電子元件市場調(diào)研及電子系統(tǒng)制作實(shí)習(xí)報(bào)告

1、題 目：高保真警報(bào)模擬發(fā)聲器專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化班 級(jí)： 電氣工程072班組 別： 第八組指導(dǎo)教師： 任麗苗2009年 7 月 10 日高保真警報(bào)模擬發(fā)聲器一、 引言1、選題意義隨著我國市場經(jīng)濟(jì)制度的建立，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國安防產(chǎn)業(yè)不斷向前推進(jìn)，因?yàn)殡S著我國經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)軌，社會(huì)轉(zhuǎn)型的變革向縱深發(fā)展和知識(shí)經(jīng)濟(jì)、信息時(shí)代的到來，社會(huì)生活產(chǎn)業(yè)化，經(jīng)濟(jì)活動(dòng)全球化，信息傳播網(wǎng)絡(luò)化，高科技運(yùn)用普及化趨勢，智能犯罪、新類型犯罪等比重不斷加大，手段更加隱蔽，破壞性將更加嚴(yán)重，影響更加廣泛。近年市場上報(bào)警器報(bào)警信號(hào)失真嚴(yán)重，裝置電磁兼容性差，對(duì)人們的正常生活造成了許多不必要的損失。隨著電子報(bào)警裝置便攜化，

2、易操作化，我們的設(shè)計(jì)將克服以上缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)的高保真，反應(yīng)迅速等傳統(tǒng)警報(bào)信號(hào)所不具有的優(yōu)點(diǎn)。2、設(shè)計(jì)目標(biāo)本裝置運(yùn)用三極管非穩(wěn)態(tài)調(diào)諧振蕩模擬出高清晰的警報(bào)聲，力求做到體積最小化、低耗能和消除電磁兼容的基本要求。改進(jìn)了傳統(tǒng)電機(jī)型發(fā)聲器體積龐大，工作效率低下以及高耗能的缺點(diǎn)。其應(yīng)用范圍將更加廣泛，簡單便攜容易控制，響應(yīng)迅速。在控制方面，增加了可動(dòng)開關(guān)以適應(yīng)人們不同情況下的使用，還使用滑動(dòng)變阻器滿足聲音高低的可控性。電路的優(yōu)點(diǎn)得到了充分的展現(xiàn)，功能更加多樣化,能夠滿足不同群體不同情況中的使用推廣。值得一提的是該設(shè)計(jì)還可以通過限流和降壓裝置進(jìn)一步嵌入到高壓系統(tǒng)中，提高其利用效率。3、小組成員及分工小

3、組構(gòu)成學(xué)號(hào)姓名分工組長200708830魏念龍電路組裝與焊接、市場調(diào)研成員200708819楊玉琦電路作圖、市場調(diào)研、校對(duì)200708820何晨龍電路設(shè)計(jì)、原理分析、市場調(diào)研200708845曹嬋市場調(diào)研、元件采購、電路設(shè)計(jì)20069737王麗文本排版、市場調(diào)研、校對(duì)20069740馬仲梅電路改進(jìn)、市場調(diào)研、文本排版二、 基本原理電路原理:圖中晶體管tr1和tr2構(gòu)成兩級(jí)放大器。通過10uf電容器，第二級(jí)的集電極向第一級(jí)的基級(jí)之間施加正反饋構(gòu)成振蕩回路，該回路的震蕩周期約為0.3s。從第二級(jí)發(fā)射極取出，由與10k并聯(lián)的10uf電容器充放電，輸出鋸齒形波。晶體管tr3和tr4構(gòu)成非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器

4、，圖中兩個(gè)三極管在“tr3飽和tr4截止”和“tr3截止tr4飽和”，二種狀態(tài)周期性的互換，其工作原理如下：(1) 如圖1當(dāng)vcc接上瞬間，tr3、tr4分別由rb1、rb2獲得正向偏壓，同時(shí)c1、c2亦分別經(jīng)rc1、rc2充電。 圖1 當(dāng)vcc通電瞬間 圖2 c2放電，c1充電回路 圖3 c1放電，c2充電回路(2)由于tr3、tr4的特性無法百分之百相同，假設(shè)某一三極管tr3之電流增益比另一個(gè)三極管tr4高，tr3則q會(huì)比tr4先進(jìn)入飽和(on)狀態(tài)，而當(dāng)tr3飽和時(shí)，c2由q1 ce極經(jīng)vcc、rb2放電，在tr4 be極形成一逆向偏壓，促使tr3截止。同時(shí)c1經(jīng)rc2及tr3的be極于

5、短時(shí)間內(nèi)完成充電至vcc，如圖2所示。 (3) tr3 on、tr4off的情形并不是固定的，當(dāng)c2放電完后(t2=0.7 rb2 c2秒)，c2由vcc經(jīng)rb2、tr3c-e極反向充電，當(dāng)充到0.7v時(shí)，此時(shí)tr4獲得偏壓而進(jìn)入飽和(on)，c1由 tr4 ce極，vcc、rb1放電，同樣地，造成tr3 be極逆偏壓。 tr3截止(off)，c2經(jīng)rc1及tr4 b-e極于短時(shí)間充至vcc，如圖3所示。 (4)同理，c1放完電后(t=0.7秒)，tr3經(jīng)rb1獲得偏壓而導(dǎo)通，tr4 off 如此反覆循環(huán)下去。如圖所示波形。然后從tr4的ce端取出的振蕩信號(hào)通過3.3uf的電容器及電位器施加到

6、tr5上，經(jīng)過tr5的功率放大作用，將放大的信號(hào)加到揚(yáng)聲器兩端模擬警報(bào)發(fā)聲。3v的直流電壓源在運(yùn)行過程中為tr1、tr2、tr3、tr4和tr5提供偏置電壓，并為揚(yáng)聲器施加驅(qū)動(dòng)電壓，保障電路功能的正常實(shí)現(xiàn)，提高電路反應(yīng)的靈敏度。圖4 非穩(wěn)態(tài)振蕩輸出波形圖5 電路原理圖三、 主要元器件介紹1、元件清單 表 1 名稱規(guī)格大小單價(jià)（元）數(shù)量實(shí)驗(yàn)電路板1cb-884.01塊 滌綸電容器0.03uf1.04個(gè)鋁電解電容1uf0.52個(gè)3.3uf0.52個(gè)10uf0.52個(gè)100uf0.54個(gè)滑動(dòng)變阻器10k2.01個(gè)1w碳膜電阻3900.102個(gè)1.2k0.101個(gè)3.3k 0.101個(gè)10k0.104

7、個(gè)15k0.102個(gè)22k0.102個(gè)470k0.102個(gè)鎖子開關(guān)1.51個(gè)發(fā)光二極管0.52個(gè)晶體管2sc1815-y0.54個(gè)2sc2120-y0.51個(gè)電池盒5號(hào)*22.51個(gè)電池搭扣006p1.01套電池5號(hào)2.52個(gè)揚(yáng)聲器 0.25w 82.01個(gè)導(dǎo)線4.53m總價(jià)：32.3+40+2=73.3元2、主要元器件介紹(一般為核心器件介紹)(1) 2sc1815-y型的普通晶體管(2) 2sc2120-y型的功率放大晶體管(3)10k滑動(dòng)變阻器(4)8，0.25w的揚(yáng)聲器(5)滌綸電容器和鋁電解電容器(6)碳膜電阻四、 元件的市場調(diào)研與選擇 元器件調(diào)研情況 表 2 名稱符號(hào)規(guī)格型號(hào)價(jià)格（

8、元）調(diào)研地點(diǎn)是否選用1w碳膜電阻r3900.10西北電子城是1.2k0.10西北電子城是3.3k0.10西北電子城是10k0.10西北電子城是15k0.10西北電子城是22k0.10西北電子城是470k0.10西北電子城是三極管 tr 2sc1815-y0.5南關(guān)電子城否2sc2120-y0.5南關(guān)電子城否鋁電解電容器c1uf0.5西北電子城是3.3uf0.5西北電子城是10uf0.5西北電子城是100uf0.5西北電子城是滑動(dòng)變阻器rw 10k 2.0 南關(guān)電子城是發(fā)光二極管 0.52個(gè)南關(guān)電子城是滌綸電容器0.03uf1.04個(gè)南關(guān)電子城是電路板 1cb-88 4.0南關(guān)電子城是電池盒 5

9、號(hào)*2 2.5南關(guān)電子城是電池搭扣 006p 1.0南關(guān)電子城是電池 5號(hào) 2.5南關(guān)電子城是導(dǎo)線 3m 1.5南關(guān)電子城是揚(yáng)聲器 8 0.25w 2.0南關(guān)電子城是鎖子開關(guān) 1.5南關(guān)電子城是五、 制作與調(diào)試1、焊接順序（1） 焊接三極管，按照電路原理圖，將三極管按順序（注意三級(jí)管的管腳排列）及間隔焊接在電路板上；（2） 焊接電阻，將電阻按照原理圖順序焊接；（3） 焊接電容，將電容按照原理圖順序焊接（電容管腳長為正，短為負(fù)）；（4） 焊接其它元件及跳線。2、調(diào)試、檢查電路（1） 焊接完畢，接通電源，但沒有結(jié)果。仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)有兩處等電位點(diǎn)未聯(lián)結(jié)，線將其連接，解決上述問題；（2） 在調(diào)試時(shí)，沒有

10、預(yù)期的結(jié)果出現(xiàn)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)時(shí)將一電容正負(fù)極反接（正確的是管腳長的一端是正極，另一端是負(fù)極），將其調(diào)整繼續(xù)調(diào)試；（3） 再調(diào)試仍然沒有結(jié)果。檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)電路正確，用萬用表檢查時(shí)揚(yáng)聲器兩端沒有電壓，小組成員集體討論認(rèn)定是晶體管管腳排列的問題，其正確的排列應(yīng)該是：將晶體管平面朝上（即有參數(shù)一面），管腳朝向自己，從左到右按順序?yàn)閑cb排列。3、焊接實(shí)物圖 圖6 焊接實(shí)物圖4、調(diào)試結(jié)果設(shè)計(jì)的最后結(jié)果基本達(dá)到了預(yù)前的設(shè)想，聲音的高保真體現(xiàn)得最為明顯。為了完善功能我們還特意增加了視覺可感知信號(hào)，作為在特殊群體中的推廣。在控制方面，增加了可動(dòng)開關(guān)以適應(yīng)人們不同情況下的使用，還使用滑動(dòng)變阻器滿足聲音高低的可控性。

11、經(jīng)過完善后，電路的優(yōu)點(diǎn)得到了充分的展現(xiàn)，功能更加多樣化,能夠滿足不同群體不同情況中的使用推廣。為了凸顯本設(shè)計(jì)在聲音保真方面的優(yōu)點(diǎn)，專門和市場上音樂片的波形做了對(duì)比。 (a) (b) (c) (d)圖7裝置聲音波形與音樂片聲音波形比較(a) (c) 裝置聲音波形 (b) (d) 音樂片聲音波形通過以上波形顯示，裝置波形頻率和振幅明顯大于音樂片的，物理聲學(xué)告訴我們頻率代表音調(diào)，就是波形圖與橫軸交點(diǎn)的疏密代表音調(diào);振幅代表響度，就是波形圖上一個(gè)周期內(nèi)最高點(diǎn)與最低點(diǎn)之間的差距越大，響度越高,由此裝置在音調(diào)和響度方面優(yōu)于音樂片。5、改進(jìn)方向本電路僅容許在低壓系統(tǒng)中使用，信號(hào)頻率和開關(guān)智能控制不理想，所以

12、從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)與完善。（1） 功率放大電路采用了甲類功放，其在工作時(shí)效率太低，且沒有收到信號(hào)時(shí)電源仍提供功率，這些功率轉(zhuǎn)化為無用的管耗，所以在改進(jìn)中可以采用otl互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路來克服上述缺點(diǎn)。（2） 三極管非穩(wěn)態(tài)振蕩回路中的定值電阻改為滑動(dòng)可控變阻器，來模擬不同頻率的警報(bào)聲，提高設(shè)備的實(shí)用性。（3） 為了實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制的可操控性，可以嘗試用光敏電阻、熱敏電阻、濕度傳感器等智能開關(guān)代替，一方面增加了電路的應(yīng)運(yùn)范圍，另一方面也增強(qiáng)了電路的智能化操作。六、 設(shè)計(jì)總結(jié)1、設(shè)計(jì)小結(jié)這次設(shè)計(jì)課程之中遇到了許多未曾意料到的問題，比如三極管的管腳接法、晶體管振蕩回路的工作過程、家用電的安全使用不管

13、問題有多隊(duì)友們都認(rèn)真仔細(xì)地分析集體討論解決。我們在設(shè)計(jì)初始階段，同意以實(shí)用、節(jié)能、便攜、易于推廣為基本出發(fā)點(diǎn)。經(jīng)過幾天的分頭行動(dòng)，最終從四套方案中選出了大家都認(rèn)為是最優(yōu)的高保真電子警報(bào)模擬發(fā)聲器，幾次激烈的爭論后，確定了電路所要實(shí)現(xiàn)的基本功能以及電路的基本模塊。在接下來的兩天中我們細(xì)化、優(yōu)化了模塊，但對(duì)于信號(hào)振蕩部分還存有爭議，分別提出了555芯片振蕩模型和三極管非穩(wěn)態(tài)振蕩模型，通過比較其他組的設(shè)計(jì)和本次設(shè)計(jì)所要求的體現(xiàn)理論價(jià)值的宗旨，決定采用三極管非穩(wěn)態(tài)振蕩模型。對(duì)電路所需元器件的具體參數(shù)一一核對(duì)之后，確定了元件購買方案，力求做到花費(fèi)最省、性能最優(yōu)。不過由于方案的疏忽，以致元件沒有達(dá)到理論要

14、求，部分元件又重新購買了一次?？v觀整個(gè)過程，最重要最難實(shí)現(xiàn)的是焊接階段，這一階段不僅需要扎實(shí)的理論基礎(chǔ)更需要比較高的焊接技術(shù)，幸虧有焊接萬用表和收音機(jī)的基礎(chǔ)，才進(jìn)行得比較順利。出乎所有人的意料，花費(fèi)時(shí)間最多的竟是電路調(diào)試階段，反復(fù)多次失敗以后全組隊(duì)友信心受到嚴(yán)重挫傷。冷靜地試驗(yàn)幾次后，我們一一找到了問題的所在，逐一加以解決，感覺在這個(gè)過程中受益最多，好多以前從未想過的問題竟然能被我們成功解決，那種美滋滋的成就感只能意會(huì)。當(dāng)電路發(fā)出清晰的警報(bào)聲時(shí)，全組隊(duì)員都跳了起來“我們成功了！”來之不易的成功值得每一個(gè)人永遠(yuǎn)的記憶。2、設(shè)計(jì)體會(huì)今年的電子課程設(shè)計(jì)終于接近尾聲，真的很慶幸自己有機(jī)會(huì)焊接自己設(shè)計(jì)的

15、電路。雖然幾次的失敗的結(jié)果讓人感到無比遺憾，但正如老師所說的，這幾周的技能學(xué)習(xí)對(duì)知識(shí)，心態(tài)的鍛煉才是我們最大的收獲，我們會(huì)朝著自己所愛堅(jiān)定走下去。這個(gè)小學(xué)期里，在焊接實(shí)驗(yàn)里的一幕幕依然仿佛在眼前，這將是令人難忘的，令人永遠(yuǎn)懷念的一段時(shí)光，因?yàn)樵谶@段日子里，我們不懈地努力，全身心地投入。一個(gè)悶熱，單調(diào)的夏天，卻是充滿回憶，收益匪淺的收獲的季節(jié)。時(shí)間過得好快，依然很懷念曾經(jīng)一起努力的日子。和老師，隊(duì)友們的相互調(diào)侃，請(qǐng)教師兄，聽老師說教，一起討論設(shè)計(jì)，一起焊電路，近乎爭吵的討論，為找器件走遍整個(gè)電子市場，被師兄笑菜鳥，這一幕幕仿佛在昨天。一路走過來，從只知道些課本的理論知識(shí)之外一無所知的菜鳥開始，請(qǐng)

16、教老師、師兄，上網(wǎng)查資料，自己動(dòng)手實(shí)踐、摸索，到激動(dòng)地喊出“我搞出來啦！”這是一個(gè)美妙的過程。在六人小組里，我的角色是電路設(shè)計(jì)，在剛開始時(shí)遇到很大困難，特別是特殊元件的應(yīng)用有很多不明白的地方，但在指導(dǎo)老師還有隊(duì)友的幫助下，查參考資料，自己嘗試，一點(diǎn)點(diǎn)地深入了解了其工作原理。我真誠地感激幫助我的老師和師兄們，在認(rèn)真觀察了他們的設(shè)計(jì)、焊接和調(diào)試的過程后，我真正感嘆自己確是菜鳥一個(gè)，我簡直難以抑制自己的興奮-這些經(jīng)驗(yàn)我像是在信手拈來！我常常參予到硬件的選擇和焊接中去，和隊(duì)友一起溝通討論其工作原理以便及時(shí)修改電路，遇到問題時(shí)同隊(duì)友們由理論和焊接實(shí)物兩個(gè)方向推敲，從而找到問題所在。我愰然發(fā)覺，一些在課本

17、上看起來很容易的內(nèi)容其實(shí)一點(diǎn)不簡單，同樣地，一些很難的理論知識(shí)應(yīng)用起來其實(shí)也不是那么難。學(xué)習(xí)是個(gè)艱難的過程，厭煩過，沮喪過，但同時(shí)也是充滿著激情和快樂的。當(dāng)解決一個(gè)困擾多時(shí)的問題或者想到好主意時(shí)，你會(huì)興奮得跳起來，想狠狠地大喊一聲。經(jīng)過幾周的鍛煉，我感到電子設(shè)計(jì)讓自己更加成熟起來，在這個(gè)過程中不僅是在知識(shí)技能、學(xué)習(xí)能力上，還是心態(tài)、意識(shí)上自己都有了一個(gè)長足的進(jìn)步。我學(xué)到的不僅是如何學(xué)習(xí)，如何解決問題，還有如何與人合作，如何與人溝通。這一次參與，讓我對(duì)自己的專業(yè)方向有了計(jì)劃，我將努力地加深和拓寬相關(guān)的知識(shí)，把握更多的實(shí)踐機(jī)遇，不斷提高自己。1 參考文獻(xiàn)2 全新實(shí)用電路集萃編輯委員會(huì). isbn 7-111-18