模电课程项目报告(声压计).docx

《模拟电子电路及技术基础》课外项目总结报告题目：用LED发光二极管指示的声压计二零一四年 02 月 26 日实验要求从话筒输入一个声音，声音大小由LED灯来指示。声音越大，LED指示的灯数目越多；声音越小，LED指示的灯数目越少；无声音时，LED全部熄灭。设计要求：LED灯最多8个。普通讲话音量时，大约2-3个灯亮，最大时6个灯全亮实验方案整体电路分为放大模块、比较模块与显示模块。放大模块：由于驻极体话筒输出为mv级交流电，输出电压大概在峰值在30~50mv之间，远远低于LED发光二极管与数码管工作电压，则通过LM324运算放大器构成一个增益可调的放大前级。通过0.1uf电容阻隔为驻极体话筒提供工作电压的直流Vcc，仅有为交流的声音信号输入反相放大器的反相输入端，理论放大R2/R1=10k/100=100倍（实际只有七八十倍）。经放大模块后话筒输出电压峰值变为2~3V。比较模块：由电压比较器原理当“+”输入端电压高于“-”输入端时，电压比较器输出为高电平，反之输出为低电平这一特性来来控制LED发光二极管的亮灯个数。六个二极管相应需要六个电压比较器来控制，则将六个电压比较器的“-”输入端接入固定电源Vss（经调试后确定Vss值为0.3V）用于与输入“+”输入端的声音信号相比较。通过六个1k电阻将经放大的输出电压进行逐级降压，并将降压后每一级的电压分别输入六个电压比较器的“+”输入端。举例说明当声音信号较大，经放大后声压达到较大值2~3V时，经六个电阻降压后每一级的电压值逐级减小，第六级的电压最大值恰高于0.3V（但，此时前五个电压比较器输出高电平，即5个LED发光二极管亮起。而当声音信号为普通讲话音量，经放大后声压大概为1V左右，每一级电压值减小0.2V，此时前三个电压比较器输出高电平，即亮3个二极管。3、显示模块：将经放大模块后的话筒输出电压，即放大的声音信号直接输入数码管显示的数字式电压表头从而实现显示声压。原理图主要元器件的工作原理驻极体话筒驻极体话筒属于最常用的电容话筒。由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳内设置一个场效应管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。驻极体话筒与电路的接法有两种：源极输出：类似晶体三极管的射极输出。需用三根引出线。漏极D接电源正极。源极S与地之间接一电阻Rs来提供源极电压，信号由源极经电容C输出。编织线接地起屏蔽作用。源极输出的输出阻抗小于2k，电路比较稳定，动态范围大。但输出信号比漏极输出小。漏极输出：类似晶体三极管的共发射极放入。只需两根引出线。漏极D与电源正极间接一漏极电阻RD，信号由漏极D经电容C输出。源极S与编织线一起接地。漏极输出有电压增益，因而话筒灵敏度比源极输出时要高，但电路动态范围略小。无论哪种接法，驻极体话筒必须满足一定的偏置条件才能正常工作，即保证内置场效应管始终处于放大状态。2、LM324带有差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一组运算放大器可用下图所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。3、LM339LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器，，该电压比较器的特点是：1）失调电压小，典型值为2mV；2）电源电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为±1V-±18V；3）对比较信号源的内阻限制较宽；4）共模范围很大，为0~（Ucc-1.5V）Vo；5）差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压；6）输出端电位可灵活方便地选用。每个比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入端，用“-”表示。用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压（也称为门限电平，它可选择LM339输入共模范围的任何一点），另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时，输出管截止，相当于输出端开路。当“-”端电压高于“+”端时，输出管饱和，相当于输出端接低电位。两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态。LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻（称为上拉电阻，选3-15K）。选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值。因为当输出晶体三极管截止时