声控闪光电路方案.doc

四川师范大学成都学院电子工程系课程设计报告 0 目录目录 前言前言 0 1 1 总体设计方案总体设计方案 1 1 1 声控闪光电路方案 1 2 2 单元模块设计单元模块设计 2 2 1 电路方案 2 2 2 声音转换电路 3 2 3 放大电路 3 2 4 滤波电路 5 2 5 PROTEL中常见元件封装形式 6 2 6 声控闪光灯主要元件介绍 10 3 3 PROTELPROTEL 绘制原理图和制版绘制原理图和制版 10 3 1 PROTEL软件介绍 10 3 2 PROTEL原理图绘制 11 3 3 PROTELPCB 图绘制 12 4 4 设计总结设计总结 13 5 5 参考文献参考文献 13 四川师范大学成都学院电子工程系课程设计报告 1 前言前言 当我们生活越来越现代化的时候 就意味着我们生活的便捷 那 么声控闪光灯就应运而生了 本次所做的课程设计就是一个声控闪光灯的电子产品 讲述了 电路各部分的设计原理及所能实现的功能 它要求要对电源部分 谐振放大部分和触发器的熟悉 并能加以运用 声控产品在市面上的产品已经非常多了 对于我们设计的这个 电子产品也自知有许多的不足 但能首次设计自己的产品 并能 在实现相同功能的基础上节约成本也是非常有意义的 还有助于 提高自己的动手能力 丰富课余生活 四川师范大学成都学院电子工程系课程设计报告 2 1 1 总体设计方案总体设计方案 1 1 声控闪光电路方案 图 1 声控闪光灯电路工作原理 声控闪光灯由触发器电路和放大器电路两部分组成 触发器电路完成触发功能 即判断有无声音 有声则被截止 处于放大状态 灯随着声音的频率大小而闪烁 无 声则被触发 放大器处于截止状态 灯灭 2 2 单元模块设计单元模块设计 2 1 电路方案 声音转换为电信号 四川师范大学成都学院电子工程系课程设计报告 3 声音波形图 当有声时 VT1 截止 那么 VT2 处于放大状态 使 VL1 VL2 亮 根据声音的频率而 闪烁 当无声时 VT1 处于临界饱和 电位低 则 VT2 截止 那么 VL1 VL2 灭 2 2 声音转换电路 电路图 四川师范大学成都学院电子工程系课程设计报告 4 电路主要由捡音器 晶体管放大器和发光二极管等构成 静态时 VT1 处于临界 饱和状态 使 VT2 截止 LED1 和 LED2 皆不发光 R1 给电容话筒 MIC 提供偏置电流 话筒捡取室内环境中的声波信号后即转为相应的电信号 经电容 C1 送到 VT1 的基极 进行放大 VT1 VT2 组成两级直接耦合放大电路 只要选取合适的 R2 R3 使无声波 信号 VT1 处于临界饱和状态 而以使 VT 处于截止状态 两只 LED 中无电流流过而 不发光 当 MIC 拾取声波信号后 就有音频信号注入 VT1 的基极 其信号的负半周使 VT1 退出饱和状态 VT1 的集电极电压上升 VT2 导通 LED1 和 LED2 电亮发光 当输入音频信号较弱时 不足以使 VT1 退出饱和状态 LED1 和 LED2 依然保持熄灭 状态 只有较强信号输入时 以光二极管才点亮发光 所以 LED1 和 LED2 能随着环 境声音 如音乐 说话 信号的强弱起伏而闪烁发光 2 3 放大电路 放大电路又称放大器 是电子设备中的核心部分 其主要作用是对输入的信号进 行放大 从而推动负载工作 所谓放大 实质就是将直流电源的能量转化为具有一定 大小且随着输入信号变化而变化的输出信号 也可以讲放大器是一个能量转换器 放 大电路分为共发射极放大电路 共基极放大电路和共集电集放大电路三种基本形式 基本放大电路的组成 图 1 共射极放大电路 双电源供电 四川师范大学成都学院电子工程系课程设计报告 5 图 2 共射极放大电路 单电源供电 共集电极放大电路 图 1 所示为双电源供电的 共射极放大电路 V 是一个 NPN 型三极管 作用是放 大电流 UCC是输出回路的电源 作用是为输出信号提供能量 RC是集电极负载电阻 作用是把电流的变化转换成电压的变化 基极电源 UBB和基极偏置电阻 RB的作用是为 了发射结提供正向偏置电压和合适的基极电流 IB C1 C2称为隔直电容 作用是隔直 流 通交流信号 图 2 为单电压供电的共射极放大电路 只要 RB远大于 RC 单电源 就可代替双电源的作用 为了是三极管工作在放大状态 首先必须保证反射结为正向偏置 集电结为反向偏置 其次为了保证放大电路能尽可能不失真地放大交流信号 必须在静态是 三极管的各 极都要有一个合适的 工作电源和电流 即给放大器设置一个合适的静态工作点 2 4 滤波电路 四川师范大学成都学院电子工程系课程设计报告 6 滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波 一般由电抗元件组成 如在负载电 阻两端并联电容器 C 或与负载串联电感器 L 以及由电容 电感组成而成的各种复式 滤波电路 由于电抗元件在电路中有储能作用 并联的电容器 C 在电源供给的电压升高时 能把部分能量储存起来 而当电源电压降低时 就把能量释放出来 使负载电压比较 平滑 即电容 C 具有平波的作用 与负载串联的电感 L 当电源供给的电流增加 由电 源电压增加引起 时 它把能量储存起来 而当电流减小时 又把能量释放出来 使 负载电流比较平滑 即电感 L 也有平波作用 滤波电路形式很多 为了掌握它的分析规律 把它分为电容输入式 电容器 C 接在 最前面 和电感输入式 电感器 L 接在最前面 前一种滤波电路多用于小功率电源中 而后一种滤波电路多用于较大功率电源中 而且当电流很大时 仅用一电感器与负载 串联 2 5 protel 中常见元件封装形式 1 电阻电阻原理图中常用的名称为 RES1 RES4 引脚封装形式 星湖映月 I E Y w J I AXIAL 系列 从 AXIAL 0 3 到 AXIAL 1 0 后缀数字代表两焊盘的间距 单位为 Kmil 星湖映月 M B A R4 U l X o 2 电容电容原理图中常用的名称为 CAP 无极性电容 ELECTRO 有极性电容 星湖映 月 Q G w I B9 W 引脚封装形式 无极性电容为 RAD 0 1 到 RAD 0 4 有极性电容为 RB 2 4 到 RB 5 1 0 星 湖映月 f n L K v4 3 电位器电位器原理图中常用的名称为 POT1 和 POT2 2 z b x0 引脚封装形式 VR 1 到 VR 5 星湖映月 F M M i k 4 二极管二极管原理图中常用的名称为 DIODE 普通二极管 DIODE SCHOTTKY 肖特基 二极管 DUIDE TUNNEL 隧道二极管 DIODE VARCTOR 变容二极管 ZENER1 3 稳压二极管 引脚封装形式 DIODE0 4 和 DIODE 0 7 y AJ U M Z p Q c B 6 三极管三极管原理图中常用的名称为 NPN NPN1 和 PNP PNP1 星湖映月 d d g D Y C 9 引脚封装形式 TO18 TO92A 普通三极管 四川师范大学成都学院电子工程系课程设计报告 7 TO220H 大功率三极管 TO3 大功率达林顿管 星湖映月 k8Q ow 电源稳压块 78 和 79 系列 TO 126H 和 TO 126V t4h b x u x0 场效应管 和三极管一样 I d l 7 q0 整流桥 D 44 D 37 D 46 星湖映月 0D w7P U Q f 单排多针插座 CON SIP q6B8a v D N D 0 双列直插元件 DIP 星湖映月 N d T L u i 晶振 XTAL1 星湖映月 m M O K 电阻 RES1 RES2 RES3 RES4 封装属性为 axial 系列 b t x e5s r y 0 无极性电容 cap 封装属性为 RAD 0 1 到 rad 0 4 a m i 3S7 R0 电解电容 electroi 封装属性为 rb 2 4 到 rb 5 1 0 星湖映月 A v7q j H y J4A J 电位器 pot1 pot2 封装属性为 vr 1 到 vr 5 A o W h gG p l d h e 1206 1 4W i Q s B Y0 电容电阻外形尺寸与封装的对应关系是 K c F1 J o z00402 1 0 x0 5 星湖映月 N K5Z a S B 0603 1 6x0 8 星湖映月 Q T V9m U K I6m 0805 2 0 x1 2 S J J r n Q C b01206 3 2x1 6 四川师范大学成都学院电子工程系课程设计报告 9 7 V z2z3L1P 01210 3 2x2 5 S p n d7m01812 4 5x3 2 星湖映月 T P9 q0Y Z5s c 2225 5 6x6 5 u L a M o0 零件封装是指实际零件焊接到电路板时所指示的外观和焊点的位置 是纯粹的空间概念因此 4E 1T4p6WS h y o 或喷锡 也可手焊 成本较高 较新的设计都是采用体积小的 表面贴片式元件 SMD 这 C l5Q l A 种元件不必钻孔 用钢膜将半熔状锡膏倒入电路 板 再把 SMD 元件放上 即可焊接在电路板上了 关于零件封装我们在前面说过 除 了 DEVICE LIB 库中的元件外 其它库的元件都已经有了固定的元件封装 这是因为 这个库中的元件都有多种形式 以晶体管为例说明一下 晶体管是我们常用的的元件 之一 在 DEVICE LIB 库中 简简单单的只有 NPN 与 PNP 之分 但实际上 如果它 是 NPN 的 2N3055 那它有可能是铁壳子的 TO 3 如果它是 NPN 的 2N3054 则有可 能是铁壳的 TO 66 或 TO 5 而学用的 CS9013 有 TO 92A TO 92B 还有 TO 5 TO 46 TO 52 等等 千变万化 还有一个就是电阻 在 DEVICE 库中 它也是简单地把 它们称为 RES1 和 RES2 不管它是 100 还是 470K 都一样 对电路板而言 它与欧 姆数根本不相关 完全是按该电阻的功率数来决定的我们选用的 1 4W 和甚至 1 2W 的 电阻 都可以用 AXIAL0 3 元件封装 而功率数大一点的话 可用 AXIAL0 4 AXIAL0 5 等等 现将常用的元件封装整理如下 T X h0gF v 可不一定一样 例如 对于 TO 92B 之类的包装 通常是 1 脚为 E 发射极 而 2 脚有可能是 B 极 基极 也可能是 C 集电极 同样的 3 脚有可能是 C 也有 可能是 B 具体是那个 只有拿到了元件才能确定 因此 电路软件不敢硬性定义焊 盘名称 管脚名称 同样的 场效应管 MOS 管也可以用跟晶体管一样的封装 它 可以通用于三个引脚的元件 星湖映月 P Z r9q F g j Q1 B 在 PCB 里 加载这种网 络表的时候 就会找不到节点 对不上 q f4O 7l m a 在可变电阻上也同样会出现类似的问题 在原理图中 可变电阻 的管脚分别为 1 W 及 2 所产生的网络表 就是 1 2 和 W 在 PCB 电路板中 焊 盘就是 1 2 3 当电路中有这两种元件时 就要修改 PCB 与 SCH 之间的差异最快的 方法是在产生网络表后 直接在网络表中 将晶体管管脚改为 1 2 3 将可变电阻的 改成与电路板元件外形一样的 1 2 3 即可 2 6 声控闪光灯主要元件介绍 麦克风 1 个 电容 1uf 47uf 2 个 电阻 417m 1m 10k 3k 4 个 三 极管 2 个 发光二极管 2 个 电源 5v 四川师范大学成都学院电子工程系课程设计报告 11 3 3 ProtelProtel 绘制原理图和制版绘制原理图和制版 3 1 Protel 软件介绍 一 Protel 99 SE 的系统组成 按照系统功能来划分 Protel99se 主要包含以下俩大部分和 6 个功能模块 1 电路工程设计部分 1 电路原理设计部分 Advanced Schematic 99 电路原理图设计部分包括电路 图编辑器 简称 SCH 编辑器 电路图零件库编辑器 简称 Schlib 编辑器 和各 种文本编辑器 本系统的主要功能是 绘制 修改和编辑电路原理图 更新和修 改电路图零件库 查看和编辑有关电路图和零件库的各种报表 2 印刷电路板设计系统 Advanced PCB 99 印刷电路板设计系统包括印刷 电路板编辑器 简称 PCB 编辑器 零件封装编辑器 简称 PCBLib 编辑器 和电 路板组件管理器 本系统的主要功能是 绘制 修改和编辑电路板 更新和修改 零件封装 管理电路板组件 3 自动布线系统 Advanced Route 99 本系统包含一个基于形状 Shape based 的无栅格自动布线器 用于印刷电路板的自动布线 以实现 PCB 设计的自 动化 2 电路仿真与 PLD 部分 1 电路模拟仿真系统 Advanced SIM 99 电路模拟仿真系统包含一个数字 模拟信号仿真器 可提供连续的数字信号和模拟信号 以便对电路原理图进行信 号模拟仿真 从而验证其正确性和可行性 2 可编程逻辑设计系统 Advanced PLD 99 可编程逻辑设计系统包含一个 有语法功能的文本编辑器和一个波形编辑器 Waveform 本系统的主要功能是 对逻辑电路进行分析 综合 观察信号的波形 利用 PLD 系统可以最大限度的精 简逻辑部件 使数字电路设计达到最简化 3 高级信号完整性分析系统 Advanced Integrity 99 信号完整性分析系统提 供了一个精确的