自從20多年前使用LM3915做頻譜顯示後,有非常久時間沒再對LM3915有所運用,直至現在在YT看見VU表顯示,又想到手上有20顆LM3915冰封著,就開始構思運用。
經半年再研究LM3915資料,實現帶峰值顯示方法,並實驗出串聯運用。
LM39系列共3種:3914/3915/3916其功能分別為:線性/對數/-20~+3db VU表,只要加上少許元件就可100%工作,非常適合具有電子電路概念或基礎者,其2大模式(點/線),得以實現本設計。
本設計是以單邊20個LED為主,若認為20個太多,稍做修改就可用標準10LED顯示。

圖一:


圖二:


圖1,2為2模式的各別電路,這只是單邊電路,做2套即為雙邊。


上圖是成品參考圖,不一定要如此佈局,PCB可先用洞洞板,當然也可洗成雙面板,只是費用較高。


圖4是前置放大,我是使用具功放的LM386來用,因為LM386單電源工作,而且接線簡單價格低廉,最適合了。如果可找到單電源工作的OP那也可以。


圖5是LED顯示設計,在此例提供二種配置圖。


重點分析:
本節分析一下幾個電路要點。
20個LED由2顆IC組成控制,為方便說明,分別定義LED1~10為IC1(第1段或是IC-A),LED11~20為IC2(第2段或是IC-B),以下就用IC1,IC2來指明。
在圖1&2中IC1及IC2中pin4 <-> 6有個虛設電阻2.7K~4.7K來取代5K SVR(半固定)串2K電阻(如圖3中的4.7K),此電阻稱之為對數電壓參考點(此設置只可用在3915串接場合,3914是不需要),這是因3915是對數作用,而其IC等效內阻約22K,因此2 IC串聯同等2個22K電阻串聯,這是線性特性,用在3914下沒什問題。但在3915下就出現問題了,雖然是串聯,但每個IC卻以對數方式各自運作,會呈現IC1顯示快->慢,傳到IC2又呈快->慢的電壓轉折。
所謂電壓轉折是指前後階電壓差距過大,形成不順,如1.2->1.6->2.1->3.4......其中2.1->3.4即為電壓轉折點,會使20個LED顯示不順暢,而此電阻會改變串接時IC1的內阻而改善前述問題。如果不想慢調,可直接採用圖3上的4.7K,這是我實際在測試時所得,也可用3.9K,值越低顯示就順,2.7K是由網路上參看別人而來,但電壓轉折點會落在較高的LED上。

圖4中PK(峰值)與LV(電平)設計中,初試時一直得不到完美呈現,因為PK充/放電時間太長,會形成有時LV突出PK顯示,後來想到把LV小小衰減一下就有了圖中電阻330,這值試了多次才定案,這個也可設計成可變,我稱為峰值-電平間隔調整(詳見後述的模組化VU表設計)。有關峰值保持電路,可參考規格書上例子,或是在網路上找一下也有參考資料。

VREF是參考電壓設定,加於各高段IC之pin6上,這個調整關係靈敏度。IC規格資料上一般都是pin6與pin7短路,而在本設計中是獨立,用圖中VR來變更電壓。圖中範圍約在1.5V~11V,於最低值就相當與pin7相連。

圖5就是LED顯示,在市面上的LED有圓的(小中大)有長方型/正方型,還有如IC型10LED及12個LED棒型等,要如何組成,就視各位取捨了,一般LED是最便宜,亮度雖比不上高亮度LED,但也足夠了,反正也不當手電筒用。
二極體1N4148是並聯IC輸出腳隔離用,也可用更便宜1N4007,我選4148因為較好看,所以多點費用。

這電路只用在單一用途(20個LED顯示場合),若要用在其他場合,如10LED帶峰值雙聲顯示或不帶峰值顯示之4聲道10LED顯示(或20個LED不帶峰值之雙聲道顯示)等,都要大幅修改電路,不符合最佳利用率,因此模組化設計就產生了,只要換個介面就可不修改IC本身電路,任意做任何場合之使用。
「模組化VU表設計」一文即為專案。本文件可在後面URL中取得,上面詳盡以1:1方式在多孔板上行銲接實例,並有原型機樣品照。

結尾:
本機若不以印刷板來製做,而光靠多孔板來銲接是很耗時,光20個LED就20條線,LV+PK就40條線,2聲道就共80條線,還好以前還留下平行埠列表機電覽(內有25條線),電線來源就不成問題。
IC1/IC2也不一定要用LM3915,照前解說也可使用LM3914,或是也可自行試著IC1用3915,IC2用3914混合運用。
如果想串接更多LED(例如30/40 LED) 時,想來還是用3914最方便,若要用3915只要把"對數電壓參考點"定好就沒什困難,因為只是純欣賞用, db值顯示準不準確並不重要。
所需元件都容易買到,最貴的是IC了LM3914在我這裡是50元,但是古董IC(新品但放置很久),我不知像源達這類實體店是多少,我估計是60~80。網路上找到價格差距太大,而電子零件網購上都保留價格,若有知情者請提供一下。
最後說下耗電量,以下數據在13.5V供電下所實測: 單一IC: LED全亮約90mA;全不亮約10mA;點模式下單一LED亮約15mA。因此本機共用8個IC,用12V供電給0.5A有找。

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VU表設計專區:

內容包括:

1-ELMO.mp4 ; 2-mindless.mp4 這2檔是展示影片,也可線上看:
1. https://youtu.be/UlfGgz7bhtg
2. https://youtu.be/tp_mRbFc1yY

LM3914,15模擬程式.rar 這是單一3915及雙3914之模擬計算程式。

模組化VU表設計.pdf 前面提到文件也包含本文電路之全頁圖。

電阻外觀向量圖V3.rar 這是市面上常見規格電阻外觀圖,所有文件中的電阻元件均是取自此。在模組化VU表設計中也有其他零件外觀圖,可自行用向量繪圖軟體取得。

FIG[1-5MP].rar 這是前面5個說明圖,萬一圖不見或被擋或超出流量被而鎖,此圖可替代。此為TIF多頁檔。

※論壇通用版，官方終極版即將推出。