簡易聲控閃光燈的設計與調試

摘要本文主要介紹了用復合三極管（達林頓管）放大聲音信號的聲音控制的閃光電路。這種電路隨著聲音大小或音樂節奏的變化，發光二極管閃爍出亮暗不同的燈光。由于聲音信號控制的三極管處于飽和、截止、導通不同狀態使LED1和LED2能隨著環境聲音信號的強弱起伏而閃爍發光。

關鍵詞復合三極管駐極體話筒發光二極管

中圖分類號：J525.3文獻標識碼：Ａ

Simple Design and Commissioning of Flash Sonic

GENG Ziqing

(Jilin Finance Schools， Jilin， Jilin 132011)

AbstractThis paper describes the flash circuit controlled by the sound of composite transistor (Darlington) amplify the sound signal. In this circuit， when the sound or the music changes， bright flashing LED lights in different light. Since the voice signal control transistor in saturation， cut-off， turn the LED1 and LED2 different states can signal the strength of the sound as the environment fluctuations and blinking light.

Key wordscomposite transistor; electret microphone; LED

1 電路的構成與工作原理

1.1 電路的組成

該電路由三極管VT1與VT2、電阻R1、R2、R3、發光二極管(LED1、LED2)、耦合電容及駐極體話筒BM組成。

1.2 電路原理圖

1.3 工作原理

靜態時，VT1處于臨界飽和狀態，使VT2截止，LED1和LED2皆不發光，R1給電容話筒MIC提供偏置電流，話筒撿取室內環境中的聲波信號后即轉為相應的電信號，經電容C送到VT1的基極進行放大，VT1、VT2組成兩級直接耦合放大電路，只要選取合適的R2、R3使無聲波信號。VT1處于臨界飽和狀態，而以使VT處于截止狀態，兩只LED中無電流流過而不發光，當MIC撿取聲波信號后，就有音頻信號注入VT1的基極，其信號的負半周使VT1退出飽和狀態，VT1的集電極電壓上升。VT2導通，LED1和LED2點亮發光，當輸入音頻信號較弱時，不足以使VT1退出飽和狀態，LED1和LED2仍保持熄滅狀態，只有較強信號輸入時，二極管才點亮發光。所以，二極管能隨著環境聲音信號的強弱起伏而閃爍發光。

2 電路主要元器件

2.1 復合三極管

此三極管為達林頓管，由兩個NPN三極管通過共射接法組成多極放大電路，放大聲音信號。通過聲音信號控制三極管的飽和、截止、導通狀態，當MIC拾取聲波信號后，就有音頻信號注入VT1的基極，其信號的負半周使VT1退出飽和狀態，VT1的集電極電壓上升。VT2導通，LED1和LED2點亮發光，當輸入音頻信號較弱時，不足以使VT1退出飽和狀態，LED1和LED2仍保持熄滅狀態。所以，LED1和LED2能隨著環境聲音信號的強弱起伏而閃爍發光。

2.2 駐極體話筒

駐極體話筒是一種電聲換能器，它可以將聲能轉換成電能。駐極體是一種永久性極化的電介質，利用這種材料制成的電容式傳聲器稱為駐極體電容式傳聲器，俗稱駐極體話筒。駐極體話筒按結構可分為振膜駐極體話筒和背極駐極體話筒。由于駐極體話筒是一種高阻抗器件，不能直接與音頻放大器匹配，使用時必須采用阻抗變換，使其輸入阻抗成低阻抗，因此在話筒內接入一直輸入阻抗高、噪聲系數小的結型場效應晶體管做阻抗變換。駐極體話筒的工作原理：由于駐極體薄膜片上有自由電荷，當聲波的作用使用薄膜片產生振動時，電容器的兩極之間就有了電荷量，于是改變了靜態電容，電容量的改變使電容器的電輸出端之間產生了隨聲波變化的交變電壓信號，從而完成聲電轉換。駐極體話筒與電路的接法有兩種：源極輸出與漏極輸出。源極輸出類似晶體三極管的射極輸出。需用三根引出線。漏極D接電源正極。源極S與地之間接一電阻Rs來提供源極電壓，信號由源極經電容C輸出。在輸出電路中，若電源為正極接地時，只須將D、S對換一下，仍可成為源、漏極輸出。一聲控電路前置放大級中駐極體話筒的源極輸出和漏極輸出的兩種不同的接法，最后要說明一點，不管是源極輸出或漏極輸出，駐極體話筒必須提供直流電壓才能工作，因為它內部裝有場效應管。

2.3 發光二極管

發光二極管是半導體二極管的一種，可以把電能轉化成光能；常簡寫為LED。發光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結組成，也具有單向導電性。當給發光二極管加上正向電壓后，從P區注入到N區的空穴和由N區注入到P區的電子，在PN結附近數微米內分別與N區的電子和P區的空穴復合，產生自發輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發出的光的波長越短。常用的是發紅光、綠光或黃光的二極管。

3 電路組裝與調試

3.1 組裝

按原理圖畫出裝配圖，然后按裝配圖進行裝配。注意三極管的極性不能接錯，元件排列整齊、美觀。

3.2 調試

通電后先測VT的集電極電壓，使其在0.2~0.4之間，如果該電壓太低則施加聲音信號后，VT1不能退出飽和狀態，VT2則不能導通，如果該電壓超過VT2的死區電壓，則靜態時VT2就導通，使LED1和LED2點亮發光。所以，對于靈敏度不同的電容話筒，以及值不同的三極管，VT1的集電極電阻R3的大小要通過調試來確定。離話筒約0.5米距離，用普通聲音（音量適中）講話時，LED1、LED2應隨聲音閃爍。如需大聲說話時，發光管才閃爍發光，可適當減小R3的阻值，也可更換值更大的三極管。

4 電路測試與分析

4.1 電路測試

測試1 用指針萬用表測量駐極體話筒中無信號輸出時三極管VT1、VT2的基極電位和集電極電位。

測試2 對著話筒用力吹氣或拍手時再用指針萬用表測量三極管VT1、VT2的基極電位和集電極電位，并觀察萬用表指針的變化情況。

4.2 電路分析

分析1 駐極體話筒中無信號輸出時，發光二極管為什么不亮？

當話筒中無信號輸入時，沒有電信號通過電容器哦喝道三極管VT1的基極，只有通過R2的基極偏置電流，又因為R2的阻值很大，此時基極電流太小，經過VT1、VT2兩級放大后，VT2的集電極電流還不夠大，所以發光二極管不亮。

分析2 對著話筒用力吹氣或拍手時，發光二極管為什么會不停閃爍？

當對著話筒用力吹氣或拍手時，話筒中就會有不斷的電信號輸出，通過電容耦合到三極管VT1的基極，此時基極電流為兩部分的疊加，通過達林頓關放大后，VT2的集電極電流足夠大，發光二極管就會不斷地點亮。

本文設計的這種簡易聲控閃光電路，會隨著聲音大小或音樂節奏變化使燈光的亮暗程度不同，可廣泛用于語音強弱顯示或玩具聲控燈光指示電路中。目前在室外裝飾和兒童玩具中得到廣泛的應用。

參考文獻

[1]陳雅萍.電子技能與實訓.高等教育出版社，2009.

[2]閻石.模擬電子技術基礎.高等教育出版社，2001.