三段聲控電平顯示器的設(shè)計(jì).doc

1、2013年度本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）三段聲控電平顯示器的設(shè)計(jì)院一系：工學(xué)院自動(dòng)化系 _專 業(yè)： _電氣工程及其自動(dòng)化 _年 級(jí)：_學(xué)生姓名： _學(xué) 號(hào)： _導(dǎo)師及職稱： _2013年5月Desig n three sound level displayDepartment: College of engineeringMajor: Electrical engineering and automationGrade:Student s Name:Student No.:Tutor:May, 2013畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研 究工作及取得的研

2、究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外, 本論文（設(shè)計(jì)）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。對(duì)本 論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明 確說(shuō)明并表示謝意。作者簽名：_ 日期： _畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說(shuō)明本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解紅河學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門(mén)送交論文 （設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的 少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)入學(xué)校圖書(shū)館被查閱。學(xué)?？梢怨?論文（設(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容。保密的論文（設(shè)計(jì)）在解密后適用 本規(guī)定。作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：日期：日期：畢業(yè)論文

3、（設(shè)計(jì)）答辯委員會(huì) （答辯小組）成員名單姓名職稱單位備注工學(xué)院自動(dòng)化系主席（組長(zhǎng)）工學(xué)院通信工程系工學(xué)院通信工程系工學(xué)院通信工程系摘要知識(shí)要學(xué)以致用，才能發(fā)揮它的最大作用。我們?cè)谡n堂所學(xué)的是書(shū)本的知 識(shí)，是理論上的東西，我們只有真正用到實(shí)際中去才能發(fā)揮它最大的作用，這就需要我們親自動(dòng)手去操作，理論結(jié)合實(shí)際，這對(duì)于現(xiàn)在的大學(xué)生顯得更加重 要。本文對(duì)三段聲控電平顯示器做了淺顯的介紹， 三段聲控電平顯示器主要電 路包括電源電路、音頻電路、分頻電路和驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。由音頻電路中的傳感 器把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后通過(guò)分頻電路把電信號(hào)分成不同的頻段，低頻為紅色，頻率為50-400H Z,中頻綠色，頻率為

4、50-800H Z,高頻為藍(lán)色，頻 率為1000HZ然后根據(jù)各段頻率的大小由不同的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的LED燈閃爍。由電源電路分別為其他三個(gè)電路供電，電源電壓輸入為9V-15V，電源電路中裝設(shè)一個(gè)三端穩(wěn)壓管L7806為整個(gè)電路提供穩(wěn)定的電壓6V,同時(shí)裝設(shè) 一個(gè)二極管IN4007可防止電源極性接反而損壞三端穩(wěn)壓管。本文先對(duì)三段聲控電平顯示器器中用到的原件的特性和基本情況做了一 些相關(guān)介紹，然有逐一介紹了顯示器中的不同電路， 最后簡(jiǎn)單的介紹了一些安 裝調(diào)試的過(guò)程以及一些應(yīng)當(dāng)注意的一些事項(xiàng)。最后在指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下完 成三段聲控電平顯示器的焊接和調(diào)試并能成功運(yùn)行。關(guān)鍵詞：電平顯示器頻率聲控安裝調(diào)試A

5、BSTRACTKno wledge to apply what they have lear ned to play the biggest role. We have learned in the classroom is a book of kno wledge, theoretical thin gs, we only really used the actual order to play its role, which we need to hands to operate, integrate theory with practice, which for now college

6、stude nts become more importa nt.The facile in troducti on of three sect ions voice level display, the three sect ions of the voice level mon itor circuit in cludes a power supply circuit, the audio circuit, the frequency divider circuit and a driving circuit constituting. Sound signal is converted

7、into an electrical signal by the audio circuit in the sensor, and then passed through the freque ncy divider circuit, the electrical sig nal into differe nt freque ncy ban ds, a low frequency of the red, 50-400Hz frequency, IF green, a frequency of 50-800Hz, high-freque ncy blue color, freque ncy to

8、 1000 Hz, and the n depe nding on the size of the freque ncy by a differe nt driver circuit to drive the corresp onding LED flashes. The other three circuit power supply, the power supply voltage in put from the power circuit, respectively, for the installation of a three-terminal regulator L7806 fo

9、r the en tire circuit to provide a stable voltage 6V 9V-15V, power supply circuit, while a diode IN4007 prevents installation of the power pole sexually but damage the three-term inal regulator.The first three paragraphs voice level monitor used in the original features and basic in troduct ion, and

10、 the n go through the differe nt circuits in the display, the last simple installation and commissioning of the process, as well as some should Note that some of the issues. Fin ally, un der the careful guida nee of the in structor, completed the three paragraphs voice level mon itor weldi ng and co

11、mmissi oning and successful operati on.Key words : Level display Frequency VoiceInstallation and commissioning目錄目錄 .3第1章緒論 .11、1論文選題目的及意義 . 11、2理論淵源及演化 .1第2章 主要元件介紹 .32、1電阻.32、1、1電阻阻值的判斷 .32、2半導(dǎo)體二極管.52、2、1二極管辨別及參數(shù) .52、2、2半導(dǎo)體二極管的選用 .52、2、3二極管的伏安特性曲線 .62、3電容.72、3、1電容的分類 .72、3、2電容的選用方法 .72、3、3電容的特性參數(shù) .

12、82、3、4電容元件的符號(hào)和特性曲線 .92、4三極管.92、4、1晶體三極管的伏安特性曲線 .102、4、2三極管工作原理 .122、4、3三極管引腳的判別 .132、4、4三極管的主要參數(shù) .132、5三端穩(wěn)壓管 .152、5、1集成穩(wěn)壓電路概述 .152、5、2三端集成穩(wěn)壓器簡(jiǎn)介 .152、5、3L7806三端穩(wěn)壓器.16第3章 三段聲控電平顯示器原理 .173、1聲控電平指示器的主要模塊 .173、2工作原理 .173、2、1電源電路.173、2、3音頻放大電路 .183、2、4分頻電路 .203、2、5驅(qū)動(dòng)電路 .21第4章 電路板的安裝和調(diào)試 .224、1電路板的安裝要求和注意事項(xiàng)

13、 .224、2調(diào)試注意事項(xiàng) .23結(jié)束語(yǔ) .25參考文獻(xiàn) .26附錄A元器件清單 .28附錄B電路圖 .29第1章緒論1、1論文選題目的及意義隨著社會(huì)科技的進(jìn)步，各種新科技的產(chǎn)品不斷出現(xiàn)在我們的生活中，各式 各樣的電子產(chǎn)品更是隨處可見(jiàn)。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了生產(chǎn)力的發(fā)展， 對(duì)人類 社會(huì)的發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)，同時(shí)電子技術(shù)的不斷發(fā)展給我們帶來(lái)了越來(lái)越多 的方便，跺腳發(fā)出的聲音就能讓樓道里的燈亮起來(lái)， 對(duì)手機(jī)說(shuō)出要撥打電話人 的姓名，手機(jī)會(huì)自動(dòng)接通相應(yīng)的電話號(hào)碼， 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，聲控技 術(shù)給我們帶來(lái)了更大的方便。聲控電平指示他可以讓我們把抽象的東西具體 化，通過(guò)發(fā)光二極管亮的個(gè)數(shù)我們可以知道

14、我們發(fā)出的聲音在各個(gè)頻率斷的大 小,通過(guò)三段聲控電平指示器我們可以做智能音樂(lè)背景，LED燈隨著音樂(lè)的變換而跳動(dòng)，這樣我們不僅可以聽(tīng)到悅耳的音樂(lè)， 還可以根據(jù)不同的音樂(lè)顯現(xiàn)不 同的背景，使生活更豐富多彩。三段聲控電頻顯示器的研究制作過(guò)程中涉及到 了我們所學(xué)的放大電路、穩(wěn)壓電路、LED驅(qū)動(dòng)電路、和分頻電路，通過(guò)這個(gè)設(shè) 計(jì)更加熟習(xí)的掌握了二極管、三極管、電容等的功能。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程是理論與 實(shí)際的緊密結(jié)合的過(guò)程，我們?cè)趯W(xué)校學(xué)習(xí)的很多只是理論上的東西， 只有將理 論應(yīng)用與實(shí)踐才能真正體現(xiàn)出它的價(jià)值，只有理論結(jié)合實(shí)際這樣才能更好的運(yùn) 用我們所學(xué)的知識(shí)去服務(wù)社會(huì)。1、2理論淵源及演化早在我國(guó)古代就已經(jīng)有關(guān)于

15、聲音運(yùn)用的記載。兩千多年以前，墨子一書(shū)中曾這樣記載：做一個(gè)小口大肚的瓶子，一半埋在地下，瓶口露在地面上， 讓聽(tīng)覺(jué)好的人在瓶口聽(tīng)，這樣就可以知道對(duì)方挖的地道到了哪里， 然后鑿開(kāi)地 面去消滅對(duì)方。現(xiàn)今，聲音控制技術(shù)已經(jīng)邁向技術(shù)成熟的階段， 聲音控制技術(shù) 也廣泛應(yīng)用于日常生活的各行各業(yè)。例如，利用聲音控制技術(shù)制造的聲控開(kāi)關(guān)、 聲納探傷、聲光控制路燈、聲控遙控小車等等。目前，聲音控制技術(shù)發(fā)展主要 有兩個(gè)趨勢(shì)：其一是朝著體積小、速度快、功能強(qiáng)、價(jià)格低的微小型方向發(fā)展； 其二是朝著高精度、智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、多功能方向發(fā)展。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和多媒體通信以及聲音轉(zhuǎn)換技術(shù)的深入發(fā)展，聲音控制技術(shù)已經(jīng) 得

16、到廣泛的關(guān)注。聲音控制技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期快速發(fā)展，已經(jīng)被運(yùn)用到實(shí)際生活中。 聲音控制技術(shù)原理就是利用聲波傳到特定的物質(zhì)上時(shí)，使該物質(zhì)帶電，即把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的，也就根據(jù)這個(gè)原理制成聲敏傳感器，再配上語(yǔ)音識(shí)別 系統(tǒng)及一些控制裝置，就形成了一套完整的聲控系統(tǒng)。聲音控制技術(shù)是集聲音 識(shí)別技術(shù)、聲音采集轉(zhuǎn)換技術(shù)和聲音檢測(cè)技術(shù)與一體的現(xiàn)代化控制技術(shù)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)聲音的認(rèn)識(shí)并加以應(yīng)用就更加廣泛和新穎。 聲納技術(shù)就是利用超聲波在水中的傳播和反射來(lái)進(jìn)行導(dǎo)航和測(cè)距的技術(shù)或設(shè) 備。人耳能夠聽(tīng)到的聲音的頻率在 20 20000赫茲之間。通常把頻率高于20000 赫茲的聲波叫做超聲波，頻率低于

17、20赫茲的聲波叫做次聲波。超聲波和次聲 波都是人耳無(wú)法聽(tīng)到的。超聲波具有方向性強(qiáng)，能夠沿直線傳播和反射的特性， 根據(jù)這種特性制成聲納，在多個(gè)領(lǐng)域有著很大的用途。電位器可調(diào)電阻第2章主要元件介紹2、1電阻作為電路中最常用的器件，電阻器，通常簡(jiǎn)稱為電阻。電阻幾乎是任何一 個(gè)電子線路中不可缺少的一種器件，顧名思義，電阻的作用是阻礙電子的作 用。在電路中主要的作 用是：緩沖、負(fù)載、分壓分流、保護(hù)等作用。電阻是阻礙電流流過(guò)的物理量。因?yàn)槲镔|(zhì)對(duì)電流產(chǎn)生的阻礙作用， 所以稱 其該作用下的電阻物質(zhì)。電阻將會(huì)導(dǎo)致電子流通量的變化， 電阻越小，電子流 通量越大，反之亦然。沒(méi)有電阻或電阻很小的物質(zhì)稱其為電導(dǎo)體，簡(jiǎn)稱

18、導(dǎo)體。 不能形成電流傳輸?shù)奈镔|(zhì)稱為電絕緣導(dǎo)體，簡(jiǎn)稱絕緣體。常見(jiàn)電阻符號(hào)如圖2-1所示：圖2-1常見(jiàn)電阻符號(hào)2、1、1電阻阻值的判斷電阻的阻值一般情況下我們可以通過(guò)用萬(wàn)用表來(lái)量取， 采用相近組織的量 程量取誤差較小，但是當(dāng)身邊沒(méi)有萬(wàn)用表時(shí)我們?cè)趺礃荧@取阻值呢，只要注意觀察我們不難發(fā)現(xiàn)，每個(gè)電阻上都有不同顏色的圓環(huán)，其實(shí)除了萬(wàn)用表之 外我們還可以通過(guò)色環(huán)來(lái)判斷我們所拿電阻的阻值， 下面我們就介紹一下怎么 用色環(huán)來(lái)判斷阻值的大小：色環(huán)電阻分為四色環(huán)和五色環(huán)。先說(shuō)四色環(huán)，顧名思義，就是用四條有顏 色的環(huán)代表阻值大小。每種顏色代表不同的數(shù)字，對(duì)于四色環(huán)來(lái)說(shuō)：第一條色環(huán)：阻值的第一位數(shù)字；第二條色環(huán)：阻值

19、的第二位數(shù)字；第三條色環(huán)：10的幕數(shù)；第四條色環(huán)：誤差表示。還有精確度更高的“五色環(huán)”電阻，用五條色環(huán)表示電阻的阻值大小， 具體如下：第一條色環(huán)：阻值的第一個(gè)數(shù)值；第二條色環(huán)：阻值的第二個(gè)數(shù)值；第三條色環(huán)：阻值的第三個(gè)數(shù)值；第四條色環(huán)：阻值乘數(shù)的10的幕數(shù)；第五條色環(huán)：誤差（常見(jiàn)是棕色，誤差為 1%如下表2-1所示：顏色第一位有效值第二位有效值乘數(shù)偏差里八、00100棕11101 1%紅22102 2%橙33103黃44104綠55105藍(lán)66106紫77107灰88108白99109金10-1 5%銀10-2無(wú)色 20%表2-1電阻色環(huán)2、2半導(dǎo)體二極管2、2、1二極管辨別及參數(shù)半導(dǎo)體二極管

20、由一個(gè)PN結(jié)，再加上電 極、引線，封裝而成。通過(guò)PN結(jié) 辨別二極管正負(fù)極，從P區(qū)引出端為二極管的陽(yáng)極，N區(qū)則為陰極。二極管最 明顯的就是它的單向單向?qū)щ娦裕荒軓年?yáng)極流向陰極，我們可以用萬(wàn)用表來(lái) 判別二極管的陰極和陽(yáng)極表筆接二極管的負(fù)極，黑表筆接二極管的一端，紅表筆接另一端，如果指針偏轉(zhuǎn)則黑表筆一端為陽(yáng)極， 若指針只偏轉(zhuǎn)一點(diǎn)點(diǎn)或者根 本不動(dòng)，則黑表筆一端為陰極。但一般情況二極管的正負(fù)極是直接表在二極管 上的，如下圖所示（2-2）的二極管有顏色環(huán)的一端即為二極管的陽(yáng)極，另一 端即為陰極。圖2-2二極管圖形符號(hào)結(jié)構(gòu)示意圖和外形圖2、2、2半導(dǎo)體二極管的選用通常小功率鍺二極管的正向電阻值為 3005

21、00宣，硅管為1k或更大些。 鍺管反向電阻為幾十千歐，硅管反向電阻在500k 以上（大功率二極管的數(shù)值 要大得多）。正反向電阻差值越大越好。點(diǎn)接觸二極管的工作頻率高，不能承受較高的電壓和通過(guò)較大的電流，多用于檢波、小電流整流或高頻開(kāi)關(guān)電路。 面接觸二極管的工作電流和能承受的功率都較大，但適用的頻率較低，多用于整流、穩(wěn)壓、低頻開(kāi)關(guān)電路等方面。選用整流二極管時(shí)，既要考慮正向電壓，也要考慮反向飽和電流和最大反向電壓。 選用檢波二極管時(shí)，要求工作頻F面我們以鍺管為例具體分析，其特性曲線如圖2-3所示，分為三部分:_15050丄vwvxss1率高，正向電阻小，以保證較高的工作效率，特性曲線要好，避免引起

22、過(guò)大的 失真。2、2、3二極管的伏安特性曲線二極管的伏安特性指的是二極管兩端外加電壓U和流過(guò)二極管的電流i之間的關(guān)系。理想情況下二極管電流i和外加電壓u之間的關(guān)系為：U/UT 八IDls(e1)這個(gè)稱為二極管的電流方程，式中Is為反向飽和電流，UT為溫度電壓當(dāng)量，常溫下 UT26mV0 0.40.4 0.S0.S 】.2 2- -JO-JO-正向電壓左-20-20 ”圖2-3半導(dǎo)體二極管(硅管)伏安特性(a)正向特性O(shè)A段為死區(qū)，此時(shí)正偏電壓稱為死區(qū)電壓 Uth，硅管0.5V，鍺管0.1V AB段為緩沖區(qū)。BC段為正向?qū)▍^(qū)。當(dāng)uUth時(shí)，二極管才處于完全導(dǎo) 通狀態(tài)，導(dǎo)通電壓UF基本不變。硅管

23、為0.70.8V, 般取0.7V，鍺管為 0.20.3V，通常取0.2V。當(dāng)二極管為理想二極管時(shí)，UF=0(b)反向特性如圖OD段所示，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，在電路中相當(dāng)于開(kāi)關(guān)處于關(guān)斷狀 態(tài)O(c)反向擊穿特性如圖所示，反向電流在E處急劇上升，這種現(xiàn)象稱之為反向擊穿，此時(shí)所 對(duì)應(yīng)的電壓為反向擊穿電壓 UBR對(duì)于非特殊要求的二極管，反向擊穿時(shí)會(huì)使 二極管PN結(jié)過(guò)熱而損壞。2、3電容電容亦稱電容量，是指在給定單位下的電荷儲(chǔ)存量，是表現(xiàn)電容器容納電 荷的本領(lǐng)的物理量。從物理學(xué)上講，它是一種靜態(tài)的電荷儲(chǔ)存介質(zhì)，點(diǎn)和可能 永久存在，電容在電子、電力領(lǐng)域被廣泛運(yùn)用，主要用于電源、信號(hào)的濾波， 信號(hào)耦合、補(bǔ)償

24、、充放電、隔直流等電路中，在不同的電路中，電容起到不同 的作用。2、3、1電容的分類按不同的分類方法，電容有不同的種類：按照結(jié)構(gòu)可分為：固定電容、可變電容、微調(diào)電容； 按電解質(zhì)分類有：有機(jī)電介質(zhì)電容、無(wú)極電介質(zhì)電容、電解電容和空氣介 質(zhì)電容；按用途分有：高頻電容、低頻電容、濾波、調(diào)諧、高頻耦合、低頻耦合、 小型電容；按頻旁路：陶瓷電容器、云母電容器、玻璃膜電容器、滌綸電容器、玻璃 釉電容器等等的不同分類方法。2、3、2電容的選用方法低頻中使用的范圍較寬，可以使用高頻特性比較差的；但是在高頻電路中 就有很大的限制，一旦選擇不當(dāng)會(huì)影響電路的整體工作狀態(tài)；一般的電源里用的有電解電容、和瓷片電容、但是

25、在高頻中就要使用云母 等價(jià)格較貴的電容，就不可以使用絳綸的電容，和電解的電容，因?yàn)樗鼈冊(cè)诟?頻情況下會(huì)形成電感，以致影響電路的工作精度。2、3、3電容的特性參數(shù)允許偏差標(biāo)稱電容量是標(biāo)志在電容器上的電容量。電容器實(shí)際電容量與標(biāo)稱電容量的偏差稱誤差，在允許的偏差范圍稱精 度。精度等級(jí)與允許誤差對(duì)應(yīng)關(guān)系：00( 01)- 1%0( 02)- 2% I - 5%n - 10% 川-20% IV- (+20%-10%、V- (+50%-20%、W- (+50%-30%一般電容器常用I、n、川級(jí)，電解電容器用V、V、W級(jí)，根據(jù)用途選取。絕緣電阻直流電壓加在電容上，并產(chǎn)生漏電電流，兩者之比稱為絕緣電阻。當(dāng)電

26、容較小時(shí)，主要取決于電容的表面狀態(tài)，容量 0.1uf時(shí)，主要取決 于介質(zhì)的性能，絕緣電阻越大越好。電容時(shí)間常數(shù)：為恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)大容量電容的絕緣情況而引入了時(shí)間常數(shù)，它等于電容的絕緣電阻與容量的乘積。電容損耗在電場(chǎng)作用下，電容在單位時(shí)間內(nèi)因發(fā)熱所消耗的能量叫做損耗。 各類電 容都規(guī)定了其在某頻率范圍內(nèi)的損耗允許值， 電容的損耗主要由介質(zhì)損耗，電 導(dǎo)損耗和電容所有金屬部分的電阻所引起的。在直流電場(chǎng)的作用下，電容器的損耗以漏導(dǎo)損耗的形式存在，一般較小，在交變電場(chǎng)的作用下，電容的損耗不僅與漏導(dǎo)有關(guān)，而且與周期性的極化建立 過(guò)程有關(guān)。頻率特性隨著頻率的上升，一般電容器的電容量呈現(xiàn)下降的規(guī)律。大電容工作在低

27、頻電路中的阻抗較小，小電容而比較適合工作在高頻環(huán)境 下。a）電容元件的符號(hào)b）電容元件的特性曲線2、3、4電容元件的符號(hào)和特性曲線特性曲線通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的電容元件稱為線性電容元件， 否則稱為非線性電 容元件。線性時(shí)不變電容元件的符號(hào)與特性曲線如圖（c）和（d）所示，它的特性 曲線是一條通過(guò)原點(diǎn)不隨時(shí)間變化的直線，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為q Cu式中的系數(shù)C為常量，與直線的斜率成正比，稱為電容，單位是法拉, 用F表示。圖2-4c）線性時(shí)不變電容元件的符號(hào)d）線性時(shí)不變電容元件的特性曲線2、4三極管半導(dǎo)體三極管又稱“晶體三極管”或“晶體管”。 在半導(dǎo)體鍺或硅的單晶 上制備兩個(gè)能相互影響的PN結(jié)，組成一個(gè)PNR

28、或NPN結(jié)構(gòu)。中間的N區(qū)（或 P區(qū)）叫基區(qū)，兩邊的區(qū)域叫發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，這三部分各有一條電極引線， 分別叫基極B、發(fā)射極E和集電極C,是能起放大、振蕩或開(kāi)關(guān)等作用的半 導(dǎo)體電子器件。可以有PNF和NPN兩種組合，在沒(méi)施加偏壓時(shí)，兩個(gè) PN接面 都會(huì)形成耗盡區(qū)，將中性的 P型區(qū)和N型區(qū)隔開(kāi)。（門(mén)2-5 PNP和NPN極管的結(jié)構(gòu)及其示意圖2、4、1晶體三極管的伏安特性曲線晶體管的伏安特性曲線是描述三極管的各端電流與兩個(gè)PN結(jié)外加電壓之間的關(guān)系的一種形式，其特點(diǎn)是能直觀，全面地反映晶體管的電氣性能的外部 特性。晶體管的特性曲線一般用實(shí)驗(yàn)方法描繪或?qū)Ｓ脙x器（如晶體管圖示儀） 測(cè)量得到。晶體三極管為三端

29、器件，在電路中要構(gòu)成四端網(wǎng)絡(luò)，它的每對(duì)端 子均有兩個(gè)變量（端口電壓和電流），因此要在平面坐標(biāo)上表示晶體三極管的 伏安特性，就必須采用兩組曲線簇，我們最常采用的是輸入特性曲線簇和輸出 特性曲線簇。輸入特性是指三極管輸入回路中，加在基極和發(fā)射極的電壓UBE與由它所 產(chǎn)生的基極電流IB之間的關(guān)系。（1） UCE = 0時(shí)相當(dāng)于集電極與發(fā)射極短路，此時(shí)，IB和UBE的關(guān)系就 是發(fā)射結(jié)和集電結(jié)兩個(gè)正向二極管并聯(lián)的伏安特性。因?yàn)榇藭r(shí)JE和JC均正偏，IB是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)分別向基區(qū)擴(kuò)散的電子 電流之和。（2）UCE 1V 即：給集電結(jié)加上固定的反向電壓，集電結(jié)的吸引力加強(qiáng)！使得從發(fā)射區(qū)進(jìn)入基區(qū)的電子絕大部分

30、流向集電極形成Ic。同時(shí)，在相同的UBE值條件下，流向基極的電流IB減小，即特性曲線右 移，總之，晶體管的輸入特性曲線與二極管的正向特性相似，因?yàn)閎、e間是正向偏置的PN結(jié)（放大模式下）。圖2-6輸入特性曲線輸出特性通常是指在一定的基極電流IB控制下，三極管的集電極與發(fā)射 極之間的電壓UCE同集電極電流Ic的關(guān)系?，F(xiàn)在我們所見(jiàn)的是共射輸出特性 曲線表示以IB為參變量時(shí)，Ic和UCE間的關(guān)系： 即lc= f(UCE)|IB = 常數(shù)實(shí)測(cè)的輸出特性曲線如圖所示：根據(jù)外加電壓的不同，整個(gè)曲線可劃分為四個(gè)區(qū)：放大區(qū)、截止區(qū)、飽和區(qū)、擊穿區(qū)|/|/c c/mA/mAJCBO截止區(qū) (BFtjCED(BF

31、tjCED2、4、2三極管工作原理晶體三極管（以下簡(jiǎn)稱三極管）按材料分有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNF兩種結(jié)構(gòu)形式，但使用最多的是硅 NPN和鍺PNF兩種三極管， （其中，N表示在高純度硅中加入磷，是指取代一些硅原子，在電壓刺激下產(chǎn) 生自由電子導(dǎo)電，而p是加入硼取代硅，產(chǎn)生大量空穴利于導(dǎo)電）。兩者除了 電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面僅介紹NPN硅管的電流放大原 理。對(duì)于NPNt，它是由2塊N型半導(dǎo)體中間夾著一塊 P型半導(dǎo)體所組成，發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，而集電區(qū)與基區(qū)形成的PN結(jié)稱為 集電結(jié)，三條引線分別稱為發(fā)射極 e、基極b和集電極c。當(dāng)b點(diǎn)電位高于

32、e點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時(shí)，發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，而C點(diǎn)電位 高于b點(diǎn)電位幾伏時(shí)，集電結(jié)處于反偏狀態(tài)，集電極電源Ec要高于基極電源Eboo在制造三極管時(shí)，特意使發(fā)射區(qū)的載流子濃度大于基區(qū)的，同時(shí)基區(qū)做 得很薄，而且，嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量，這樣，一旦接通電源后，由于發(fā)射結(jié)正偏， 發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子（電子）及基區(qū)的多數(shù)載流子（空穴）很容易地越過(guò)發(fā)射 結(jié)互相向?qū)Ψ綌U(kuò)散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過(guò)發(fā)射結(jié)的電流基本 上是電子流，這股電子流稱為發(fā)射極電流了。 由于基區(qū)很薄，加上集電結(jié)的反 偏，注入基區(qū)的電子大部分越過(guò)集電結(jié)進(jìn)入集電區(qū)而形成集電極電流lc，只剩下很少（1-10%）的電子在基區(qū)的空穴進(jìn)行復(fù)合，被復(fù)合

33、掉的基區(qū)空穴由基極 電源丘重新補(bǔ)給，從而形成了基極電流IBQ根據(jù)電流連續(xù)性原理得：le=lb+lc， 這就是說(shuō)，在基極補(bǔ)充一個(gè)很小的lb,就可以在集電極上得到一個(gè)較大的lc， 這就是所謂電流放大作用，lc與l b是維持一定的比例關(guān)系，即: B 1=lc/l b式 中：B1-稱為直流放大倍數(shù)，集電極電流的變化量厶lc與基極電流的變化量 I之比為：B = lc/ lb。式中B -稱為交流 電流放大倍數(shù)，由于低頻 時(shí)B1和B的數(shù)值相差不大，所以有時(shí)為了方便起見(jiàn)，對(duì)兩者不作嚴(yán)格區(qū)分， B值約為幾十至一百多。三極管是一種電流放大器件，但在實(shí)際使用中常常 利用三極管的電流放大作用，通過(guò)電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞?/p>

34、用。2、4、3三極管引腳的判別最常用的判別方法是使用萬(wàn)用表電阻檔進(jìn)行判別。三極管內(nèi)部有兩個(gè)PN結(jié)，可用萬(wàn)用表電阻檔分辨e、b、c三個(gè)極。在型號(hào)標(biāo)注模糊的情況下，也可 用此法判別管型。（1） 基極的判別判別管極時(shí)應(yīng)首先確認(rèn)基極。對(duì)于PNP管，用黑表筆接假定的基極，用紅 表筆分別接觸另外兩個(gè)極，若測(cè)得電阻都小，約為幾百歐幾千歐；而將黑、紅兩表筆對(duì)調(diào)，測(cè)得電阻均較大，在幾百千歐以上，此時(shí)假定極就是基極。NPN管，情況正相反，測(cè)量時(shí)兩個(gè) PN結(jié)都正偏（電阻均較?。┑那闆r下，紅表筆 接基極。實(shí)際上，小功率管的基極一般排列在三個(gè)管腳的中間， 可用上述方法，分 別將黑、紅表筆接基極，既可測(cè)定三極管的兩個(gè) P

35、N結(jié)是否完好（與二極管PN 結(jié)的測(cè)量方法一樣），又可確認(rèn)管型。（2）集電極和發(fā)射極的判別確定基極后，假設(shè)余下管腳之一為集電極 c,另一為發(fā)射極e,用手指分 別捏住c極與b極（即用手指代替基極電阻 Rb）。同時(shí)，將萬(wàn)用表兩表筆分 別與c、e接觸，若被測(cè)管為NPN則用黑表筆接觸c極、用紅表筆接e極（PNP 管相反），觀察指針偏轉(zhuǎn)角度；然后再設(shè)另一管腳為 c極，重復(fù)以上過(guò)程，比 較兩次測(cè)量指針的偏轉(zhuǎn)角度大的一次表明IC大，管子處于放大狀態(tài)，相應(yīng)假 設(shè)的c、e極正確。2、4、4三極管的主要參數(shù)在設(shè)計(jì)中，我們主要用到的是9012和9013兩個(gè)型號(hào)的三極管，我們?cè)谶@ 里主要介紹一下這兩類三極管的主要參數(shù)：

36、9013三極管主要參數(shù)如下表所示:參數(shù)符號(hào)測(cè)試條件最小值最大值單位集電極 發(fā)射極擊穿電壓Vceolc=0.1mA le=025V發(fā)射極 基極擊穿電壓Vebole=0.1mAlc=05V集電極 發(fā)射極截止電流IcboVCE= 20 V IB=0uA發(fā)射極 基極截止電流IceoVEB= 5 V IC=00.1uA集電極 發(fā)射極飽和壓降VceIC= 500 mA, IB=50mAV特征頻率FtVCE= 6 V, IC= 20 mAf =30MHz150MHz9012三極管主要參數(shù):項(xiàng)目符號(hào)最小值最大值單位測(cè)試條件直流電流增益Hfe64300Vce=-1VIc=-50 mA集電極 基極截止電流Icbo

37、0.1uAVcb=-25VIe=0 mA發(fā)射極基極截止電流Iebo0.1uAVeb=-3VIc=0 mA集電極 基極擊穿電壓Vcbo-40VIc=-0.1A Ie=0 mA集電極 集電極擊穿電壓Vebo-5VIc=-0.1A Ie=0 mA基極發(fā)射極電壓Vebo-0.6-0.67VIc=-0.1A Ib=0 mA集電極發(fā)射極飽和壓降Vce-0.18VIc=500mA Ib=-50 mA基極發(fā)射極飽和壓降Vbe-0.95VIc=500mA Ib=-50 mA2、5三端穩(wěn)壓管2、5、1集成穩(wěn)壓電路概述隨著集成技術(shù)的發(fā)展，穩(wěn)壓電路也迅速實(shí)現(xiàn)集成化。從20世紀(jì)60年代末 開(kāi)始，集成穩(wěn)壓器已經(jīng)成為模擬集

38、成電路的一個(gè)重要組成部分。目前已能大量生產(chǎn)各種型號(hào)的單片集成穩(wěn)壓電路，集成穩(wěn)壓電路體積小，使用方便而且成本 低，因此被廣泛運(yùn)用。集成穩(wěn)壓電路的類型很多。按內(nèi)部工作方式可以分為串 聯(lián)型、并聯(lián)型和開(kāi)關(guān)型；按外部特性可以分為三端固定式、三端可調(diào)式、多端 固定式等。2、5、2三端集成穩(wěn)壓器簡(jiǎn)介三端集成穩(wěn)壓器的內(nèi)部是由啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)電源、放大電路、調(diào)整管、采樣電路和保護(hù)電路組成的，其中啟動(dòng)電路的作用是在剛接通直流輸入電壓時(shí)， 使調(diào)整管、放大電路和基準(zhǔn)電源等建立各自的工作電流， 而當(dāng)穩(wěn)壓電路工作正 常時(shí)啟動(dòng)電路被斷開(kāi)，以免影響穩(wěn)壓電路的性能。三端集成穩(wěn)壓器實(shí)際上就是由串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源和 保護(hù)電路構(gòu)成輸出

39、端+Uo圖2-8三端集成穩(wěn)壓器機(jī)構(gòu)框圖圖2-9三端穩(wěn)壓管證在最大負(fù)載電流時(shí)調(diào)整管不進(jìn)入飽和，又不致于其功耗偏大。2、5、3L7806三端穩(wěn)壓器三端穩(wěn)壓管L7806的固定輸出電壓是6V,而輸入電壓至少大于10V,這樣輸入/輸出之間有2-4V及以上的壓差。當(dāng)使調(diào)整管保證工作在放大區(qū)。而壓差取得大時(shí)，這樣將會(huì)增加集成電路的損耗， 所以，兩者應(yīng)該兼顧，即能既保第3章 三段聲控電平顯示器原理3、1聲控電平指示器的主要模塊3、2工作原理三段聲控電平指示器主要由電源電路、音頻放大電路、分頻電路及 LED 驅(qū)動(dòng)電路四大部分構(gòu)成。電源電路為整個(gè)電路供電，音頻電路把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換 成電信號(hào)，而分頻電路則把電信號(hào)分為

40、不同的頻率，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng) LED 燈。3、2、1電源電路電源電壓輸入9V-15V，D1可防止電源極性接反而損壞三端穩(wěn)壓， C4濾波 后由L7806三端穩(wěn)壓為整個(gè)電路提供穩(wěn)定的 6V電壓。7806三端穩(wěn)壓管是一種半 導(dǎo)體器件，它可以直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高的電阻。 穩(wěn)壓管在反向擊 穿時(shí)，在一定的電流范圍內(nèi)，端電壓器件兩端電壓差或者器件某端相對(duì)地的電壓J1U178L06+6v9V-15VD1-MIN4007IN GOCON2+C4220uF+5220uFGND圖3-1電源電路3、2、3音頻放大電路（1）駐極體話筒MK1將拾取的聲音轉(zhuǎn)換成電信號(hào)理可以用下圖來(lái)表示：駐極體話筒的工作原幾乎不

41、變，這樣就會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)壓特性。話筒的基本結(jié)構(gòu)由一片單面涂有金屬的駐極體薄膜與一個(gè)上面有若干小孔的金屬電極（被稱為背電極）構(gòu)成。 駐極體面與背電極相對(duì)，中間有一 個(gè)極小的空氣隙，形成一個(gè)以空氣隙和駐極體作絕緣介質(zhì)， 以背電極和駐極體 上的金屬層作為兩個(gè)電極構(gòu)成一個(gè)平板電容器。電容的兩極之間有輸出電極， 由于駐極體薄膜上分布有自由電荷。當(dāng)聲波引起駐極體薄膜振動(dòng)而產(chǎn)生位移時(shí)；改變了電容兩極版之間的距離，從而引起電容的容量發(fā)生變化，由于駐極體上的電荷數(shù)始終保持恒定， 根 據(jù)公式：Q=CU所以當(dāng)C變化時(shí)必然引起電容器兩端電壓 U的變化，電壓變化圖3-2就會(huì)產(chǎn)生電流，從而輸出電信號(hào)。當(dāng)外界的聲波傳來(lái)時(shí)，聲波會(huì)

42、引起駐極 體薄膜振動(dòng)而產(chǎn)生位移；產(chǎn)生位移就會(huì)改變駐極體薄膜和金屬電極之間的距 離，距離改變就會(huì)改變電容容量，（Q =CU但是又由于駐極體上的電荷數(shù)始 終保持恒定，電壓變化就會(huì)輸出電信號(hào)。（2）晶體三極管Q1, Q2組成的多級(jí)音頻放大器。阻容元件C1和Q1組成 了阻容耦合放大電路（耦合指的是第一級(jí)電路到第二級(jí)電路的傳遞過(guò)程），擔(dān)任前置音頻電壓放大電路。駐極體話筒接收到聲波信號(hào)后，輸出相應(yīng)的微弱電 信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)電容器C1耦合到Q1的基極進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)由集電極 輸出，再經(jīng)過(guò)C2耦合到Q2進(jìn)行二級(jí)放大。（各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，而 且只要耦合電容C1, C2, C3足夠大，放大器的交流信號(hào)

43、損失就小，保證了較 高的放大倍數(shù)。）在低頻信號(hào)的傳遞和放大過(guò)程中，為防止前后兩級(jí)電路的靜 態(tài)工作點(diǎn)相互影響，采用電容耦合來(lái)防止信號(hào)中低頻分量損失過(guò)大。而C3起濾波作用，使之輸出穩(wěn)定的交流電壓，輸出的電壓大小在0-2.5V之間。電流放大后經(jīng)過(guò)滑動(dòng)變阻器，其中滑動(dòng)變阻器通過(guò)改變自身電阻的大小來(lái)調(diào)節(jié)電流 的大小，從而調(diào)節(jié)Q2信號(hào)的大小，從而調(diào)節(jié)整個(gè)電路的靈敏度。按電源濾波 的要求，7806的輸入、輸出端都應(yīng)該接大電容，一般是幾百 uF級(jí)別，兩端選 擇的電容都是220uF的，因?yàn)?806的自激是低頻的，大電容已經(jīng)可以達(dá)到穩(wěn) 定電壓的目的。電路圖如下所示：+6V+圖3-3音頻放大電路3、2、4分頻電路分

44、頻電路分頻電容分別選擇的是：C11, 4.7uF ,低頻；CIO, lOOOOpf,中頻;C6, 22OOpf，低頻。由于不同大小的電容有不同的頻率特性，就可以用不同的電 容選擇不同頻段的信號(hào)。電容的選取有一定的參考，一般情況下，電解電容的作用是過(guò)濾掉電流中的低頻信號(hào)，但即使是低頻信號(hào)，其頻率也分為了好幾個(gè)數(shù)量 級(jí)。因此為了適合在不同頻率下使用，電解電容也分為高頻電容和低頻電容。分頻電路如下圖（3-4）所示：圖3-4分頻電路分頻電路采用三段完全獨(dú)立的LED指示，共分為紅、綠、藍(lán)三種。所以加入 三個(gè)分頻電路，其中紅色的是低頻的， 大概在5O-4OOHZ之間；綠色的是中頻的， 大概在5O-8OOH

45、Z之間；藍(lán)色的是高頻的，大概在 1000HZ以上。f=1； （Is是等效串聯(lián)電感，C是電容的容量大小，f是頻率）。根據(jù)這個(gè)2； IsC公式可知，電容的頻率大小和其容量成反比， 也就是說(shuō)電容量大的電容對(duì)高頻率 不是很敏感，而低容量的電容對(duì)低頻率不敏感，對(duì)高頻率敏感。所以，根據(jù)電容 的大小可以得到不同頻率的交流電壓信號(hào)。用以指示不同頻段聲音的電平，VR2VR3 VR4分別調(diào)節(jié)各段LED指示的靈敏度，利用C6 C1O和C11的容量不同， 可以分出三個(gè)不同頻段的聲音信號(hào)，再經(jīng)后面二級(jí)三極管的進(jìn)一步分頻及放大，在Q4 Q5 Q18集電極上得到三個(gè)不同頻段且隨外界聲音大小變化而電化的電壓 （即外界聲音越大

46、，此電壓越高）。電源濾波電容的大小，第一級(jí)用4.7uF,用于濾低頻，第二級(jí)用O.luF，用于 濾高頻，4.7uF的電容作用是減小輸出脈動(dòng)和低頻干擾，O.luF的電容是減小由 于負(fù)載電流瞬時(shí)變化引起的高頻干擾。3、2、5驅(qū)動(dòng)電路每一頻段有9只1N4148二極管，每個(gè)頻段的每只二極管都是相互串聯(lián)的， 串聯(lián)分壓，在一定范圍內(nèi)，最前面的LED指示燈是最亮的，最后面的LED指示燈 之最暗的，因?yàn)榉值降碾妷盒　?N4148二極管導(dǎo)通后有0.4-0.5V的導(dǎo)通壓降， 在最后面的LED二極管電壓可能會(huì)很低，亮度沒(méi)有前面LED指示燈亮。因?yàn)殡妷?不夠，沒(méi)有達(dá)到其額定電壓。驅(qū)動(dòng)電路如下圖所示：1L V W宀7圖3

47、-5驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路分為三路來(lái)驅(qū)動(dòng)不同頻率的 LED燈，每路有十個(gè)LED燈，所有 驅(qū)動(dòng)電路除電阻和二極管數(shù)值不同之外， 其余的全都一樣，因此，這里我們僅 僅給出電路的一部分，全面的電路我們將在附件中給出。第4章電路板的安裝和調(diào)試4、1電路板的安裝要求和注意事項(xiàng)1焊接時(shí)要注意先大到小，先高到低的原則依次焊接，有跳線先焊接跳線。2有極性的元器件應(yīng)注意正負(fù)放置，以免接反。3焊接時(shí)不要在板上停留太久，否則有可能導(dǎo)致覆銅板線或焊盤(pán)脫落，另 外有可能導(dǎo)致元器件燒壞。4注意三極管的圭寸裝是否與PCB板圭寸裝一致。5焊接完畢后，先檢查有無(wú)短路，焊接等問(wèn)題，此后方可上電調(diào)試。焊接好后成品如下圖所示：圖4-1三端

48、聲控電平顯示器接通電源成功運(yùn)行時(shí)如下圖所示:圖4-24、2調(diào)試注意事項(xiàng)在通電調(diào)試之前，必須認(rèn)真檢查電路連線是否正確，對(duì)照電路圖按照一定 順序逐級(jí)檢測(cè)，特別要注意電源是否接錯(cuò)，電源與地是否短接，二極管是否接 反，輕輕撥一撥元器件，觀察焊點(diǎn)是否牢固。如用萬(wàn)用表檢測(cè)時(shí)，將萬(wàn)用表兩 表筆接觸電路板相連處即可。通電后，人體不允許接觸電路板的任一部分， 防 止觸電，注意安全。若通電后觀察電路有冒煙、起火等現(xiàn)象，應(yīng)立即斷電，排 除故障后繼續(xù)通電，并注意觀察各器件引腳是否正常。 打開(kāi)電源，給系統(tǒng)加上 激勵(lì)信號(hào)源（如拍手聲，音樂(lè)）等等，觀察指示燈是否按要求變化。如不能順 利完成以上功能，則應(yīng)認(rèn)真檢查電路的連接及功能設(shè)計(jì)是否有誤并作出相應(yīng)調(diào) 整。接通電源，對(duì)話筒播放音樂(lè)，發(fā)現(xiàn)有部分電平指示器燈不亮，將萬(wàn)用表調(diào) 到電壓檔，連接測(cè)試電源的接口，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有信號(hào)電壓信號(hào)；反過(guò)來(lái)測(cè)試，同樣 沒(méi)有信號(hào)。斷開(kāi)電源，將萬(wàn)用表調(diào)到電阻檔，將表筆分別連接導(dǎo)線接線端與它 對(duì)應(yīng)的電源端口，發(fā)現(xiàn)接負(fù)極的導(dǎo)線沒(méi)有導(dǎo)通，此時(shí)可能導(dǎo)線沒(méi)有接通。纟士審五結(jié)束語(yǔ)本設(shè)計(jì)的主要方面是三段聲控電平指示器的功能、 設(shè)計(jì)、以及應(yīng)用。在三 段聲控電平指示器中，會(huì)有三種不同的頻段，每頻段的靈敏度各不相同。根據(jù) 不同的電壓大小，使得每個(gè)頻段的LED燈亮個(gè)數(shù)的不同。而且當(dāng)一次震動(dòng)之后， 在很小的一段時(shí)間內(nèi)，這些亮的指示燈會(huì)亮一段時(shí)間， 過(guò)了這段時(shí)間，