模拟电子线路课程设计之声控开关与声响器的研究与制作.docx
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模拟电子线路课程设计之声控开关与声响器的研究与制作
模拟电子线路课程设计之声控开关与声响器的研究与制作
学院班级
姓名学号
成绩指导老师
2010年1月22日
声控开关与声响器的研究与制作
一、实验目的
1.学会使用Multisim进行电路仿真；
2.学习声控开关与声响器的电路及其工作原理；
3.学习焊接的具体工程并依照电路图进行实际焊接；
4.学习焊接后的调试，学会依照具表达象分析错误；
二、实验器材
1.声控开关元件：
电源+9V，三极管，发光二极管（红/绿），稳压二极管，电阻（1K、1.5K、2K、3K、4.7K、22K、33K、68K、750K等），电容（0.01uF、0.022uF、4.7uF、10uF等），驻极体话筒。
2.声响器元件：
电源+/-12V，运放集成块741，功放集成块386，喇叭，电阻（10Ω/1.2K/10K/12K/15K等），电位器（10K/100K）,电容（0.1uF/0.1uF/10uF/47uF/470uF等）。
三、实验原理
（一）
声控开关原理
图一、声控开关原理图
声控开关电路原理图如图一所示。
该电路要紧由两部分组成，前半部分是三极管二级阻容耦合放大电路，后半部分是RS触发器。
三极管二级阻容耦合放大电路用来将信号进行放大，RS触发器则同意放大后的信号并进行相应的处理。
三极管二级阻容耦合放大电路第一级是一个三极管共射放大电路，将信号放大一定的倍数，第二级是三极管分压式静态工作点稳固电路，将信号进一步放大，并有幸免温度变化阻碍，稳固静态工作点的作用。
RS触发器作为对输入信号的响应。
如图一所示，当三极管T3的导通时，即T3的基极为高电平，则T5的基极也相应地为高电平，T5饱和，则T6的基极为低电平，T6截止；反之，若T6处于导通状态，则T3处于截止状态，即T3和T6只能一个导通，另一个截止。
如图一所示，假设三极管T3刚开始为导通状态，且输入信号使T3的基极电位降低时，即Ub3下降，则Ub5降低，Uc5升高，Ub4升高，而Ub4的升高又导致Ub3的下降，因此这是一个正反馈，最终的结果是是T3迅速截止，而T6迅速导通，实现两种状态在两个三极管之间切换。
电路完成之后实现的要紧功能是：
红绿灯作开关通断显示（红亮绿灭/红灭绿亮），显示状态可保持，每拍掌一次，改变通断显示一次。
（二）声响器原理
图二、声响器电路原理图
声响器电路原理图如图二所示，该电路由两部分组成，前半部分是一个波形发生器，作用是产生一个一个频率可调的矩形波，后半部分的要紧功能是实现调剂输出信号的大小。
以集成运放741为核心组成的电路为波形发生器，集成运放与电阻R2、R3组成滞回比较器，电位器W1和电阻R1和电容C1组成充放电回路，稳压管D1、D2及电阻R4的作用是使输出电压限制在稳压管的稳固电压值。
当输出为高电平常，电容充电使2脚（反向输入端）电位升高，当2脚电位高于3脚（同向输入端）时，输出变为低电平，则电容放电，当2脚电位低于3脚时，输出变为高电平，如此反复，则产生一个矩形波，通过改变电位器的电阻改变时刻常数，从而改变输出波形的频率。
四、理论分析
（一）.二级三极管放大电路理论分析
1.静态工作点的运算
如图一所示：
Ibq1=（Vcc-Ubeq1）/R2=11uA;
Icq1=Ibq1*β=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/β=10mA;
2.放大倍数
rbe1=300+（1+β）*Ut/Ieq1=2.7K;
rbe2=300+（1+β）*Ut/Ieq2=2.9K;
Ri2=R4//R5//rbe2=2.5K;
=R3//Ri2=1.36K;
A1=-β*
/rbe1=-50.37;
A2=-β*R6/rbe2=-103.45;
A=A1*A2=5210.8;
（二）.波形发生器理论分析
输出波形周期及频率范畴
最大周期：
T1=2*（R1+W1）*C1*ln（1+2*R2/R3）=21ms;
最小频率：
f1=1/T1=47.6Hz;
最小周期：
T2=2*R1*C1*ln（1+2*R2/R3）=2ms;
最大频率：
f2=1/T2=500Hz;
周期范畴为2ms至21ms，频率范畴为47.6Hz至500Hz;
五．声控开关与声响器的实际制作
（一）multisim仿真电路图以及仿真结果
1.三极管二级阻容耦合放大电路
图三、三极管二级阻容耦合放大电路仿真电路图
仿真电路图如图三所示，以下是静态工作点及输入输出波形
Ibq1Ubq1
Icq1Uceq1
Ibq2Ubq2
Icq2Uceq2
输入输出波形对比
2.波形发生器
波形发生器仿真电路图如上图所示，以下是输入输出波形对比
（二）作品实物图
图四.声控开关实物图
在万用板上焊接的声控开关电路如图四所示
图五、声响器实物图
声响器电路实物图如图五所示
（三）调试过程简述
1.声控开关
完成电路后，接通9V直流电源，绿灯亮，红灯不亮，击掌后发觉没反应，推断是放大电路信号传输问题。
用万用表测量三极管T1的基极与发射极电压，显示为0V，检查背后电路发觉是发射极接地接触不良，重新焊接。
焊接后接通电源，击掌后红绿灯能够相互切换，可实现声控。
2.声响器
完成电路后，接上喇叭，接通正负12V电源，喇叭能够发声，调剂电位器W1，能够听到音调高低变化，调剂电位器W2，声音大小能够变化，直至调制无声，声响器能够正常工作。
（四）测量数据及与理论值的对比
表一二级放大电路静态工作点
理论值
测量值
理论值
测量值
Ibq1
11uA
11.1uA
Ubq1
0.7v
0.67v
Icq1
1.1mA
1.5mA
Uceq1
5.7v
4.51V
Ibq2
10uA
11uA
Ubq2
2.2v
2.11v
Icq2
1mA
1.1mA
Uceq2
4.5v
4.06v
表二波形发生器频率
理论值
测量值
最低频率
47.6Hz
40.2Hz
最高频率
500Hz
500.3Hz
六、课程设计总结
本次课程设计的内容是声控开关和声响器，学习了声控开关的声响器的具体原理，并通过Multisim软件进行仿真，再进行实际的焊接和调试，最终完成作品。
通过学习声控开关的原理并进行理论值的运算，进一步加深了对三极管多级放大电路的明白得，并学习了RS触发器的原理，进一步积存了具体电路的知识，同时也锤炼了分析电路的能力和技巧。
声响器加深了对波形发生器的明白得，了解到相关芯片的知识。
通过使用Multisim软件对原理图电路进行仿真和测试，不仅加深了对原电路图的明白得，更把握了十分使用的软件工具，方便以后电路方面的学习与应用。
对电路进行实际的焊接，了解到了焊接的具体过程，锤炼了自己的动手能力，通过实践将原理电路做成实物，加深了理论知识的明白得，学习调试并分析电路故障的方法。
本次课程设计对理论和动手实践能力都有较大的关心，对以后在电路方面的进一步学习与应用具有积极意义。
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