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1、模拟电子线路课程设计学 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根据电路图进行实际焊接；4. 学习焊接后的调试，学会根据具体现象分析错误；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+/-12
2、V，运放集成块741，功放集成块386，喇叭，电阻（10/1.2K/10K/12K/15K等），电位器(10K/100K),电容（0.1uF/0.1 uF /10 uF /47 uF/470 uF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。该电路主要由两部分组成，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触发器则接受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定电路，将信号进一步放大，
3、并有避免温度变化影响，稳定静态工作点的作用。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主要功能是：红绿灯作开关通断显示
4、（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，后半部分的主要功能是实现调节输出信号的大小。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定电压值。当输出为高电平时，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
5、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间常数，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.静态工作点的计算如图一所示：Ibq1=(Vcc-Ubeq1)/R2=11uA;Icq1=Ibq1*=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/=10mA;2.放大倍数rbe1=300+(1+)*Ut/Ieq1=2.7K;rbe2=300+(
6、1+)*Ut/Ieq2=2.9K;Ri2=R4/R5/rbe2=2.5K;=R3/Ri2=1.36K;A1=-*/rbe1=-50.37;A2=-*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围最大周期：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;周期范围为2ms至21ms，频率范围为47.6Hz至500Hz;五声控开关与声响器的实际制作(一) multisi
7、m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Ibq1 Ubq1 Icq1 Uceq1 Ibq2 Ubq2 Icq2 Uceq2 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，击掌后发现没反应，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
8、，显示为0V，检查背后电路发现是发射极接地接触不良，重新焊接。焊接后接通电源，击掌后红绿灯可以相互切换，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，喇叭可以发声，调节电位器W1，可以听到音调高低变化，调节电位器W2，声音大小可以变化，直至调制无声，声响器可以正常工作。（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Ibq111uA11.1uAUbq10.7v0.67vIcq11.1mA1.5mAUceq15.7v4.51VIbq210uA11uAUbq22.2v2.11vIcq21mA1.1mAUceq24.5v4.06v表二 波形发生器频
9、率理论值测量值最低频率47.6Hz40.2 Hz最高频率500 Hz500.3 Hz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计算，进一步加深了对三极管多级放大电路的理解，并学习了RS触发器的原理，进一步积累了具体电路的知识，同时也锻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理解，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理解，更掌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，锻炼了自己的动手能力，通过实践将原理电路做成实物，加深了理论知识的理解，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帮助，对以后在电路方面的进一步学习与应用具有积极意义。11
