音响系统的输出电平指示电路---模电课程设计

【摘要】

在音响电路中，经常用多个发光二极管作为音量强度的指示。发光二极管分别接在三极管的集电极，当三极管导通时，作为其集电极负载的发光二极管就会导通发光。利用二极管的钳位作用去控制三极管的导通，就可以产生发光二极管的数目随着音量电压强度变化的效果。用三极管来实现实验要求，用这种方法，要考虑三极管的压降，输入电阻，输出电阻等因素。

【关键字】

发光二极管集成音量驱动电路 NPN型三极管

目录

前言 (3)

第一章设计任务与要求 (4)

第二章系统组成及原理 (4)

第三章电路设计方案 (5)

方案一 (5)

方案二 (6)

方案三 (7)

第四章实验、调试及测试结果与分析 (8)

第五章结论与心得 (9)

第六章参考文献 (9)

第七章附录 (9)

现今世界中电子技术与电子产品的应用越加广泛，人们对电子技术的要求也越来越高。因此如何根据实际要求设计出简便实用的电子技术物品便显得尤为重要。

通过本次设计主要是为了

1、学习电子电路设计方法，熟知集成运算放大电路、晶体三极管的截止、放大、饱合状态的电路特征及其工作原理；

2．熟悉发光二极管LED的性能和应用。

3．学习用LED组成电平指示电路的方法。

4、培养勤奋、认真仔细、分析故障和解决问题的能力；

5、熟悉使用实验板并设计、动手制作电子电路。

本课程设计基本要求：（1）随着输入信号的增加LED被逐次点亮；

（2）点亮数目的反映声音的强度。

整体思路为用放大比较器来实现实验要求，即通过基准电平对电压进行分配，然后再通过放大比较器对输入交流信号进行判断，当达到所需电压时各灯依次亮，这种方法结构简单，误差较小。

本课程设计音响系统的输出电平指示电路

基本要求：（1）随着输入信号的增加LED被逐次点亮；

（2）点亮数目的反映声音的强度。

2、基本原理：

在音响电路中，经常用多个发光二极管作为音量强度的指示。发光二极管分别接在三极管的集电极，当三极管导通时，作为其集电极负载的发光二极管就会导通发光。利用二极管的钳位作用去控制三极管的导通，就可以产生发光二极管的数目随着音量电压强度变化的效果。

发光二极管LED的用途广泛，可以组成各种电源指示灯，在各种检测电路中作为状态显示；将LED封装为条状发光器件，可以组成LED数码管，用以显示各种字符；还可以以LED为像素，组成大屏幕显示屏，配以电子扫描电路，显示图象和广告文字。

利用LED显示醒目、颜色鲜明多样、反应迅速、功耗小等特点，可定性定量指示各种工作状态，如图01所示的三色逻辑测试仪就是一个典型的例子。

图01 三色逻辑测试仪电路原理

图01电路中，用LED的不同颜色或颜色组合来显示被测电路的正负、高低电平和正负脉冲序列。其原理是：当检测探针与被检测电路的低电平（即0）接触时，VT1，VT2导通，LED2即黄灯亮，VT3虽处于导通状态，但基极电流小，相应集电极电流也小，不足以使绿灯亮，故黄灯亮显示“0”状态；当检测正电平时，VT1饱和导通，VT2、VT3截止，红灯LED1亮，显示“1”状态；当检测负电平时，VT3导通，LED3即绿灯亮，显示“-1”状态，这时VT1截止，由于VT3导通，电阻R3上的压降较大，这时，UBE2=3V - UR3 - ULED1-UD＜0.5V，使VT2

不能导通，故绿灯亮显示“-1”状态；测试脉冲信号时，红黄两管（正脉冲系列）或绿黄两管（负脉冲系列）交替发光显示，当脉冲，频率较高时，由于人眼的错觉，可能会看到其中两只LED管同时发光。

这种三色逻辑仪器使用时要和被检测电路共地，红、绿LED起亮电压为±1.5V。还可以根据被测电路具体高低电平情况，在测试仪输入端串入二极管或改变电阻R1、R2的阻值来调整LED起亮电压以适应各种电路的需要。

图02电路为应用于音响系统的输出电平指示电路。随着信号uI的增加，LED 被逐次点亮，亮灯数目的多寡则反映了信号的强度。

当uI大于0.6~0.7V时，VT1由截止变为导通，LED1电亮，以后uI每增加约0.7V，后续LED就被电亮一只，以此来对信号进行直观指示。

3、电路设计：

多种设计方案的比较：

（1）、用放大比较器来实现实验要求，即通过基准电平对电压进行分配，

然后通过放大比较器对输入电流信号进行判断，当达到所需电压时各

灯依次亮，这种方法简单，误差较小。

图02

根据lm324原理将实验器材连接成上实验原理图，根据调节输入信号i U 的大小，改变电路中各个节点的电位，由于电路为分压电路，即改变i U 使4个LED 分别在1.2v 2.4v 3.6v 4.8v 启亮。（输出端串接电阻为保护电阻）达到控制电路的目的。

通过接入一个6V 电压源接着， 串联 5个1K Ω的电阻，如图将串连结点中的4个 以分压试的接法分别接入LM324的 4个负极输入端。再在4个输出端口分别接4个0.5K Ω的保护电阻，并分别在保护电阻后分别接入4个LED ，再将4

个LED 接地。 cc V 接6V 电压，EE

V GND 接地。最后将lm324的4个正极输入端全部用导线连起来 接一个Ui 作为控制信号。通过调解Ui 的大小使4个LED 分别在1.2V 2.4v 3.6v 和4.8v 分别亮起（也就是说当Ui 达到1.2V 时亮一个，2.4v 时再亮一个的同时前面的LED 不会熄灭，以此类推直到4个LED 在4.8V 时全部亮起）。

（2）电路原理图

图03

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捡取声波信号后，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，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。

通电后先测VT的集电极电压，使其在0.2~0.4之间，如果该电压太低则施加声音信号后，VT1不能退出饱和状态，VT2则不能导通，如果该电压超过VT2的死区电压，则静态时VT2就导通，使LED1和LED2点亮发光，所以。对于灵敏度不同的电容话筒，以及β值不同的三极管，VT1的集电极电阻R3的大小要通过调试来确定。

离话筒约0.5米距离，用普通声音（音量适中）讲话时，LED1、LED2应随声音闪烁。如需大声说话时，发光管才闪烁发光，可适当减小R3的阻值，也可更换β值更大的三极管。

（3）、用三极管来实现实验要求，即把放大比较器换成三极管，但是用这种方法，要考虑三极管的压降，输入电阻，输出电阻等因素，结构相对复杂。所以通过这两种方案，个人认为选择第三种。