种互动式的音乐体验。这种设计在音乐设备、音响系统以及教学实验中都有广泛的应用。