声控灯课程设计报告综述

1、（校徽） 模拟电子技术 课程设计报告书 2013-2014 学年第 二 学期 系别：电子信息工程系 专业：电气自动化技术 班 级： 13 级（ 2 ）班 姓名：唐 巍 * 大学课程实训报告书 2014 年 6 月 27 日 目录 一. 设计的目的与意义 3. 4 二. 课程设计概况 4.5 三 . 课程设计方案及内容 5. 11 四总结 1.2 13 参考书目 1.3. 一. 设计的目的与意义 1.1 意义 从建国以来，我国的电子技术的不断地飞速发展，广泛应用于社会的各个领域， 工业、农业、医学、军事及日常生活等，但我国由于没有赶上前两次科技革命， 经济发展相对于发达国家比较晚，仍属于发展中国

2、家，所以作为 21 世纪的大学 生有义务肩负起振兴国家的使命。 忆往昔， 1837年画家出身的莫尔斯( S.F.Morse )发明了电报， 1876年，美国人 贝尔( A.G.Bell )虽然不懂电学和机械，但他凭借造福人类的激情和毅力发明了 电话，没有受过正规大学教育的马可尼利用赫兹的火花振荡器作为发射器， 实现 了无线电信号的传递 鉴于以上各种事实，同样也点燃了我决心未来成为一名电子工程师内心的火花， 我认为在学习好文化知识的基础上， 我们应该多实践， 把所学到的知识能尽量多 地转化为造福社会的生产力。 1.2 目的 经过我们组四个人共同的商议， 我们决定从比较简单的实验入手， 设计一个声

3、控 闪光灯。声音由麦克风拾取， LED灯能随着环境声音的强弱起伏而闪烁发光，当 有声音时闪光灯发光，并且在一定范围内随着声音的大小闪光灯的亮暗发生变 化，声音越大越亮。 二 . 课程设计概况 2.1 设计任务 制作声控闪光灯。 * 大学课程实训报告书 1 理解声控闪光灯电路的工作过程。 2 理解电路中各元件的作用，如耦合电容决定整个电路的下限频率，了解驻极体 话筒的结构和特点。 3 会对声控闪光灯电路进行安装、调试和测试。 4 会用万用表对驻极体话筒进行正、负极识别和质量检测。 5 掌握电阻、发光二极管、三极管、驻极体话筒的插装要求与工艺。 6 掌握印制电路板元器件的焊接技术。 7 熟悉印制电

4、路板的连线方法。 二 帮助我们更好地理解所学的理论知识。 能利用模拟电电子技术课程一些基础知识制作出简单的电子器件。 三 学会查找资料，包括图书、网络等渠道。 四 提升我们的动手能力。 五 培养我们制作报告的一些基本方法。 2.2 基本概况 1. 打印模拟电子技术课程设计说明书一份，给出课题的设计和制作、调试过 程。 2. 根据技术指标要求，画出设计电路图，画出印制电路版图。 3. 设计时间为一周。 4. 制作 PCB板。 5.人员分组，四人一组，选择同一课题的电路相同，但课程设计报告不能完全相同. 三.课程设计方案及内容 3.1 电路设计方案 * 大学课程实训报告书 图 3-1 声控闪光灯电

5、路基本工作原理 图 3-2 声音波形图 根据上述基本功能，设计电路图如 附录 1。 3.2 论证 三极管 VT1 相当于开关， VT2 起放大作用。当无声时， VT1 处于临界饱和，集 电极电位低，则 VT2 截止，那么 VL1 、VL2 灭，当有声音时，其信号的负半周 使 ICE1 减小， UC1增大， VT1 导通，那么 VT2 也进入放大状态，使 VL1 、VL2 亮，根据声音的频率而闪烁。 3.3 仿真 在仿真软件 multisim 中进行仿真，仿真电路图如图 3-3 ，其中话筒用函数发生 器代替， 9014 晶体管用 2N3904代替。 仿真效果为 : 当函数发生器大约为 0HZ时，

6、发光二级管几乎不闪烁， 用万用表测得 UC1两端的 电压为 0.39V，示波器测量二级管两端波形几乎为一条水平线。 当函数发生器大约为 100HZ以上时，发光二级管不停地闪烁，用万用表测得 UC1 两端的电压为 0.74V（频率变化 ,UC1两端的电压也变化不大 , 如 a、当话筒为 100HZ 时,UC1=0.74V；b、当话筒为 10000HZ时, 开始 UC1=0.68V,大约 10 秒后，最终 * 大学课程实训报告书 UC1=0.74V），用示波器测量二级管两端，两端的波形如图 3-4 。 因为人声音的频率为 85-1100HZ，所以当人发出声音时 UC1应该等于 0.74V ，VT2

7、 会导通。 R1 R2 4.7k 1M R3 10k LED1 LED2 VCC 3V Q2 C1 Q1 C2 100F 2N3904 XFG1 1F 2N3904 图 3-3 仿真电路图 图 3-4 二极管两端波形 * 大学课程实训报告书 3.4 设计原理及功能说明 静态时，使 VT1处于临界饱和状态， VT2 截止，LED1和LED2无电流流过皆不发 光。 R1 给电容话筒 MIC 提供偏置电流（只要选取合适的 R2、R3 就能使无声波 信号时， VT1 处于临界饱和状态，使 VT2处于截止状态）。 当有声波信号时， 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

8、 VT1的基极，电信号的负半周使 VT1退出饱和状态（正半周时不能使 VT1 的 IC降低），进入放大状态， VT1 的集电极电压上升（ VT1、VT2 组成两 级直接耦合放大电路） ，VT2导通， LED1和 LED2点亮发光。 当输入音频信号较弱时， 不足以使 VT1 退出饱和状态， LED1 和 LED2 仍保持熄灭状态， 只 有较强信号输入时，发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。 3.5 单元电路的设计（计算与说明） 3.5.1 主要 1、2 单元电路图 分别如下： 3V VCC 图 5-1 单元 1 * 大学课

9、程实训报告书 图 5-2 单元 2 5.2 无声波信号时 单元 1 : R14.7K 给电容话筒 MIC提供偏置电流， (5-1) (5-2) MICUCCR10.64mA R2=1M IBQ1（ UCCUBE）/R2=2.3*e-06mA R3=10K 使 UCE1为 0.2 0.4V 此时 VT1处于临界饱和状态，不能放大电流。 单元 2: UC3=UCE1不, 能使 VT2导通， IBQ2几乎为零 ，VT2截止, 灯不亮。 5.3 有声波信号时 单元 1: C1作用：耦合电容，隔直流，决定下限频率。 * 大学课程实训报告书 fl1=1/ 2 (RMIC+ri )C1 1/2 riC1(5

10、-3) rbe=rbb+(1+)26/IEQ 11.6K(5-4) ri=rbe R211.5K (5-5) 所以 fl1=13.85HZ 声波信号经话筒转化为相应的电信号，经 C1 送至 VT1的基极进行放大其信号负 半周(正半周不能使 IBQ1减小，退出饱和状态)使 VT1的 IBQ1减小，退出饱和 状态，则 ICQ1 减小， UCE1增加 (刚有声波时 IBQ2 仍 0,UC1=UCC-I1*R3， UCE1=UC)1 单元 2： C2作用: 耦合电容，隔直流，决定下限频率 , (当 C2容抗 Xc增大， fl2 降低， 两端压降增大，即输出电压 UO下降，从而 Au下降)。 同理： f

11、l2=1/ 2 (RLED/2) C2(5-6) RLED=1.8V/50mA=36(5-7) 所以 fl2 88.46HZ 综上可知下限频率 fl=fl2=88.46HZ 所以从而影响了低频放大倍数 Ausl Ausl=Ausm/(1-jf1/f) UC1增加使 VT2 导通退出截止状态，(截止状态时 IBQ2=Uc1/rbe=0.2V/11.6K =17.2 A,IBQ2 增加，退出截止状态。 5.4 附加内容 5.4.1 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

12、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 * 大学课程实训报告书 种基本形式 基本放大电路的组成如下： 图 5-3 共射极放大电路（双电源供电） * 大学课程实训报告书 图 5-5 共集电极放大电路 * 大学课程实训报告书 图 5-3 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

13、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 5-4 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。 5.4.2 滤波电路 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

14、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

15、感器与负载串联） 。 10 * 大学课程实训报告书 6 硬件的制作与调试 1用 multisim 仿真成功后，按电路图进行装配，实物图如下 MIC:有标记一端为正极。 C1、C2：长引脚为正极。 VT1、VT2:方法 a，9014 中间一端为基极，有数据一方面对自己，引脚朝下，则 左：发射级，右：集电极。方法 b，用万用表（指针式）测量，万用表调到欧姆 档，让万用表两表笔接三极管任意两引脚，共 8 次，其中两次读数最大，则那两 次任一端为发射级或集电极，这两次阻值小的一次，黑表笔为 C，红表笔为 E。 R1:4.7K 黄紫黑棕金， R2:1M 棕黑黑黄金， R3:10K 棕黑黑红金。 图 6-

16、1 实物图 1 11 * 大学课程实训报告书 图 6-2 实物图 2 2 焊接时注意烙铁的使用方法，先使烙铁预热，一定时间后再焊接，把烙铁放在 电路板的小铜片上使铜片预热， 再把锡丝放在铜片上，让锡丝融化，再抽去焊锡 丝，移开烙铁。连接导线时最好使导线中间留一层绝缘皮，就不容易短路。最后 用胶棒再对电路板进行密封， 以进一步防止短路现象发生。 三极管的极性一定不 能接错，元件排列整齐美观。 3 通电后先测出 VT1 的集电极电压，使其在 0.2 0.4V 之间，如该电压太低， 则施加声音信号后 VT1不能退出饱和状态， VT2不能导通如果该电压超过 VT2的 死区电压，则静态时 VT2就导通，

17、使发光二极管点亮发光， 所以对于灵敏度不同 的三极管， VT1的集电极电阻 R3 的大小要通过调试来确定。 4 离话筒约 0.5m 远，用普通声音（适中）讲话时，发光二级管随声音闪烁，如 需大声讲话，灯才闪烁，可适当减小 R3的阻值，或者更换 值更大的三极管。 5 适当的减小 R1 的阻值，或者更换灵敏度更高的驻极体话筒，也可使话筒接受 声音的灵敏度提高。 四总结 经过一个星期的课程设计， 留给我印象最深的是设计一个成功的电路， 必须 12 * 大学课程实训报告书 要有扎实的知识基础。 本产品能通过声音的频率来控制灯的闪烁， 个人感觉其功 能还算比较完善。 此次的设计并不奢望十全十美， 当中不完美的地方有： 所设计的电路比较简 单，但这也让我有更多的时间对所学的专业知识运用到一些细微的方面， 我们组 每个人也都做了一个成品 ;感到很有成就感 , 对模电越来越感兴趣了 做设计的目的是希望能检查下对所学知