模擬電子線路課程設(shè)計(jì)之聲控開(kāi)關(guān)與聲響器的研究與制作.doc

模擬電子線路課程設(shè)計(jì)學(xué) 院 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 成 績(jī) 指導(dǎo)老師 2010年 1月 22日聲控開(kāi)關(guān)與聲響器的研究與制作一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)會(huì)使用Multisim進(jìn)行電路仿真；2. 學(xué)習(xí)聲控開(kāi)關(guān)與聲響器的電路及其工作原理；3. 學(xué)習(xí)焊接的具體工程并根據(jù)電路圖進(jìn)行實(shí)際焊接；4. 學(xué)習(xí)焊接后的調(diào)試，學(xué)會(huì)根據(jù)具體現(xiàn)象分析錯(cuò)誤；二、 實(shí)驗(yàn)器材1.聲控開(kāi)關(guān)元件：電源+9V，三極管，發(fā)光二極管（紅/綠），穩(wěn)壓二極管，電阻（1K、1.5K、2K、3K、4.7K、22K、33K、68K、750K等），電容（0.01uF、0.022uF、4.7uF、10uF等），駐極體話筒。 2.聲響器元件：電源+/-12V，運(yùn)放集成塊741，功放集成塊386，喇叭，電阻（10/1.2K/10K/12K/15K等），電位器(10K/100K),電容（0.1uF/0.1 uF /10 uF /47 uF/470 uF等）。三、 實(shí)驗(yàn)原理（一） 聲控開(kāi)關(guān)原理圖一、聲控開(kāi)關(guān)原理圖聲控開(kāi)關(guān)電路原理圖如圖一所示。該電路主要由兩部分組成，前半部分是三極管二級(jí)阻容耦合放大電路，后半部分是RS觸發(fā)器。三極管二級(jí)阻容耦合放大電路用來(lái)將信號(hào)進(jìn)行放大，RS觸發(fā)器則接受放大后的信號(hào)并進(jìn)行相應(yīng)的處理。三極管二級(jí)阻容耦合放大電路第一級(jí)是一個(gè)三極管共射放大電路，將信號(hào)放大一定的倍數(shù)，第二級(jí)是三極管分壓式靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路，將信號(hào)進(jìn)一步放大，并有避免溫度變化影響，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的作用。RS觸發(fā)器作為對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)。如圖一所示，當(dāng)三極管T3的導(dǎo)通時(shí)，即T3的基極為高電平，則T5的基極也相應(yīng)地為高電平，T5飽和，則T6的基極為低電平，T6截止；反之，若T6處于導(dǎo)通狀態(tài)，則T3處于截止?fàn)顟B(tài)，即T3和T6只能一個(gè)導(dǎo)通，另一個(gè)截止。如圖一所示，假設(shè)三極管T3剛開(kāi)始為導(dǎo)通狀態(tài)，且輸入信號(hào)使T3的基極電位降低時(shí)，即Ub3下降，則Ub5降低，Uc5升高，Ub4升高，而Ub4的升高又導(dǎo)致Ub3的下降，因此這是一個(gè)正反饋，最終的結(jié)果是是T3迅速截止，而T6迅速導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)兩種狀態(tài)在兩個(gè)三極管之間切換。電路完成之后實(shí)現(xiàn)的主要功能是：紅綠燈作開(kāi)關(guān)通斷顯示（紅亮綠滅/紅滅綠亮），顯示狀態(tài)可保持，每拍掌一次，改變通斷顯示一次。（二）聲響器原理圖二、聲響器電路原理圖聲響器電路原理圖如圖二所示，該電路由兩部分組成，前半部分是一個(gè)波形發(fā)生器，作用是產(chǎn)生一個(gè)一個(gè)頻率可調(diào)的矩形波，后半部分的主要功能是實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的大小。以集成運(yùn)放741為核心組成的電路為波形發(fā)生器，集成運(yùn)放與電阻R2、R3組成滯回比較器，電位器W1和電阻R1和電容C1組成充放電回路，穩(wěn)壓管D1、D2及電阻R4的作用是使輸出電壓限制在穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值。當(dāng)輸出為高電平時(shí)，電容充電使2腳（反向輸入端）電位升高，當(dāng)2腳電位高于3腳（同向輸入端）時(shí)，輸出變?yōu)榈碗娖?，則電容放電，當(dāng)2腳電位低于3腳時(shí)，輸出變?yōu)楦唠娖?，如此反?fù)，則產(chǎn)生一個(gè)矩形波，通過(guò)改變電位器的電阻改變時(shí)間常數(shù)，從而改變輸出波形的頻率。四、 理論分析（一）.二級(jí)三極管放大電路理論分析1.靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算如圖一所示：Ibq1=(Vcc-Ubeq1)/R2=11uA;Icq1=Ibq1*=11mA;Uceq1=Vcc-Icq1*R3=5.7V;Ubq2=Vcc*R5/(R4+R5)=2.2V;Ieq2=(Ubq2-Ubeq2)/R7=1mA=Icq2;Uceq2=Vcc-Icq2*(R6+R7)=4.5V;Ibq2=Icq2/=10mA;2.放大倍數(shù)rbe1=300+(1+)*Ut/Ieq1=2.7K;rbe2=300+(1+)*Ut/Ieq2=2.9K;Ri2=R4/R5/rbe2=2.5K;=R3/Ri2=1.36K;A1=-*/rbe1=-50.37;A2=-*R6/rbe2=-103.45;A=A1*A2=5210.8;（二）.波形發(fā)生器理論分析輸出波形周期及頻率范圍最大周期：T1=2*(R1+W1)*C1*ln(1+2*R2/R3)=21ms;最小頻率：f1=1/T1=47.6Hz;最小周期：T2=2*R1*C1* ln(1+2*R2/R3)=2ms;最大頻率：f2=1/T2=500Hz;周期范圍為2ms至21ms，頻率范圍為47.6Hz至500Hz;五聲控開(kāi)關(guān)與聲響器的實(shí)際制作(一) multisim仿真電路圖以及仿真結(jié)果1. 三極管二級(jí)阻容耦合放大電路圖三、三極管二級(jí)阻容耦合放大電路仿真電路圖仿真電路圖如圖三所示，以下是靜態(tài)工作點(diǎn)及輸入輸出波形Ibq1 Ubq1 Icq1 Uceq1 Ibq2 Ubq2 Icq2 Uceq2 輸入輸出波形對(duì)比2.波形發(fā)生器波形發(fā)生器仿真電路圖如上圖所示，以下是輸入輸出波形對(duì)比（二）作品實(shí)物圖圖四.聲控開(kāi)關(guān)實(shí)物圖在萬(wàn)用板上焊接的聲控開(kāi)關(guān)電路如圖四所示圖五、聲響器實(shí)物圖聲響器電路實(shí)物圖如圖五所示（三）調(diào)試過(guò)程簡(jiǎn)述1.聲控開(kāi)關(guān)完成電路后，接通9V直流電源，綠燈亮，紅燈不亮，擊掌后發(fā)現(xiàn)沒(méi)反應(yīng)，推斷是放大電路信號(hào)傳輸問(wèn)題。用萬(wàn)用表測(cè)量三極管T1的基極與發(fā)射極電壓，顯示為0V，檢查背后電路發(fā)現(xiàn)是發(fā)射極接地接觸不良，重新焊接。焊接后接通電源，擊掌后紅綠燈可以相互切換，可實(shí)現(xiàn)聲控。2.聲響器完成電路后，接上喇叭，接通正負(fù)12V電源，喇叭可以發(fā)聲，調(diào)節(jié)電位器W1，可以聽(tīng)到音調(diào)高低變化，調(diào)節(jié)電位器W2，聲音大小可以變化，直至調(diào)制無(wú)聲，聲響器可以正常工作。（四）測(cè)量數(shù)據(jù)及與理論值的對(duì)比表一 二級(jí)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)理論值測(cè)量值理論值測(cè)量值Ibq111uA11.1uAUbq10.7v0.67vIcq11.1mA1.5mAUceq15.7v4.51VIbq210uA11uAUbq22.2v2.11vIcq21mA1.1mAUceq24.5v4.06v表二 波形發(fā)生器頻率理論值測(cè)量值最低頻率47.6Hz40.2 Hz最高頻率500 Hz500.3 Hz六、課程設(shè)計(jì)總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是聲控開(kāi)關(guān)和聲響器，學(xué)習(xí)了聲控開(kāi)關(guān)的聲響器的具體原理，并通過(guò)Multisim軟件進(jìn)行仿真，再進(jìn)行實(shí)際的焊接和調(diào)試，最終完成作品。通過(guò)學(xué)習(xí)聲控開(kāi)關(guān)的原理并進(jìn)行理論值的計(jì)算，進(jìn)一步加深了對(duì)三極管多級(jí)放大電路的理解，并學(xué)習(xí)了RS觸發(fā)器的原理，進(jìn)一步積累了具體電路的知識(shí)，同時(shí)也鍛煉了分析電路的能力和技巧。聲響器加深了對(duì)波形發(fā)生器的理解，了解到相關(guān)芯片的知識(shí)。通過(guò)使用Multisim軟件對(duì)原理圖電路進(jìn)行仿真和測(cè)試，不僅加深了對(duì)原電路圖的理解，更掌握了十分使用的軟件工具，方便以