声控延时电动机

模拟电子技术课程设计

题目：声控延时电动机

专业：自动化

班级：080301

成员：李志辉 20080177 10

孙鹏 20080187 20

张丽业 20080199 30

指导教师：蒲春华

课设时间：2010年6月25日——2010年 7月1日

声控延时电动机

一、实验目的

1.了解多谐振荡器的原理。

2.掌握多谐振荡器的应用设计。

二、设计要求

（1）对着话筒拍手或叫喊时，电动机M会转动，几秒以后又会停止工作，再次拍手，又重新转动，实现声控延时的作用；

三、设计方案及方案论证

1.设计方案

（1）声控的实现

话筒将声信号转换为电信号，此信号可能很小，可以通过一个基本共射放大电路将其放大，形成一个脉冲。

（2）延时的实现

话筒形成的脉冲宽度是不定的，而单稳态多谐振荡电路的输出脉冲宽度与触发脉冲无关，可以将任意宽度的脉冲转换成一定宽度的脉冲。并由于输出脉冲宽度一定，因此可以用来作为时间延时电路。（3）电机的驱动

由单稳态多谐振荡电路产生的一定宽度的脉冲实际上是高低电平的转换，而晶体三极管可以因其基极电压升降而导通或截止，从而控制电机的工作与否。

2.方案论证

（1）小信号放大

基本共射放大电路如右图所示。

话筒发出的信号可能很小，需要经过一

个基本共射放大电路对其进行放大，输出一

个负脉冲。

（2）单稳态多谐振荡电路

单稳态多谐振荡电路如右图所示。

三极管T2的集电极和三极管T3的

基极之间是直接耦合的。而三极管T3

的集电极与三极管T2基极之间通过电

容C进行耦合。

电路在没有信号输入时，选择合理

的R4，使三极管T2稳定在饱和状态，此时它的集电极电压约为0.3V 以下。这样，三极管T3稳定在截止状态。这就是单稳态电路的稳定状态。

当一个负脉冲到达三极管T2的基极时，三极管T2开始趋向截止，它的集电极电流减少，集电极电压升高。经过直接耦合，使T3的基极电压升高，T3开始导通，它的集电极电压下降，形成一个负反馈，很快达到一个新的状态，此时三极管T2截止，T3饱和导通。这就是

单稳态电路的暂态过程。

单稳态电路的暂态过程不能持久。在此期间，电容C 通过电阻R 进行放电，随着放电的进行，三极管T 2的基极电压逐渐升高，当它达到开启电压0.5V 以上时，三极管T 2开始导通，正反馈现象再次发生，整个电路很快回到三极管T 2饱和导通、T 3截止的稳定状态，即暂态结束。

这个暂态期的时间即为电路的延时时长。

电路恢复稳态后，电容C 通过T 2的发射结进行充电，充电完成后电路才可以接收下一次的触发。

（3） 驱动电路

单稳态电路处于稳态时，三极管T2饱和导通，

T 3截止。T 3的集电极为高电平。接在T 3集电极上面

的T 3是PNP 型三极管，所以三极管T 4没有导通，

电机不工作。当单稳态电路处于暂态时，三极管T 3

饱和导通，集电极电压下降，导致与之连接的三极

管T 4也导通，电机开始工作。于是几秒后单稳态电路自动恢复到稳态过程，于是电机停止工作。

四、 具体分析

1.

系统原理框图

声音信号

2. 电路图初步确定

电动机

单稳态多谐振荡器 小信号放大 驱动电路

由于整个电路只有一个3V电源，所以各三极管基极电压需选用合适的电阻为其提供。

三极管T1和三极管T2的工作状态是相互独立的，所以三极管T1的集电极与三极管T2的基极之间通过电容进行耦合。

为滤除三极管T3基极上的高频杂波，应使用电容将基极接地，防止三极管T3的误动作。

由于电机工作时电流较大，会对电路产生一定的干扰，为了保证电路能稳定工作，防止干扰信号对音频放大电路的影响，应使用电容为电源进行退耦滤波。

由此，可基本确定总电路图如下：

3.主要元件参数值的分析和计算

（1）电阻的估算

电路处于稳态时，三极管T2饱和导通，三极管T3、T4截止，下面设置静态工作点。

NPN三极管工作在饱和区时，集电极电压约为0.1V～0.3V。不妨令U CEQ=0.2V，即U C=0.2V。则集电极负载两端电压为U RC=V CC-U C=V CC-U CEQ=2.8V。而R c=U RC/I CQ，I CQ通常为几毫安。

结合工程经验,并考虑规格因素，确定集电极负载为R c=2.7KΩ。

三极管导通时基极电压约为0.6V～0.8V。不妨令U BEQ=0.7V，即U B=0.7V。又因为，U BEQ=V CC-I BQ R b，U CEQ=V CC-I CQ R c=V CC-βI BQ R c。

三极管工作在放大区时，U CEQ﹥U BEQ,所以R b﹤βR c。

三极管工作在饱和区时，U CEQ﹤U BEQ，所以R b﹥βR c。

结合工程经验,并考虑规格因素，确定：

R2=1MΩ，R3=2.7KΩ,R4=2.7KΩ,R5=220KΩ,R6=2.7KΩ。

PNP型三极管工作在饱和区时的情况，参照NPN型三极管，不妨令基极电位U B=2.3V，则其基极负载R7两端电压U R7=2.3V，为使此负载分流不至于太大，并考虑规格因素，选取R7=94Ω。

R1为话筒提供提供工作电压，定R1=100KΩ。

（2）电容的估算

C1、C2、C4为耦合电容，且C4与R5共同决定延时时长，C3用来滤除三极管T3基极上的高频杂波，C5为电源进行退耦滤波。

结合工程经验,并考虑规格因素，确定：

C1=10μF,C2=10μF,C3=33nF,C4=47μF,C5=220μF。

（3）三极管的选择

应选用小功率三极管。

NPN型三极管选用S9014，PNP型三极管选用S9012。