模電課程設(shè)計(jì)聲控閃光LED電路

鄭州科技學(xué)院《模擬電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)題目：聲控閃光LED電路學(xué)生姓名：李康專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 11級(jí)電科一班 學(xué)號(hào)： 201131007院（系）： 電氣工程學(xué)院指導(dǎo)教師： 李月英完成時(shí)間：2013年5月16日前言電子科學(xué)與技術(shù)是目前發(fā)展最快的學(xué)科之一。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多學(xué)校也開(kāi)設(shè)了電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程。我們鄭州科技學(xué)院也開(kāi)設(shè)了電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)，而我正是以電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)為第一專(zhuān)業(yè)。據(jù)我對(duì)我們專(zhuān)業(yè)所了解，本專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)具備物理電子、光電子與微電子學(xué)領(lǐng)域內(nèi)寬廣理論基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?zhuān)業(yè)知識(shí)，能在該領(lǐng)域內(nèi)從事各種電子材料、元器件、集成電路、乃至集成電子系統(tǒng)和光電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和相應(yīng)的新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝的研究、開(kāi)發(fā)等方面工作的高級(jí)工程技術(shù)人才，本專(zhuān)業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、基礎(chǔ)物理、物理電子、光電子、微電子學(xué)領(lǐng)域的基本理論和基本知識(shí)，受到相關(guān)的信息電子實(shí)驗(yàn)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的基本訓(xùn)練，掌握各種電子材料、工藝、零件及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、研究與開(kāi)發(fā)的基本能力。我們學(xué)校電子科學(xué)技術(shù)專(zhuān)業(yè)主要分為兩個(gè)方向，即光電子方向和微電子方向。光電子主要是太陽(yáng)能光能方向，學(xué)習(xí)太陽(yáng)能電路板燈光能電路。微電子主要是集成電路板。我們學(xué)習(xí)這些使我們具有較好的自然科學(xué)技術(shù)，較好的人文社會(huì)科學(xué)技術(shù)，并熟練掌握一門(mén)外語(yǔ)；系統(tǒng)地掌握本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域必需的較寬的技術(shù)基礎(chǔ)理論；具有較強(qiáng)的本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，?jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與測(cè)試能力和工程實(shí)踐能力；了解本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的理論前沿和發(fā)展動(dòng)態(tài)；掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢(xún)的基本方法，具有一定的科學(xué)研究和實(shí)際工作能力。目錄TOC\o"1-3"\h\u1課程設(shè)計(jì)的目的 12課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求 12.1課程設(shè)計(jì)任務(wù) 12.2課程設(shè)計(jì)要求 13設(shè)計(jì)方案與論證 23.1設(shè)計(jì)方案 23.2方案的論證 34設(shè)計(jì)原理及功能說(shuō)明 34.1原理圖 34.2原理圖功能說(shuō)明 45單元電路的設(shè)計(jì) 55.1對(duì)電路圖的分析 55.2電路計(jì)算 56硬件的制作與調(diào)試 66.1各個(gè)器件的作用和安裝 66.2關(guān)于調(diào)試的方案與原理 97總結(jié) 11參考文獻(xiàn) 12附錄1：總體電路原理圖 13附錄2：元器件清單1（聲控?zé)簦?15課程設(shè)計(jì)的目的1、提高電子電路的理論知識(shí)及較強(qiáng)的實(shí)踐能力；2、對(duì)電路器件的選型及電路形式的選擇有一定的了解；3、學(xué)習(xí)晶體管電路的基本設(shè)計(jì)能力及基本調(diào)試能力；4、能夠正確使用實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行電路的調(diào)試與檢測(cè)；5、使用適當(dāng)?shù)能浖M(jìn)行仿真和制作PCB板圖。2課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求2.1課程設(shè)計(jì)任務(wù)1、設(shè)計(jì)聲控LED燈控制器，能夠在有聲響的時(shí)間自行進(jìn)行指示，為人們的生活和工作提供方便。2、設(shè)計(jì)幾種不同的電路，并且做出對(duì)比，選出最合適的電路設(shè)計(jì)。3、調(diào)試電路4、總結(jié)自己小組的電路，對(duì)其中不合適的進(jìn)行修改調(diào)換。5、對(duì)電路進(jìn)行包裝6、對(duì)所做的電路總結(jié)，寫(xiě)出設(shè)計(jì)報(bào)告。2.2課程設(shè)計(jì)要求1、采用晶體管設(shè)計(jì)電路完成一個(gè)簡(jiǎn)易聲控?zé)舻脑O(shè)計(jì)；2、通過(guò)聲音震動(dòng)使燈發(fā)光，并且延遲10秒左右后熄滅；3、利用仿真軟件Pspice或Multisim仿真電路，并學(xué)習(xí)PROTEL軟件，并用其繪制電路的原理圖和PCB圖，要求圖紙繪制清晰，布線合理，符合繪圖規(guī)范；4、完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告（應(yīng)包含電路圖，清單、調(diào)試及設(shè)計(jì)總結(jié)）。3設(shè)計(jì)方案與論證根據(jù)技術(shù)指標(biāo)和已知條件，選擇合適的放大電路，如：選擇合適的駐極體、S9013等系列的NPN三極管、直流穩(wěn)壓電源和不同阻值的電阻，不同電容的電容器等等，來(lái)完成聲控電路的設(shè)計(jì)、裝配與調(diào)試。3.1設(shè)計(jì)方案方案一仿真電路圖如下：3-1仿真電路圖方案二仿真電路圖如下：2-2仿真電路圖3.2方案的論證（1）方案一中所需要的元器件不易采購(gòu)。例如：2N2714型號(hào)的三極管。而選用替代品的話，并沒(méi)有該型號(hào)的合適，替代品在實(shí)際操作中不太理想。故舍棄該方案。（2）第二種方案所用到的知識(shí)在電路基礎(chǔ)和模擬電路中都有，而且這個(gè)方法比較簡(jiǎn)單，又實(shí)用，且系統(tǒng)成本低、易于實(shí)現(xiàn)為恒流電路，故此我選擇了第二種方案。4設(shè)計(jì)原理及功能說(shuō)明4.1原理圖控制作用動(dòng)力開(kāi)關(guān)作用9v穩(wěn)壓直流電源駐極體對(duì)聲音的感觸反應(yīng)放大電路的放大作用指示燈發(fā)光指示控制作用動(dòng)力開(kāi)關(guān)作用9v穩(wěn)壓直流電源駐極體對(duì)聲音的感觸反應(yīng)放大電路的放大作用指示燈發(fā)光指示4.2原理圖功能說(shuō)明1、聲控電路結(jié)構(gòu)原理及功能說(shuō)明工作原理：話筒BM將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為負(fù)極性的電信號(hào)，但接收到的微弱信號(hào)經(jīng)C2濾波，通過(guò)由三極管Q1組成的放大器把微弱的信號(hào)進(jìn)行放大，其基極輸出正極性的電信號(hào)送到Q2的2腳，并通過(guò)R4給基極提供導(dǎo)通電壓。2、整流電路原理及功能說(shuō)明單向橋式整流電路是由直流電源，1只整流二極管VD1和負(fù)載RL組成。工作原理：利用1個(gè)二極管接電容和合適阻值的電阻，形成整流電路，使電路更加穩(wěn)定。3、電路工作原理及功能說(shuō)明當(dāng)有響聲并能夠引起空氣振動(dòng)時(shí)，駐極體話筒BM會(huì)接收到信號(hào)并通過(guò)三極管1Q對(duì)其進(jìn)行放大之后送到Q2的1腳，同時(shí)電阻和電容這時(shí)也呈工作態(tài)并送入Q2的2腳，其中中間的是反饋電路，目的是為了電路更加穩(wěn)定工作。通過(guò)幾個(gè)元件的工作和配合，使電路工作，達(dá)到預(yù)期的目的。5單元電路的設(shè)計(jì)原理圖如下 5-1原理圖5.1對(duì)電路圖的分析1.1駐極體用模擬信號(hào)發(fā)生器代替；1.29伏的直流電壓源提供電路的動(dòng)力。1.3兩個(gè)三極管的相互作用和配合及放大作用使電路工作。5.2電路計(jì)算輸出電壓平均值：(5-1)輸出電流平均值：(5-2)平均整流電流：(5-3)最大反向電壓：(5-4)整流二極管的選擇（考慮電網(wǎng)%波動(dòng)）：(5-5)6硬件的制作與調(diào)試6.1各個(gè)器件的作用和安裝1.1晶體管的安裝各種晶體管在安裝時(shí)要注意分辨它們的型號(hào)、出腳次序和正負(fù)極性；要注意防止在安裝焊接的過(guò)程中對(duì)它們?cè)斐蓳p傷。小功率的三極管、場(chǎng)效應(yīng)管和可控硅，封裝外形有時(shí)完全相同，有些微型封裝的器件，表面只能印一、兩個(gè)標(biāo)注字，容易混淆，應(yīng)該盡量與它們的原包裝一道拿取，一時(shí)用不完的要及時(shí)地放回原包裝中去。有時(shí)即使是同一種型號(hào)的器件，由于生產(chǎn)廠家不同、其出腳的次序也有變化，一定要認(rèn)準(zhǔn)其排列不要相互插錯(cuò)。二極管的引出腳也有陰陽(yáng)極之分，不能插反。1.2電阻的作用及安裝電阻（Resistance，通常用“R”表示），在物理學(xué)中表示導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小。導(dǎo)體的電阻越大，表示導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用越大。不同的導(dǎo)體，電阻一般不同，電阻是導(dǎo)體本身的一種特性。電阻將會(huì)導(dǎo)致電子流通量的變化，電阻越小，電子流通量越大，反之亦然。導(dǎo)體的電阻通常用字母R表示，電阻的單位是歐姆（ohm），簡(jiǎn)稱(chēng)歐，符號(hào)是Ω（希臘字母，讀作Omega)，1Ω=1V/A。比較大的單位有千歐（kΩ）、兆歐（MΩ）（兆=百萬(wàn)，即100萬(wàn)）。決定式：R=ρL/S(ρ表示電阻的電阻率，是由其本身性質(zhì)決定，L表示電阻的長(zhǎng)度，S表示電阻的橫截面積)本電路使用的電阻是為470、4.7k、1M的電阻，串并聯(lián)在電路中。安裝電阻時(shí)要注意區(qū)分同一電路中阻值相同而功率不同、類(lèi)型不同的電阻，不要相互插錯(cuò)。小功率電阻大多采用臥式安裝，并且要緊貼底板安裝，以減少引線形成的分布電感。1.3電容的作用及安裝電容：電容（Capacitance）亦稱(chēng)作“電容量”，是指在給定電位差下的電荷儲(chǔ)藏量，記為C，國(guó)際單位是法拉（F）。一般來(lái)說(shuō)，電荷在電場(chǎng)中會(huì)受力而移動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)體之間有了介質(zhì)，則阻礙了電荷移動(dòng)而使得電荷累積在導(dǎo)體上，造成電荷的累積儲(chǔ)存，儲(chǔ)存的電荷量則稱(chēng)為電容。電容是電子設(shè)備中大量使用的電子元件之一，廣泛應(yīng)用于隔直、耦合、旁路、濾波、調(diào)諧回路、能量轉(zhuǎn)換、控制電路等方面。瓷片電容安裝時(shí)要注意其耐壓級(jí)別和溫度系數(shù)。鋁質(zhì)電解電容、鉭電解電容的正極所接電位一定要高于負(fù)極所接，否則將會(huì)增大損耗，尤其是鋁質(zhì)電解電容，極性接反工作時(shí)將會(huì)急劇發(fā)熱，引起鼓泡、爆炸。本電路中使用的是100n的電容，電氣性能最穩(wěn)定，基本上不隨溫度﹑電壓與時(shí)間的改變而改變，適用于對(duì)穩(wěn)定性要求高的高頻電路。1.4半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管又稱(chēng)“晶體三極管”或“晶體管”。在半導(dǎo)體鍺或硅的單晶上制備兩個(gè)能相互影響的PN結(jié)，組成一個(gè)PNP（或NPN）結(jié)構(gòu)。中間的N區(qū)（或P區(qū)）叫基區(qū)，兩邊的區(qū)域叫發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，這三部分各有一條電極引線，分別叫基極B、發(fā)射極E和集電極C，是能起放大、振蕩或開(kāi)關(guān)等作用的半導(dǎo)體電子器件。其基本參數(shù)及特點(diǎn)：9014是一種最常用的普通三極管。它是一種低電壓,大電流,小信號(hào)的NPN型硅三極管集電極最大耗散功率PCM=0.4W（Tamb=25℃），集電極最大允許電流ICM=0.1A，集電極基極擊穿電壓BVCBO=50V；集電極發(fā)射極擊穿電壓BVCEO=45V；發(fā)射極基極擊穿電壓BVEBO=5V；集電極發(fā)射極飽和壓降VCE(sat)=0.3V(IC=100mA;IB=5mA)；基極發(fā)射極飽和壓降VBE(sat)=1V(IC=100mA;IB=5mA)；特征頻率fT=150MHz；HFE：A=60~150;B=100~300;C=200~600;D=400~1000主要用途：作為低頻、低噪聲前置放大，應(yīng)R×100或R×1k擋測(cè)量管子三個(gè)電極中每?jī)蓚€(gè)極之間的正、反向電阻值。當(dāng)用第一根表筆接某一用于電話機(jī)、VCD、DVD、電動(dòng)玩具等電子產(chǎn)品（與C9015互補(bǔ)）。其中判斷方法也需要掌握：判定基極。用萬(wàn)用表電極，而第二表筆先后接觸另外兩個(gè)電極均測(cè)得低阻值時(shí)，則第一根表筆所接的那個(gè)電極即為基極b。這時(shí)，要注意萬(wàn)用表表筆的極性，如果紅表筆接的是基極b。黑表筆分別接在其他兩極時(shí)，測(cè)得的阻值都較小，則可判定被測(cè)管子為PNP型三極管；如果黑表筆接的是基極b，紅表筆分別接觸其他兩極時(shí)，測(cè)得的阻值較小，則被測(cè)三極管為NPN型管如9014,9018,9013。(b)判定三極管集電極c和發(fā)射極e。(以PNP型三極管為例)將萬(wàn)用表置于R×100或R×1K擋，紅表筆基極b，用黑表筆分別接觸另外兩個(gè)管腳時(shí)，所測(cè)得的兩個(gè)電阻值會(huì)是一個(gè)大一些，一個(gè)小一些。在阻值小的一次測(cè)量中，黑表筆所接管腳為集電極；在阻值較大的一次測(cè)量中，黑表筆所接管腳為發(fā)射極。1.5焊接焊接時(shí)烙鐵頭和焊錫靠近被元器件并認(rèn)準(zhǔn)位置，將烙鐵頭放在工件上進(jìn)行加熱，將焊錫絲放在工件上，熔化適量的焊錫，在送焊錫過(guò)程中，先將焊錫接觸烙鐵頭，然后移動(dòng)焊錫至與烙鐵頭相對(duì)的位置，這樣做有利于焊錫的熔化和熱量的傳導(dǎo)。此時(shí)注意焊錫一定要潤(rùn)濕被焊工件表面和整個(gè)焊盤(pán)。待焊錫充滿焊盤(pán)后，迅速拿開(kāi)焊錫絲。焊接完成后，檢查一下焊點(diǎn)的質(zhì)量看看有沒(méi)有是否有錯(cuò)焊、漏焊、虛焊，再用手指觸摸元器件有無(wú)松動(dòng)、焊接不牢的現(xiàn)象，用鑷子輕輕撥動(dòng)焊接部或夾住元器件引線，輕輕拉動(dòng)觀察有無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象，確保在焊接這道工藝上不出錯(cuò)誤。1.6其他部分安裝把焊接好的開(kāi)關(guān)裝上外殼，連上二極管，準(zhǔn)備測(cè)試。6.2關(guān)于調(diào)試的方案與原理根據(jù)上述分析，如果要調(diào)整該控制器的聲音靈敏度，可以通過(guò)調(diào)整R1的阻值來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)R1的阻值增加，可以降低聲音靈敏度，反之則提高聲音靈敏度。

本電路的EL最大功率限制在于VD1~VD2的最大電流以及VT的最大電流，根據(jù)本電路中的器件選擇，所以電源選用9V的電源，使電路正常工作。首先在電子仿真實(shí)驗(yàn)室依照電路圖進(jìn)行仿真，仿真成功后。在電子焊接實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行電子電路板的焊接，依據(jù)電路圖在電路板上進(jìn)行電子元器件的布局和焊接，并進(jìn)行焊接后的測(cè)試。檢查電源兩端的電壓是否為9V左右；讓同組的同學(xué)發(fā)出聲音，使駐極體接收到信號(hào)，調(diào)節(jié)電路使聲控電路能正常工作。最后調(diào)整完成之后，就可以進(jìn)行包裝，美化、完成電路最后的工作。7總結(jié)通過(guò)本次模擬電子設(shè)計(jì)課程，我學(xué)習(xí)到了很多東西。我學(xué)習(xí)到的不僅是模電的知識(shí)，還學(xué)習(xí)到了其他的知識(shí)。我學(xué)習(xí)了仿真軟件和電路模擬制作軟件，例如proteldxp等軟件。掌握一些思考的方法，對(duì)待問(wèn)題比較嚴(yán)謹(jǐn)。解決一個(gè)問(wèn)題，應(yīng)該選用正確的方法，否則將會(huì)很難甚至無(wú)法解決一個(gè)問(wèn)題。例如，在求不同組態(tài)負(fù)反饋的電壓放大倍數(shù)時(shí)，不同組態(tài)有不同的方法，方法上必須要對(duì)應(yīng)。對(duì)于同一問(wèn)題的不同解法，尤其要注意方法的適用范圍，在合適的范圍內(nèi)使用方法。例如，在用微變等效電路求解有關(guān)基本放大電路時(shí)，只有輸入信號(hào)是