【正文】 才導(dǎo)通。 普通晶閘管的結(jié)構(gòu)和工作原理 結(jié)構(gòu) 晶閘管是 PNPN 四層三端器件 ,共有三個 PN 結(jié)。在性能上，晶閘管不僅具有單向?qū)щ娦?，而且還具有比硅整流元件更為可貴的可控性，它只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài)。話筒 B 拾起室內(nèi)環(huán)境的聲波信號并將其轉(zhuǎn)換為電信號，電信號經(jīng) C2 隔直流通交流， 經(jīng)三極管 VT 級放大使光耦導(dǎo)通狀態(tài)最后可控硅導(dǎo)通進(jìn)入放大狀態(tài)使燈光亮。 電路設(shè)計 本次設(shè)計的聲控音樂彩燈控制器的原理，如圖 所示 。 執(zhí)行電路 執(zhí)行電路一般有兩種：一種是由晶體管開關(guān)電路驅(qū)動繼電器通過繼電器的觸點去接通或斷開電源電路；另一種是由晶體管開關(guān)電路產(chǎn)生的脈沖，觸發(fā)可控硅的導(dǎo)通或截止。常用的放大形式有；復(fù)合體管式，晶體管直接耦合式和集成電路式等。聲控電路的接收部分由聲電轉(zhuǎn)換、電壓放大 ,開關(guān)控制 ,執(zhí)行電路和電源供給五部分組成。 聲控 音樂 彩燈 控制器 中的聲控器還可以進(jìn)行各種燈光的控制， 可任意擴(kuò)大燈泡數(shù)，也可用于舞臺燈光控制等 。這些不緊說明了我們對生活的要求有了質(zhì)的飛躍，也說明 科技在現(xiàn)實運用中有了較大的發(fā)展。 本設(shè)計給出了聲控音樂彩燈控制器的方案設(shè)計，還 對元器件的構(gòu)成及功能進(jìn)行了 較為詳細(xì)的 分析，運用 protel 軟件，繪制了電路圖，并完成了 PCB 設(shè)計。 聲控音樂彩燈控制器的設(shè)計與制作 摘 要 當(dāng)您在欣賞音樂時，若能伴隨著樂曲的旋律，彩燈同步閃爍變換，不僅能增添歡樂的氣氛，是一種美的享受。 最終通過電路板的焊接與調(diào)試后制作出來了實物。 聲控以音樂彩燈能使彩燈隨著音樂節(jié)奏的起伏有規(guī)律地閃爍，起到美化環(huán)境，烘托氣氛的作用。 該控制器可用于音樂彩燈 . 音樂噴泉 .電風(fēng)扇模擬自然風(fēng)等方面的控制 . 其工作方式可分為內(nèi) . 外部音源控制 . 外部音源是自然環(huán)境中的音樂或人 們的聲音對電路進(jìn)行控制 , 內(nèi)部音源則由本身的音樂集成電路產(chǎn)生并對電路進(jìn)行控制 . 該控制器使用非常方便 . 而且十分有趣 。下面對各部分進(jìn)行介紹。 開關(guān)控制 開關(guān)控制部分的作用是：當(dāng)接收到控制信號后能使電路開啟或關(guān)閉，在信號消失后能保持這種開或關(guān)的控制狀態(tài)這種不變，即所謂的記憶功能。 聲控音樂彩燈控制器的電路設(shè)計 設(shè)計思路 本次設(shè)計的思路，見圖 所示。 圖 聲控音樂彩燈控制器電路圖 聲控音樂彩燈控制器的電路如圖 ， R1， VD,VS 和 C1 組成穩(wěn)壓源。故彩燈能隨話筒 B 輸出電信號即聲波場強(qiáng)變化而閃爍，調(diào)節(jié) W 可改變控制器的聲控靈敏度。 晶閘管的優(yōu)點很多 ,例如：以小功率控制大功率 ,功率放大倍 數(shù)高達(dá)幾十萬倍；反應(yīng)極快 ,在微秒級內(nèi)開通、關(guān)斷；無觸點運行 ,無火花、無噪聲；效率高 ,成本低等。分析原理時 ,可以把它看作是由一個 PNP 管和一個 NPN 管所組成 ,其等效圖解如圖 (a)所示 ,圖 (b)為晶閘管的電路符號。 (3)晶閘管在導(dǎo)通情況下 ,只要有一定的正向陽極電壓 ,無論門極電壓如何 ,晶閘管保持導(dǎo)通 ,即晶閘管導(dǎo)通后 ,門極失去作用。每個晶體管的集電極電流同時就是另一個晶體管的基極電流。當(dāng)晶閘管承受正向陽極電壓，而門極未接受電壓的情況下，由式 ()中 Ig=0 ，1( 2)aa? 很小，故晶閘管的陽極電流 COIa I? ，晶閘管處于正向阻斷狀態(tài)；當(dāng)晶閘管在正向門極電壓下，從門極 G 流入電流 Ig ，由于足夠大的 Ig 流經(jīng) NPN 管的發(fā)射結(jié)，從而提高放大系數(shù) 2a ，產(chǎn)生足夠大的集電極電流 2CI 流 過 PNP 管的發(fā)射結(jié)，并提高了 PNP 管的電流放大系數(shù) 1a ，產(chǎn)生更大的集電極電流 1CI 流經(jīng) NPN 管的發(fā)射結(jié)，這樣強(qiáng)烈的正反饋過程迅速進(jìn)行。在晶閘管導(dǎo)通后，如果不斷地減小電源電壓或增大回路電阻，使陽極電流 Ia 減小到維持電流 IH 以下時，由于 1a 和 2a 迅速下降 ,晶閘管恢復(fù)到阻斷狀態(tài)。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用， 所以，它在各種電路中得到廣泛 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明 第 7 頁 的應(yīng)用。這就完成了電 — 光 — 電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。在計算機(jī)數(shù)字通信及實時控制中作為信號隔離的接口器件，可以大大增加計算機(jī)工作的可靠性。當(dāng)兩個不同的型號的光耦只有負(fù)載電流不同時，可以用大的負(fù)載電流的光耦代 替小負(fù)載電流的光耦。光控晶閘管的特點是門極區(qū)集成了一個光電二極管，觸發(fā)信號源與主回路絕緣，它的關(guān)鍵是觸發(fā)靈敏度要高。為滿足高的重加電壓上升率，常采用陰極發(fā)射極短路結(jié)構(gòu)。當(dāng) 1 和 2 不加電壓時，則 4 和 5 可以看成一個無窮大的電阻。對于數(shù)位量，當(dāng)輸入為低電平 “ 0” 時，光敏三極管截止，輸出為高電平 “ 1”； 當(dāng)輸入為高電平 “ 1”時，光敏三極管飽和導(dǎo)通，輸出為低電平 “ 0” 。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明 第 9 頁 圖 最常用的光電耦合器之內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 三極管接收型 4 腳封裝 圖 光電耦合器之內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 三極管接收型 6 腳封裝 圖 光電耦合器之內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 可控硅接收型 6 腳封裝 圖 光電耦合器之內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 雙二極管接收型 6 腳封裝 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明 第 10 頁 半導(dǎo)體二極管 二極管的定義和分類 二極管的英文名稱是 Diode，它也是電路中應(yīng)州最廣泛的 元器件之。 晶體二極管按其組成的材料分可為 :鍺二極管、硅二極管、砷化嫁二極管 (發(fā)光二極管 )。 P 區(qū)的 載流子 是 空穴 ,N 區(qū)的載流子是電子，在 P 區(qū)和 N 區(qū)間形成一定的位壘。硅整流二極管的擊穿電壓高，反向漏電流小，高溫性能良好。 選用整流二極管時，主要應(yīng)考慮其反向峰值電壓、最大整流電流、最大反向工作電流、 截止頻率 及反向恢復(fù)時間等參數(shù)。由于半導(dǎo)體二極管具有單向?qū)щ姷奶匦裕谡珘合?PN 結(jié)導(dǎo)通，在導(dǎo)通狀態(tài)下的電阻很小，約為幾十至幾百歐；在反向偏壓下，則呈截止?fàn)顟B(tài)，其電阻很大，一般硅二極管在 10ΜΩ 以上，鍺管也有幾十千歐至幾百千歐。 是一種十分常用的電聲器件，在出聲音的電子電器中都能見到它。 按組成方式分類：單紙盆揚(yáng)聲器、組合紙盆揚(yáng)聲器、組合號筒揚(yáng)聲器、同軸復(fù)合揚(yáng)聲器。 揚(yáng)聲器的工作原理 揚(yáng)聲器是一種電聲轉(zhuǎn)換部件，它將聲音電信號轉(zhuǎn)換成聲音。 晶體揚(yáng)聲器發(fā)聲是靠晶體片電伸縮效應(yīng)，引起膜片振動，再通過空氣介質(zhì)傳播聲音。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明 第 14 頁 4 制作 PCB 板及電路板 制作 PCB 板 如果 PROTEL 元件庫中有所需要的元件，則直接找出放在原理圖中即可。在該環(huán)境右下角點擊 SCH Lib，將鼠標(biāo)光標(biāo)移動到空元件名上，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出額快捷菜單中執(zhí)行 Paste 命令，將該元件 1 粘貼到新建的元件庫中。 可以利用利用一個相同 (或相似 )封裝的元件，對其進(jìn)行簡單的屬性修改得到所需要的元件封裝。至此，封裝建立完畢。 (注意：此時的畫線為粉色！這說明是在 keepout layer 在規(guī)劃電路板尺寸 ) 然后自動布局，布線就可以順利進(jìn)行了。 最后進(jìn)行 DRC 檢查。 至此，自制的板子完成了，七彩循環(huán)燈控制器線路 3D 顯示圖，見附錄 B。要防止跌落。不焊時，應(yīng)放在烙鐵架上。元件必須清潔和鍍錫，電子元件在保存中，由于空氣氧化的作用，元件引腳上附有一層氧化膜，同時還有其它污垢，焊接前可用小刀刮掉氧化膜，并且立即涂上一層焊錫（俗稱搪錫），然后再進(jìn)行焊接。調(diào)試的主要步驟 ， 首先， 對照電路圖和實際線路檢查連線是否正確，包括錯接、少接、多接等；用萬用表電阻檔檢查焊接和接插是否良好；元器件引腳之間有無短路，連接處有無接觸不良，二極管、三極管、集成電路和電解電容的極性是否正確；電源供電包括極性、信號源連線是否正確；電源端對地是否存在短路（用萬用表測量電阻）。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明 第 18 頁 圖 彩燈顯示的效果圖 結(jié) 論 比較而言，這次設(shè)計的電路結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，且成本較低。 我根據(jù)畢業(yè)論文任務(wù)要求對相關(guān)進(jìn)行了計算，并對相關(guān)元件進(jìn)行了選擇。 再次 ，感謝所有任課老師和所有同學(xué)在這四年來給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學(xué)習(xí)，教會了我如何做人。F 2 R1 30