声控开关电路.doc

声控开关电路 学习目标 1．能够分析声控转换、双稳态转换电路的工作过程。 2．熟悉电子电路信号之间的转换方法。 3·能够合理设计电路安装布局，熟练地对元器件进行检测和处理。 4·能够熟练地对声控转换、双稳态转换电路进行调试、检修和排除故障。 在日常生活和一些小型设备中，各种信号之间的转换和控制应用越来越广泛。如电视机 的遥控开关就是通过发射器发射高频脉冲信号，并经过相应处理转换成对电视机的开、关控 制。本课题的任务是制作一个声控开关电路，通过小型驻极话筒接收声音信号，经电路转换 产生脉冲，利用触发器的转换功能完成对信号的放大和处理，然后通过三极管驱动控制直流 继电器完成对较大负载的控制，电路原理图如图2—2—1所示。 图2—2—1声控开关电路原理图 一、电路工作原理分析 本电路由音频信号采集电路、负脉冲形成电路、双稳态触发电路以及继电器控制电路4部分组成。各部分电路的工作过程分析如下： 1．音频信号采集电路 音频信号采集电路由驻极话筒组成。驻极话筒由驻极传 声器和阻抗转换两部分组成，如图2—2—之所示。其结构是 由一个张紧的敷有金属薄膜的振膜和驻极体做背极而组成的 平行板电容器。声波作用时，振膜与驻极体的背极之间距离 改变，使平行板电容器电容量发生变化，两端电压随之改 变，其变化与声振动相对应，金属驻极板在内部连接到一个 场效应管的栅极，场效应管的漏、源极作为驻极话筒的输出，当声音使驻极体振动膜振动 时，金属板驻极感应的电压使场效应管漏、源极电压改变，完成声电转换过程。这种话筒除 具有一般电容话筒的理想特性外，还具有稳定、体积小、质量轻及抗振性能良好等优点。由 于输出信号比较微弱，因此需要加前置放大器。 图2—2—2驻极话筒结构原理图 1一驻极体振动膜 2一绝缘垫3金属极板 2．负脉冲形成电路 负脉冲形成电路由vTl、v12、R2、R3、R4、R5、R6、c3、c4组成，如图2_2—3 所示。 静止状态时，无声音信号，VTl饱和导通，其基极电位为低电位，V他截止，输出 f，。为高电位。当有声音信号时，话筒阻抗增大，R1上的电压降低，VTl退出饱和状 态，其集电极电位升高，V亿开始导通，u．电位降低；经R3、C3形成正反馈，其反馈 过程为： 音频信号经c1耦合到VTl的基极时，VTl的，。．1一，c，0一酞，T，导致V他的k T一 七t—u。0，产生负电平。当没有声音时，R3、c3的交流负反馈又加速了VTl的饱和和 v12的截止。话筒每接收一次声音信号就使V12产生一次饱和和截止的转换，在V12集电 极产生一个负脉冲信号。 3．双稳态触发电路 双稳态触发电路由VT3、VT4、R8、R9、R10、R11、R12、R13、VDl、VD2、c5、C6 组成，如图2—2—4所示。 图2—2—3负脉冲形成电路 图2—2—4双稳态触发电路 接通电源时，由于R。R。：，，。，。，两个三极管V13和V_r4处于不对称偏置，所以 VT4处于饱和状态，VB处于截止状态。 当接收到声音信号时，Vrl2集电极产生负脉冲信号，负脉冲以加到双稳态触发器的输 入端vT4的基极使v．r4退出饱和，由于D点电位的升高，通过Rll使VB退出截止，进而 使c点电位升高；经过相互之间的影响和反馈，导致三极管V13由截止变为饱和，三极管 vT4由饱和变为截止，完成了状态的转换。当再次接收到声音信号时，V．12集电极产生负脉 冲信号加到v13基极，使vB退出饱和状态而截止，VT4由截止变为饱和状态。每两次产 生声音信号，进行一次循环转换。完成对后面电路的启动与停止。 4．继电器控制电路 继电器控制电路由VD3、VT5、VD4、K、VHI、VH2、R14、R15、R16组成。当双稳 态电路输出高电平时，通过VD3、R14使三极管VT5进入饱和状态，直流继电器线圈通电 吸合，其常开触电闭合，发光二极管VHI点亮，常闭触点打开，发光二极管VH2熄灭。当 双稳态触发器输出低电平时，VD3、VT5截止，继电器K线圈不得电，常闭触点闭合，VH2 发光，常开触点断开，VHI不发光。R15、R16为VDl、VD2的限流电阻，控制发光二极管 的亮度。vD4是继电器线圈的续流二极管，防止继电器线圈中电流被阻断时产生电磁感应 能量，造成对三极管的损伤。 5．电路的工作原理 当有声音或拍手时，由于小型驻极话筒阻抗减小，在Rl上产生一个正脉冲，该脉冲加 在三极管vTl上，使其集电极电位升高，并使VT导通，通过R3、c3的正反馈，使VB 饱和导通，形成一个负脉冲，用这个负脉冲去触发双稳态触发器。由于双稳态触发器静态 时，v_乃截止，V_r4导通，当第一个声音形成的负脉