模电课程设计声控灯开关+课题报告.docx

1、模电课程设计声控灯开关+课题报告模电课程设计声控灯开关一 设计的目的和任务3二 设计要求3三 总体框图设计3四 功能设计34.1 VCC值的确定54.2 延迟的确定54.3 与非门的高低电平的输入确定.54.4 整流电路的设计.64.5 电容滤波电路74.6 晶闸管的工作原理9五 总原理图.10六 元件清单10七 总结.11八 参考文献.11 一 设计的目的和任务1、巩固加深对模拟电子技术基础的理解，提高综合运用所学知识的能力，培养学生独立分析问题、解决问题的能力。2、通过查找资料、选方案、设计电路、写报告等环节的训练，熟悉设计过程、步骤。为今后从事电子线路的设计、研制电子产品打下良好的基础。

2、3、设计模拟和数字电子混合电路，实现特定功能。学习这一技能，积累这方面的经验。二 设计要求1、办公楼或居民楼应用的声控开关；2、白天光线充足时，灯不亮；3、晚上光线暗，若无人声，灯不亮；若有人声，则亮。三 总体框图设计据技术要求，此声控灯开关可由以下几个单元组成：图1 整体框图四 功能设计本设计主要由桥式整流电路、降压滤波电路、声音信号输入电路、光信号输入电路、延时控制电路以及外接电路6部分组成。图2 声光控制电路图根据图2 电路，原理如下：由四个二极管组成的桥式整流电路将输入电路的220V 50Hz交流电压变换成脉动直流。该脉动直流电压一路有R3和R1、C3分压并滤波后得到传感及逻辑控制电路

3、所用的电压VCC；另一路接到晶闸管BT169的阳极。当BT169的控制级（栅极）为高电平且输入的交流信号Vi=COS(wt+) 处于正半周期时，电流由D2地D4灯流过而将灯点亮。当Vi处于负半周期时，电流由灯D3地D1而将灯点亮。当BT169的控制级为低电平时，晶闸管截止，此时不会产生驱动灯的电流，此时灯是熄灭的。由此可见，灯的亮灭是由晶闸管的控制级电平决定的。因此，关键问题是如何控制其栅极电平的高低。有光时灯灭；无光无声时灯灭；无光有声时灯亮。参考图2，对光敏电阻RW而言，当有光时，RW2M，此时HD14011的1脚是高电平，此时第一个与非门的输出取决于2脚的状态，而2脚的状态将由噪声传感器

4、来决定，当没有声音时，2脚为低电平，因此A为高电平，B为低电平，C为高电平，D为低电平，此时晶闸管截止，灯泡灭。当有声音产生时，在麦克风两端产生一个交流信号，经过电容而将2脚置为高电平，此时A为低电平，B为高电平，C为低电平，D为高电平，从而将晶闸管触发导通，灯泡点亮，同时由于B为高电平，可对电容C2充电，这样，当声音消失后，由于C2和R7的存在，使C点维持在低电平直到C2放电结束，在此过程中，灯泡将会一直保持在亮的状态直至此过程结束。4.1 VCC值的确定可由R3、R1的分压作用将家用电压经整流后所得电压V0=220x1.414=311V，输入电压的表达式为：Vcc=R1*V0/(R1+R3

5、)，算的VCC=5V。4.2 延迟的确定图3 延迟电路部分由R7、C2组成延迟电路，要求延迟时间为1min，与非门工作高低电平为3.4V，0.3V，延迟T计算公式：T= R7 C2ln(Vt+/Vt-)，算得R7=1.1M，C2=22uf4.3 与非门的高低电平的输入确定如果无光时，RW2 M,与非门有一脚是高电平，此时第一个与非门的输出取决于另脚的状态，此脚的状态将由噪声传感器来决定。当没有声音时：灯不亮，要求第一个与非门的一脚为低电平，即使三极管工作在饱和区满足条件且输入的电压为0.3V。此时A为高电平，B为低电平，C为高电平，D为低电平，此时晶闸管截止，灯泡为暗。由三极管的工作参数得:I

6、bs=(Vcc-Vce)/R8=0.2uAIb=( Vcc-Vce)/R2=1.4uA 在饱和工作区不满足IC=Ib 且Ib Ibs令Ib=10 Ibs由此可得R8=510K R2=3 M当有声音时：灯亮，要求第一个与非门的一脚为高电平，三极管工作在放大区且输出高电平3.4V。在麦克风两端产生一个交流信号，经过电容而将脚置成高电平，此时A为低电平，B为高电平，C为低电平，D为高电平，从而将晶闸管触发导通，灯泡点亮。R=R6/R2 算得R=35I= Ib+Vce/R 算得I=20mA满足声音传感器的额定电流I=20mA 电压112V。4.4 整流电路的设计整流电路有单相桥式整流电路，单相半波整流

7、电路，单相全波整流电路等，本系统选用单相桥式整流电路。整流电路的工作原理 ：桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，如图4所示。整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。根据图4的桥式二极管整流电路和图5的整流波形图可知： 当正半周时，二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。 当负半周时，二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负载电阻上正、负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。图5 桥式二极管整流电路和波形参数计算：二极管桥式整流电路输入、输出之间的数量关系及二极管选择的条件：输出电压VO、输出电流IO与输入电压V2的关系：VO=20.

8、45V2=0.9V2IO=0.9(VO/RL）二极管所承受的电流及耐压值IV=IO/2=0.45(VO/RL）VRM=V2m单向桥式整流电路二极管选择条件：IVZIO/2=0.45(VO/RL）VRMV2m4.5 电容滤波电路滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。电容C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L应该与负载串联。经过滤波电路后，既可保留直流 分量、又可以滤掉一部分交流分量，改变了直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。滤波电路常有电容滤波，电感滤波和RC滤波等，本系统设计在单相桥式整流电路直接接并联电容构成电容滤波电路，经过此电容滤波电路去整流输出电压纹波。电容滤波电路如图5所示。滤波原理：若电路处于正半周，二极管D2、D4导通，变压器次端电压V2给电容C充电。此时C相当于并联在V2上，所以输出波形同V2，是正弦形。所以，在t1到t2时刻，二极管导电，C充电，VC=VL按正弦规律变化；t2到t3时刻二极管关断，VC=VL按指数曲线下降，放电时间常数为RLC。