模电课程设计声控闪光LED电路.docx

1、模电课程设计声控闪光LED电路郑州科技学院模拟电子技术课程设计题 目： 声控闪光LED电路 * * 专业班级： 11级电科一班 学 号： * 院 （系）： 电气工程学院 * * 完成时间： 2013年5月16日 前 言 电子科学与技术是目前发展最快的学科之一。随着科学技术的发展，许多学校也开设了电子科学与技术专业课程。我们郑州科技学院也开设了电子科学与技术专业，而我正是以电子科学与技术专业为第一专业。 据我对我们专业所了解，本专业培养具备物理电子、光电子与微电子学领域内宽广理论基础、实验能力和专业知识，能在该领域内从事各种电子材料、元器件、集成电路、乃至集成电子系统和光电子系统的设计、制造和相

2、应的新产品、新技术、新工艺的研究、开发等方面工作的高级工程技术人才，本专业学生主要学习数学、基础物理、物理电子、光电子、微电子学领域的基本理论和基本知识，受到相关的信息电子实验技术、计算机技术等方面的基本训练，掌握各种电子材料、工艺、零件及系统的设计、研究与开发的基本能力。 我们学校电子科学技术专业主要分为两个方向，即光电子方向和微电子方向。光电子主要是太阳能光能方向，学习太阳能电路板灯光能电路。微电子主要是集成电路板。 我们学习这些使我们具有较好的自然科学技术，较好的人文社会科学技术，并熟练掌握一门外语；系统地掌握本专业领域必需的较宽的技术基础理论；具有较强的本专业领域的实验能力，计算机辅助

3、设计与测试能力和工程实践能力；了解本专业领域的理论前沿和发展动态；掌握文献检索、资料查询的基本方法，具有一定的科学研究和实际工作能力。1 课程设计的目的 1、提高电子电路的理论知识及较强的实践能力； 2、对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；3、学习晶体管电路的基本设计能力及基本调试能力；4、能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测；5、使用适当的软件进行仿真和制作PCB板图。2 课程设计的任务与要求2.1 课程设计任务 1、设计声控LED灯控制器，能够在有声响的时间自行进行指示，为人们的生活和工作提供方便。2、设计几种不同的电路，并且做出对比，选出最合适的 电路设计。 3、调试电路4

4、、总结自己小组的电路，对其中不合适的进行修改调换。5、对电路进行包装6、对所做的电路总结，写出设计报告。2.2 课程设计要求 1、采用晶体管设计电路完成一个简易声控灯的设计； 2、通过声音震动使灯发光，并且延迟10秒左右后熄灭； 3、利用仿真软件Pspice或Multisim仿真电路，并学习PROTEL软件，并用其绘制电路的原理图和PCB图，要求图纸绘制清晰，布线合理，符合绘图规范；4、完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设 计总结）。3 设计方案与论证 根据技术指标和已知条件，选择合适的放大电路，如：选择合适的驻极体、S9013等系列的NPN三极管、直流稳压电源和不同阻值的电阻，不同

5、电容的电容器等等，来完成声控电路的设计、装配与调试。3.1 设计方案方案一仿真电路图如下：3-1仿真电路图方案二 仿真电路图如下：2-2仿真电路图3.2 方案的论证（1）方案一中所需要的元器件不易采购。例如：2N2714型号的三极管。而选用替代品的话，并没有该型号的合适，替代品在实际操作中不太理想。故舍弃该方案。（2） 第二种方案所用到的知识在电路基础和模拟电路中都有，而且这个方法比较简单，又实用，且系统成本低、易于实现为恒流电路，故此我选择了第二种方案。4 设计原理及功能说明4.1 原理图控制作用动力开关作用4.2 原理图功能说明 1 、声控电路结构原理及功能说明 工作原理：话筒BM将声音信

6、号转化为负极性的电信号，但接收到的微 弱信号经C2滤波，通过由三极管Q1组成的放大器把微弱的信号进行放大，其基极输出正极性的电信号送到Q2的2脚，并通过R4给基极提供导通电压。 2、整流电路原理及功能说明 单向桥式整流电路是由直流电源，1只整流二极管VD1和负载RL组成。工作原理：利用1个二极管接电容和合适阻值的电阻，形成整流电路，使电路更加稳定。 3、电路工作原理及功能说明 当有响声并能够引起空气振动时，驻极体话筒BM会接收到信号并通过三极管1Q对其进行放大之后送到Q2的1脚，同时电阻和电容这时也呈工作态并送入Q2的2脚，其中中间的是反馈电路，目的是为了电路更加稳定工作。通过几个元件的工作和

7、配合，使电路工作，达到预期的目的。5 单元电路的设计原理图如下 5-1原理图5.1 对电路图的分析 1.1 驻极体用模拟信号发生器代替； 1.2 9伏的直流电压源提供电路的动力。 1.3两个三极管的相互作用和配合及放大作用使电路工作。5.2 电路计算输出电压平均值： (5-1)输出电流平均值： (5-2)平均整流电流： (5-3)最大反向电压： (5-4)整流二极管的选择（考虑电网%波动）： (5-5)6 硬件的制作与调试6.1各个器件的作用和安装 1.1晶体管的安装各种晶体管在安装时要注意分辨它们的型号、出脚次序和正负极性；要注意防止在安装焊接的过程中对它们造成损伤。小功率的三极管、场效应管

8、和可控硅，封装外形有时完全相同，有些微型封装的器件，表面只能印一、两个标注字，容易混淆，应该尽量与它们的原包装一道拿取，一时用不完的要及时地放回原包装中去。有时即使是同一种型号的器件，由于生产厂家不同、其出脚的次序也有变化，一定要认准其排列不要相互插错。二极管的引出脚也有阴阳极之分，不能插反。 1.2 电阻的作用及安装 电阻（Resistance，通常用“R”表示），在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种特性。电阻将会导致电子流通量的变化，电阻越小，电子流通量越大，反之亦然。导体的电阻通常用字母R表示

9、，电阻的单位是欧姆（ohm），简称欧，符号是（希腊字母，读作Omega)，1=1V/A。比较大的单位有千欧（k）、兆欧（M）（兆=百万，即100万）。决定式：R=L/S(表示电阻的电阻率，是由其本身性质决定，L表示电阻的长度，S表示电阻的横截面积)本电路使用的电阻是为470、4.7k、1M的电阻，串并联在电路中。 安装电阻时要注意区分同一电路中阻值相同而功率不同、类型不同的电阻，不要相互插错。小功率电阻大多采用卧式安装，并且要紧贴底板安装，以减少引线形成的分布电感。1.3 电容的作用及安装电容： 电容（Capacitance）亦称作“电容量”，是指在给定电位差下的电荷储藏量，记为C，国际单位是

10、法拉（F）。一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上，造成电荷的累积储存，储存的电荷量则称为电容。电容是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于隔直、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制电路等方面。瓷片电容安装时要注意其耐压级别和温度系数。铝质电解电容、钽电解电容的正极所接电位一定要高于负极所接，否则将会增大损耗，尤其是铝质电解电容，极性接反工作时将会急剧发热，引起鼓泡、爆炸。本电路中使用的是100n的电容，电气性能最稳定，基本上不随温度电压与时间的改变而改变，适用于对稳定性要求高的高频电路。1.4半导体三极管 半导体三极管又称“

11、晶体三极管”或“晶体管”。在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结，组成一个PNP（或NPN）结构。中间的N区（或P区）叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极B、发射极E和集电极C，是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。其基本参数及特点： 9014是一种最常用的普通三极管。它是一种低电压,大电流,小信号的NPN型硅三极管集电极最大耗散功率PCM=0.4W（Tamb=25），集电极最大允许电流ICM=0.1A，集电极基极击穿电压BVCBO=50V；集电极发射极击穿电压BVCEO=45V；发射极基极击穿电压BVEBO=5V；集电极发射极饱和压降VC

12、E(sat)=0.3V(IC=100mA; IB=5mA)；基极发射极饱和压降VBE(sat)=1V (IC=100mA; IB=5mA)；特征频率fT=150MHz；HFE： A=60150; B=100300; C=200600; D=4001000主要用途：作为低频、低噪声前置放大，应R100或R1k挡测量管子三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值。当用第一根表笔接某一用于电话机、VCD、DVD、电动玩具等电子产品（与C9015互补）。其中判断方法也需要掌握：(a) 判定基极。用万用表电极，而第二表笔先后接触另外两个电极 均测得低阻值时，则第一根表笔所接的那个电极即为基极b。这时，要注意

13、万用表表笔的极性，如果红表笔接的是基极b。黑表笔分别接在其他两极时，测得的阻值 都较小，则可判定被测管子为PNP型三极管；如果黑表笔接的是基极b，红表笔分别接触其他两极时，测得的阻值较小，则被测三极管为NPN型管如 9014,9018,9013。(b) 判定三极管集电极c和发射极e。(以PNP型三极管为例)将万用表置于R100或R1K挡，红表笔基极b，用黑表笔分别接触另外两个管脚时，所测得的 两个电阻值会是一个大一些，一个小一些。在阻值小的一次测量中，黑表笔所接管脚为集电极；在阻值较大的一次测量中，黑表笔所接管脚为发射极。 1.5焊接焊接时烙铁头和焊锡靠近被元器件并认准位置，将烙铁头放在工件上

14、进行加热，将焊锡丝放在工件上，熔化适量的焊锡，在送焊锡过程中，先将焊锡接触烙铁头，然后移动焊锡至与烙铁头相对的位置，这样做有利于焊锡的熔化和热量的传导。此时注意焊锡一定要润湿被焊工件表面和整个焊盘。待焊锡充满焊盘后，迅速拿开焊锡丝。焊接完成后，检查一下焊点的质量看看有没有是否有错焊、漏焊、虚焊，再用手指触摸元器件有无松动、焊接不牢的现象，用镊子轻轻拨动焊接部或夹住元器件引线，轻轻拉动观察有无松动现象，确保在焊接这道工艺上不出错误。1.6其他部分安装 把焊接好的开关装上外壳，连上二极管，准备测试。 6.2 关于调试的方案与原理根据上述分析，如果要调整该控制器的声音灵敏度，可以通过调整R1的阻值来

15、实现，当R1的阻值增加，可以降低声音灵敏度，反之则提高声音灵敏度。本电路的EL最大功率限制在于VD1VD2的最大电流以及VT的最大电流，根据本电路中的器件选择，所以电源选用9V的电源，使电路正常工作。 首先在电子仿真实验室依照电路图进行仿真，仿真成功后。在电子焊接实验室进行电子电路板的焊接，依据电路图在电路板上进行电子元器件的布局和焊接，并进行焊接后的测试。检查电源两端的电压是否为9V左右；让同组的同学发出声音，使驻极体接收到信号，调节电路使声控电路能正常工作。 最后调整完成之后，就可以进行包装，美化、完成电路最后的工作。7 总结 通过本次模拟电子设计课程，我学习到了很多东西。我学习到的不仅是

16、模电的知识，还学习到了其他的知识。我学习了仿真软件和电路模拟制作软件，例如protel dxp 等软件。掌握一些思考的方法，对待问题比较严谨。解决一个问题，应该选用正确的方法，否则将会很难甚至无法解决一个问题。例如，在求不同组态负反馈的电压放大倍数时，不同组态有不同的方法，方法上必须要对应。对于同一问题的不同解法，尤其要注意方法的适用范围，在合适的范围内使用方法。例如，在用微变等效电路求解有关基本放大电路时，只有输入信号是低频小信号时才成立，否则会造成很大的误差甚至是错误。在分析一些比较复杂的问题时，要学会站在更高的层次看待问题，要学会模块化地分析问题而不局限于其中的每个元件。例如，在运算放大

17、电路分析中，在掌握基本例运模块如反相比例运放、同相比放等的前提下，对一些较为复杂的电路，可利用叠加原理看成是这些基本模块的叠加，从而简化问题的分析最主要的是锻炼了自己的动手能力和团队协作你那里。我们小组有四人，我们团结协作，共同完成任务。我们买制作成品所需要的元器件，我们用电路制作软件制作电路图，我们用仿真软件测试电路，我们用焊接工艺技术焊接成品。凡此种种，无不需要我们共同努力，更加提高了我们的动手能力。总之，这次模电课程设计实训让我学到了很多东西，我的动手能力得到了较大的提高。参考文献1江晓安.模拟电子技术第三版.西安:西安电子科技大学出版社2008.32王松林.电路基础第三版.西安：西安电

18、子科技大学出版社2008.83康华光.电子技术基础（模拟部分）.北京：高等教育出版社2006.14杨 力. 电子技术课程设计. 北京： 中国电力出版社 2009 .45燕庆明.信号与系统教程第二版.北京：高等教育出版社2007.11附录1：总体电路原理图实物图如下附录2：元器件清单1（声控灯）序号名称型号个数1三极管901322电容100nf23直流电源9V14二极管1N120215发光二极管红色16电阻4.7K27电阻4.718电阻47019电阻1M110开关单刀单掷111驻极体声呐型112导线若干元器件清单2（照相机测光）1三极管2N271442光敏电阻13发光二极管红色、绿色14滑动变阻器20k15电阻8.1k16电阻9.2k17电阻2018电源319开关单刀单掷1