最新高頻聲音識(shí)別電路

1、高頻聲音識(shí)別電路實(shí)驗(yàn)人：。*要求要求檢測(cè)10KHz50KHz的聲音信號(hào)，該信號(hào)交流幅值為0.01mV，信號(hào)燈的點(diǎn)亮驅(qū)動(dòng)為直流信號(hào)，幅值需要超過(guò)1mV要求使用三極管，不能使用運(yùn)放電路只需要實(shí)現(xiàn)微弱交流信號(hào)的輸入到直流信號(hào)的輸出即可。實(shí)驗(yàn)局部實(shí)驗(yàn)分析：首先檢測(cè)信號(hào)為0.01mV微弱信號(hào)，需要將其進(jìn)行放大輸出；其次輸入為交流信號(hào)而輸出為直流信號(hào)，需要分別經(jīng)過(guò)整流電路，濾波電路，穩(wěn)壓電路將其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的直流電壓。實(shí)驗(yàn)暫不要求穩(wěn)壓，因此可以將電路粗分為三級(jí)：放大電路、整流電路、濾波電路。第一級(jí)放大電路：這里采用差模差分放大電路(1)對(duì)差模輸入信號(hào)的放大作用當(dāng)差模信號(hào)Vin1-Vin2輸入(共模信號(hào)V=0

2、)時(shí)，差放兩輸入端信號(hào)大小相等、極性相反,因此差動(dòng)對(duì)管電流增量的大小相等、極性相反，導(dǎo)致兩輸出端對(duì)地的電壓增量， 即差模輸出電壓vo1、vo2大小相等、極性相反，此時(shí)雙端輸出電壓vo=vo1vo2=2vo1,可見(jiàn)，差放能有效地放大差模輸入信號(hào)。要注意的是：差放公共射極的動(dòng)態(tài)電阻Rem對(duì)差模信號(hào)不起(負(fù)反應(yīng))作用。(2)對(duì)共模輸入信號(hào)的抑制作用當(dāng)共模信號(hào)v輸入(差模信號(hào)v=0)時(shí)，差放兩輸入端信號(hào)大小相等、極性相同，即Vin1=Vin2=v,因此差動(dòng)對(duì)管電流增量的大小相等、極性相同，導(dǎo)致兩輸出端對(duì)地的電壓增量， 即差模輸出電壓vo1、vo2大小相等、極性相同，此時(shí)雙端輸出電壓vo=vo1vo2=

3、0,可見(jiàn)，差放對(duì)共模輸入信號(hào)具有很強(qiáng)的抑制能力。此外，在電路對(duì)稱(chēng)的條件下，差放具有很強(qiáng)的抑制零點(diǎn)漂移及抑制噪聲與干擾的能力。3鏡像電流源：為了使差分放大電路始終保持穩(wěn)定，我在下面參加了鏡像電流源原理圖：根本電流源如上圖，兩只晶體管T1、T2完全相同；1=2；Ic1=Ic2；因?yàn)閮晒芫哂邢嗤幕鶚O射級(jí)電壓，所以Ie1=Ie2,Ic1=Ic2,又因?yàn)楫?dāng)較大時(shí)Ib幾乎可以忽略不計(jì)，所以Ic2大約等于Vcc/R；所以當(dāng)Vcc一定，R一定時(shí)，T2管集電極的電流Ic2也一定，所以我們可以把Ic2看作Ic1的鏡像，從而保證電流的穩(wěn)定。所以，此處將鏡像電流源加在差模放大器的下方，保證Q1，Q2管的穩(wěn)定工作在放

4、大區(qū)域，保證電路正常運(yùn)行；同時(shí)，為了給電流源提供能量，再在鏡像電流源的下方接一個(gè)直流電壓源來(lái)提供能量，使得鏡像電流源可以正常工作，從而提供穩(wěn)定電流。改良圖如下然后將鏡像電流源與差模放大器連接起來(lái)，得到下列圖：當(dāng)我們輸入交流高頻小信號(hào)時(shí)，其輸出如下：VO2端波形如下：幅值約為2.4645v-2.4635v=1mv。其中含有2.4640V的直流量，由于最后要求得到1mv的直流電源，此放大電路已經(jīng)到達(dá)了要求，于是可以外加整流濾波電路，來(lái)隔斷交流通過(guò)直流。同時(shí)因?yàn)榇溯敵龊兄绷鞣至?，所以需要先去除直流分量，再進(jìn)行整流濾波。所以在輸出處加上電容來(lái)隔斷直流；所用電路圖如下：加上一個(gè)C8，為100nf的電容

5、來(lái)隔斷直流，通過(guò)交流；此后就可以外加整流濾波電路了；3.整流濾波電路此處采用橋式整流的方法：整流過(guò)程中，四個(gè)二極管兩兩輪流導(dǎo)通，正半周時(shí)的電流由D1RLD3回到了U2的副端，而負(fù)半周時(shí)，電流由D2RLD4回到U2的正端；由此可見(jiàn)，無(wú)論是正半周還是負(fù)半周的情況下，流過(guò)RL的電流的方向是一直的，所以他的電壓UL=0.9U2，而他的電流IL=0.9U2/RL;從而到達(dá)整流的作用；最終結(jié)果如下：整流之后那么需要濾波電路：電容器是一個(gè)儲(chǔ)存電能的倉(cāng)庫(kù)。在電路中，當(dāng)有電壓加到電容器兩端的時(shí)候，便對(duì)電容器充電，把電能儲(chǔ)存在電容器中；當(dāng)外加電壓失去或降低之后，電容器將把儲(chǔ)存的電能再放出來(lái)。充電的時(shí)候，電容器兩端

6、的電壓逐漸升高，直到接近充電電壓；放電的時(shí)候，電容器兩端的電壓逐漸降低，直到完全消失。電容器的容量越 大，負(fù)載電阻值越大，充電和放電所需要的時(shí)間越長(zhǎng)。這種電容帶兩端電壓不能突變的特性，正好可以用來(lái)承當(dāng)濾波的任務(wù)。 圖中是最簡(jiǎn)單的電容濾波電路，電容器與負(fù)載電阻并聯(lián)，接在整流器后面，下面以圖所示半波整施情況說(shuō)明電容濾波的工作過(guò)程。在二極管導(dǎo)通期間，e2向負(fù)載電阻Rfz提供電流的同時(shí)，向電容器C充電，一直充到最大值。e2到達(dá)最大值以后逐漸下降；而電容器兩端電壓不能突然變化，仍然保持較高電壓。這時(shí)，D受反向電壓，不能導(dǎo)通，于是Uc便通過(guò)負(fù)載電阻Rfz放電。由于C和Rfz較大，放電速度很慢，在e2下降期

7、間里，電容器C上的電壓降得不多。當(dāng)e2下一個(gè)周期來(lái)到并升高到大于Uc時(shí)，又再次對(duì)電容器充電。如此重復(fù)，電容器C兩端即負(fù)載電阻Rfz：兩端便保持了一個(gè)較平穩(wěn)的電壓，在波形圖上呈 現(xiàn)出比擬平滑的波形。下列圖中分別示出半波整流和全波整流時(shí)電容濾波前后的輸出波形。 顯然，電容量越大，濾波效果越好，輸出波形于是得到了最終的濾波整流電路4.初次完整電路：將差分放大電路與濾波整流電路連接起來(lái)得到如下電路：最終波形如下：并未到達(dá)1mv的要求；檢查原因，pispice中的二極管并非理想二極管，會(huì)消耗一局部能量，所以輸出波形比預(yù)期要小，說(shuō)明放大倍數(shù)缺乏，所以我選擇再加一級(jí)放大電路：共射放大電路；5.共射放大電路其

8、放大倍數(shù)約為70倍。將其參加到差模放大與整流濾波電路中間得到如下列圖電路6.最終電路1比擬各級(jí)輸出波形第一級(jí)：第二級(jí)：第三級(jí)：可以看到最后得到了約為4mV直流電流進(jìn)行AD掃描：可以看出通頻帶寬約為1KHz100KHz，到達(dá)電路要求；輸入電壓：要求檢測(cè)10KHz50KHz的聲音信號(hào)，該信號(hào)交流幅值為0.01mV，信號(hào)燈的點(diǎn)亮驅(qū)動(dòng)為直流信號(hào)，幅值需要超過(guò)1mV要求使用三極管，不能使用運(yùn)放電路只需要實(shí)現(xiàn)微弱交流信號(hào)的輸入到直流信號(hào)的輸出，現(xiàn)已全部到達(dá)要求。三實(shí)驗(yàn)心得：1、做電路的時(shí)候，最好分塊來(lái)做，了解每一塊的功能作用，以及要求，而分級(jí)電路測(cè)試時(shí)輸入要以上一級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)調(diào)試電路，以防多級(jí)電路連接后產(chǎn)生錯(cuò)誤；2、仿真電路與實(shí)際電路有區(qū)別，實(shí)際中元器件并不為理想情況；因此仿真結(jié)果會(huì)有不同；3、再一次加深了對(duì)差模放大電路和共射放大電路的理解，知道了整流濾波電路的使用方法；了解到可以用鏡像電流源來(lái)讓差模放大器保持穩(wěn)定，而在電路對(duì)稱(chēng)的條件下，差放具有很強(qiáng)的抑制零點(diǎn)漂移及抑制噪聲與干擾的能力。4、經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)重新復(fù)習(xí)了模電里面的很多知識(shí)，如共射放大電路，差分放大電路，功率放大電路，鏡像電流源等。學(xué)會(huì)了利用pispice進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)與仿真，知道了通頻帶寬的意義和仿真方法