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电子实验与电子制作之集成电路

冬至子 来源:MikeLi麦克 作者:李 岗 2023-10-11 09:59 次阅读

晶体管分立元件电路相比,集成电路有以下优点:体积小,可实现电子设备的微型化和小型化;可靠性高;功率消耗低;节约原材料,价格低廉;电路简化,便于制作安装。通过下面几个电路的制作和实验,就可以初步体验到集成电路的神奇功能。

一、7642集成电路收音机

电路原理

电路图见图23-11。电路由7642收音机集成电路进行高频放大和检波,由9013或者9014三极管进行功率放大,用8Ω耳机收听。

图片

图23-11

制作要点

7642集成电路的工作电压为1.5V,所以整机电源采用一节电池供电。为了减小体积,电路不单独设立电源开关,采用立体声耳机输出插座,用普通耳机插头;使用时插入耳机插头,插头上的外接头就接通电路电源,起到自动开机和关机的作用。

学习、实验与思考

1.7642收音机集成电路

这是一种收音机专用集成电路,包含有5个三极管,有高频放大,检波和自动增益控制功能。外形和一个晶体三极管相似。由于电路简单,所以功能较差,只能用来制作简易便携式收音机电路。

2.直接耦合放大电路

电路的音频放大电路采用了直接耦合放大电路。这种电路的特点是电路简单,稳定性好。例如电路中可用9014替换9013,而不必改变其余电路。也可使用其他型号的低频三极管。

3.光敏电阻音量控制实验

便携式收音机为了减小体积,简化电路,往往没有音量控制电路。这给使用带来了某些不方便。电路采用了光敏电阻自动对音量进行控制,可达到很好的效果。这是因为环境光线的强弱与环境的噪声强弱一般情况下成正比。在比较明亮的地方,一般环境噪声较大,这时光敏电阻阻值减小,收音机音量增大;在较黑暗的地方,一般比较安静,光敏电阻的阻值增大,收音机音量减弱。特别是在夜晚,周围十分安静,这时收音机音量自动减小到最低。可调整并联在光敏电阻上的电阻来决定最小音量。

其实光敏电阻音量控制器也可以手工控制音量。方法是调整光敏电阻上光线的强弱。

二、2822功放电路收音机

上面介绍的收音机只能用耳机收听,如果再加一级功率放大,就可以推动喇叭发声了。

电路原理

电路图见图23-21。电路用7642承担高频放大和检波,用2822功放集成电路将音频信号放大,推动8Ω喇叭发声。电源电压采用3V,为了满足7642工作所需的1.5V电压,电路采用电阻降压,用一个发光二极管稳压。

图片

图23-21

制作要点

2822功放集成电路的工作电压在3~12V,对于本电路来说,可用3V或4.5V。这里的发光二极管兼有稳压和指示的双重功能,应采用高亮度的LED,使工作电压尽量接近7642集成电路的工作电压。电路体积很小,可尽量缩小体积,制成便携式的收音机。

学习、实验与思考

1.功放集成电路的输出功率

采用本电路的功放集成电路其输出功率与电源电压的平方成正比。电压提高至原来的2倍,输出功率为原来的4倍。这种BTL式功放的输出功率计算公式为:

P=U2/2R

当电压为6V,喇叭阻抗为8Ω,输出功率约为2.25W。当电压为3V时,输出功率约为0.5W。

了解输出功率是非常重要的,根据输出功率选择喇叭的参数和决定电源电压和电源功率。

2.TDA2822功放集成电路(双声道小功率放大器

2822电路内部接线图和典型应用电路见图23-22。它包括两个音频功率放大电路,每个电路可以单独组成OTL功放电路,用于立体声电路的功率放大。其输入阻抗在数十千欧姆,输出功率在数瓦,适合用于携带式电器中。

通过2822典型电路实验,可以体验到集成电路的优点。如果采用晶体管电路完成同样的工作,就需要2只输入变压器,2只输出变压器,至少3只晶体三极管,多个电阻器电容器;电路的体积是集成电路的几十倍,制作过程十分复杂,而电路的性能还不如集成电路。

图片

图23-22

3.开发2822电路的新功能

2822电路具有体积小、耗电低、外设电路简单等优点,可用它制成音频信号发生器等电路。笔者曾用它制作了一个检测电容器大小的电路,利用音频振荡电路,将被测电容接在反馈电路中,产生音频振荡,利用耳朵进行识别,判断电容器的数量级。这个电路还可作为音频信号发生器和外接功率放大器之用。读者还可根据2822的特性,开发出其他实用电路。

三、自制音乐集成片门铃

音乐片集成电路应用十分广泛,它是一种CMOS数字集成电路,具有微功耗,多用途等特点。最简单的音乐片电路就是常用的门铃电路。

电路原理

电路图见图23-31。电路由电源、触发电路、音乐集成片和电声转换器组成。按动一下按钮开关,触发电路向音乐片集成电路提供了一个高电位脉冲信号,音乐片就按照程序奏出一段音乐,压电陶瓷片就会发出优美的乐曲。

图片

图23-31

制作要点

可在音乐片上焊接一段硬导线,然后插在面包板上制作。有的9300系列音乐片上面有外接电阻的接点,可在上面焊接不同阻值的电阻,以改变音乐的音调。选用不同的电压,可改变输出的声音大小。电源电压可在1.5V至12V之间

学习、实验与思考

1.光控音乐片实验

触发电路可以采用脉冲电路,也可利用线性输入。这是因为CMOS集成电路的门电路的输入端是根据电压的高低来判断输入状态的。如果输入电压大于电源电压的二分之一,触发电路就被触发;输入电压小于电源电压的二分之一,触发电路不被触发。于是可以在触发电路上接入一光敏电阻和普通电阻的分压器,利用环境光线的变化触发音乐片发声,见图23-32。

图片

图23-32

选择不同的电阻,可以改变控制的灵敏度;互换光敏电阻和电阻的位置可以改变控制的状态。在光敏电阻上面用加盖遮光物体的方法,也可以控制灵敏度。

试一试,用照相机闪光灯照相时,把光控音乐片放在旁边,会有什么现象发生?

2.音乐片报警实验

了解了音乐片触发原理,还可用各种传感器控制音乐片发声。比如用磁控、声控、压力控、温控等等。

在音乐片输出方面,不但可以用压电陶瓷片,还可用喇叭。9300系列音乐片上有专门安装三极管放大电路的印刷电路,可以将音乐片制成推动喇叭的一体化电路。实际上,音乐门铃大都是利用喇叭发声的。

除了可以利用按钮开关触发音乐片之外,还可以用按钮控制音乐片即时发声,按下按钮开关,音乐片发出声音,松开按钮开关则停止发声。这样的电路只要将开关串联在电源电路中即可。

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