催眠器的设计与制作

河南科技大学毕业论文 前 言 ..................................................................................................................4 第一章Proteus软件介绍 ..................................................................................5

§1.1Proteus简介 .....................................................................................5 §1.2Proteus特点 .....................................................................................6 第二章：电源电路 .............................................................................................7 §2.1变压器： .....................................................................................................7

§2.1.1变压器分类： ...............................................................................7 §2.1.2变压器的特性参数 .......................................................................7 §2.1.3原理演示 .......................................................................................8 §2.2整流电路 .....................................................................................................9

§2.2.1整流电路简介 ................................................................................. 10 §2.2.2整流电路-分类方式 ................................................................... 11 §2.2.3桥式整流电路 ................................................................................. 13 §2.2.4整流电路元件选择 ......................................................................... 15 §2.3稳压器 ....................................................................................................... 17

§2.3.1稳压器简介 .................................................................................... 17 §2.3.2W7800基本应用电路 ..................................................................... 18 第三章 放大及控制电路 ............................................................................... 20

§3.1放大电路简介 ................................................................................. 20 §3.2基本共集放大电路 ............................................................................ 21 §3.3静态工作点稳定电路 ........................................................................ 22 第四章 扬声器电路 ....................................................................................... 25

§4.1.1OP07的功能介绍： ........................................................................ 25 §4.1.2OP07特点： ................................................................................... 25 §4.1.3OP07外型图片及芯片引脚功能说明 ............................................. 26 §4.2.1扬声器简介 .................................................................................... 28 §4.2.2扬声器特征 .................................................................................... 29 §4.2.3扬声器解析 .................................................................................... 29 第五章 总体电路 ............................................................................................. 31 [28]．London：Acdemic Press，1984．47—46 .............................................. 35 [30]．singapore：world Scientific Publishing co．Pte．Ltd，1996 ................ 35

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催眠器的设计与制作

摘 要

紧张工作一天后，人人都希望享受甜蜜的睡眠，但现在越来越多的人正受到睡眠问题的困扰。经常睡眠不足，会使人心情忧虑焦急，免疫力降低，由此会导致种种疾病发生，如神经衰弱、感冒、胃肠疾病等。本设计的内容是一款简易的电子催眠器，它是针对于那些因失眠而睡眠不足的现代人。当人睡觉时，打开催眠器，它就会发出类似与海边的拍案涛声，树林间的风声或者细雨声的粉红噪音。人听到这种声音后就会放松心情，逐渐进入睡眠状态。

设计的电路有四部分组成，它们分别是：电源电路，它通过变压器把电源转化成12V的交流电压，再通过整流电路和稳压器最后输出稳定的电压；放大电路，一般的信号都较弱，它能把信号进行放大；控制电路，它通过调节滑动变阻器的大小来调节声音的音量与音色；扬声器电路，它把信号输入扬声器转化为声音信号。

关键词：电源电路，放大电路，控制电路，扬声器电路

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DESIGN AND PRODUCTION OF HYPNOTIC

ABSTRACT

After a day of intense work, all want to enjoy a sweet sleep, but now more and more people are plagued by sleep problems. Frequent lack of sleep, make people feel anxious worry, reduced immunity, which will lead to various diseases, such as neurasthenia, flu, gastrointestinal diseases. The design of the content is a simple e-hypnotic device, which is aimed at those who have insomnia and sleep-deprived people today. When people sleep, open the hypnotic device, it would have issued a similar stroke the table with the sea waves, the trees the sound of the wind or rain pink noise. After hearing the sound of people will relax and gradually go to sleep.

The circuit design has four component, which are :power circuit, which through the transformer to convert 12V AC power supply voltage, and then through the regulator rectifier circuit and the voltage stability of the final output; amplifier circuit, the signals were generally weak, It can signal amplification; control circuit, which by adjusting the size of sliding rheostat to adjust the sound volume and timbre; speaker circuit, it is the speaker into the sound input signal.

KEY WORDS: power circuit，amplifier circuit，control circuit，speaker circuit

河南科技大学毕业论文 前 言

现代人常有失眠、入睡难、睡觉不踏实、入睡不深、怯恐症、焦虑症、强迫症、抑郁性神经症、适应障碍、厌学、迷恋游戏、心理创伤、交际障碍、神经疼痛、神经衰弱、神经性头痛、先天性神经衰弱等症状，所以，睡眠对每个人来讲，都是不可或缺的生命需要。

睡眠是每个人在生命中都必须满足的一种绝对需要，就像食物和水一样。科学证明：人只要缺乏睡眠，失眠或是睡眠质量不高，就会变得坐立不安，情绪波动，记忆力减退，判断能力下降，甚至出现一些错觉和幻觉，以致难以坚持日常生活和活动。人的一生当中大约有三分之一的时间用于睡眠，所以，睡眠对每个人来讲，都是不可或缺的生命需要。

婴儿睡眠不足，不但影响身体生长，而且有可能影响大脑的正常发育。成年人睡眠不足，不仅影响其体力恢复，更不利于心理健康。老年人睡眠不足，可能加速脑的衰老。

基于上述原因设计了一款简易催眠器，此催眠器能产生的粉红噪声，让你的心情因其美妙动听的旋律和充满大自然的声音产生一种莫名的安宁，从而让自己的心理进入一种轻松缥缈的境地。这种心理对有以上症状的人非常有益，可以让人的精神彻底放松，享受清净。从而在这种状态中静静入睡，睡眠质量将得到很大改善。催眠器电路由四部分电路即电源电路、放大器电路、控制其电路、扬声器电路组成。齐纳二极管产生了噪声电压，经过滤波得到了有效的信号，然后经放大器把信号进行放大，最后的信号进入扬声器就产生了粉红噪音。此设计的独到之处就是能依据个人的不同来调节声音的音量和音色，从而更好的促进睡眠。

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第一章Proteus软件介绍

§1.1Proteus简介

Proteus软件是来自英国Labcenter electronics公司的EDA工具软件，Proteus软件有十多年的历史，在全球广泛使用，除了其具有和其它EDA工具一样的原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源码级的实时调试，如有显示及输出，还能看到运行后输入输出的效果，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等，您不需要别的，Proteus为您建立了完备的电子设计开发环境！尤其重要的是Proteus Lite可以完全免费，也可以花微不足道的费用注册达到更好的效果;功能最强的Proteus专业版也非常便宜，人人用得起，对高校还有更多优惠。 Proteus组合了高级原理布图、混合模式SPICE仿真,PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统。此系统受益于15年来的持续开发,被《电子世界》在其对PCB设计系统的比较文章中评为最好产品—“The Route to PCB CAD”。Proteus 产品系列也包含了我们革命性的VSM技术,用户可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真。用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。其功能模块:—个易用而又功能强大的ISIS原理布图工具；PROSPICE混合模型SPICE仿真; ARES PCB设计。PROSPICE 仿真器的一个扩展PROTEUS VSM:便于包括所有相关的器件的基于微处理器设计的协同仿真。此外，还可以结合微控制器软件使用动态的键盘，开关，按钮，LEDs甚至LCD显示CPU模型.

河南科技大学毕业论文 §1.2Proteus特点

Proteus主要由ISIS和ARES两部分组成，ISIS的主要功能是原理图设计及与电路原理图的交互仿真，ARES主要用于印制电路板的设计。 Proteus的ISIS是一款Labcenter出品的电路分析实物仿真系统，可仿真各种电路和IC，并支持单片机，元件库齐全，使用方便，是不可多得的专业的单片机软件仿真系统。全部满足我们提出的单片机软件仿真系统的标准，并在同类产品中具有明显的优势。 具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS-232动态仿真、C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。 目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。交互的装置模型包括:LED和LCD显示,RS232终端,通用键盘, 强大的调试工具,包括寄存器和存储器,断点和单步模式。支持大量的存储器和外围芯片。Proteus 与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机CPU 的工作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。因此在仿真和程序调试时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变，而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。对于这样的仿真实验，从某种意义上讲，是弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象。总之该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。

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第二章：电源电路

§2.1变压器：

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。

§2.1.1变压器分类：

按冷却方式分类：干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、氟化物（蒸发冷却）变压器。

按防潮方式分类：开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。 按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器。

按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。

按用途分类：电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。

§2.1.2变压器的特性参数

工作频率 ：变压器铁芯损耗与频率关系很大，故应根据使用频率来设计和使用，这种频率称工作频率。

河南科技大学毕业论文 额定功率：在规定的频率和电压下，变压器能长期工作，而不超过规定温升的输出功率。

额定电压：指在变压器的线圈上所允许施加的电压，工作时不得大于规定值。

电压比 ：指变压器初级电压和次级电压的比值，有空载电压比和负载电压比的区别。

空载电流 ：变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流（产生磁通）和铁损电流（由铁芯损耗引起）组成。对于50Hz电源变压器而言，空载电流基本上等于磁化电流。

空载损耗：指变压器次级开路时，在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗，其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗（铜损），这部分损耗很小。

效率：指次级功率P2与初级功率P1比值的百分比。通常变压器的额定功率愈大，效率就愈高。

绝缘电阻：表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。

§2.1.3原理演示

河南科技大学毕业论文 图2－1变压器原理演示图

变压器的基本原理是电磁感应原理，现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理（如上图）：当一次侧绕组上加上电压ú1时，流过电流í1，在铁芯中就产生交变磁通?1，这些磁通称为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别感应电势é1，é2，感应电势公式为：E=4.44fN?m，式中：E--感应电势有效值，f--频率，N--匝数，?m--主磁通最大值。由于二次绕组与一次绕组匝数不同，感应电势E1和E2大小也不同，当略去内阻抗压降后，电压ú1和ú2大小也就不同。

当变压器二次侧空载时，一次侧仅流过主磁通的电流（í0），这个电流称为激磁电流。当二次侧加负载流过负载电流í2时，也在铁芯中产生磁通，力图改变主磁通，但一次电压不变时，主磁通是不变的，一次侧就要流过两部分电流，一部分为激磁电流í0，一部分为用来平衡í2，所以这部分电流随着í2变化而变化。当电流乘以匝数时，就是磁势。上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用，变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传递。

§2.2整流电路

在电子电路中及设备中，一般都需要稳定的直流电源来提供电压。就像直流电源为单向小功率电源，它将频率为50Hz、有效值为220V的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流为几百毫安以下的直流电压。单相交流电压在经过电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路这一系列电路后，转换成稳定的直流电压。整流电路是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波电路等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。

河南科技大学毕业论文 §2.2.1整流电路简介

整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由整流二极管组成。经过整流电路之后的电压已经不是交流电压，而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压，习惯上称单向脉动性直流电压。对整流电路的意义有一下总结：

1、电源电路中的整流电路主要有半波整流电路、全波整流电路和桥式整流三种，倍压整流电路用于其它交流信号的整流，例如用于发光二极管电平指示器电路中，对音频信号进行整流。

2、前三种整流电路输出的单向脉动性直流电特性有所不同，半波整流电路输出的电压只有半周，所以这种单向脉动性直流电主要成分仍然是50Hz的，因为输入交流市电的频率是50Hz，半波整流电路去掉了交流电的半周，没有改变单向脉动性直流电中交流成分的频率；全波和桥式整流电路相同，用到了输入交流电压的正、负半周，使频率扩大在倍为100Hz，所以这种单向脉动性直流电的交流成分主要成分是100Hz的，这是因为整流电路将输入交流电压的一个半周转换了极性，使输出的直流脉动性电压的频率比输入交流电压提高了一倍，这一频率的提高有利于滤波电路的滤波。

3、在电源电路的三种整流电路中，只有全波整流电路要求电源变压器的次级线圈设有中心抽头，其他两种电路对电源变压器没有抽头要求。另外，半波整流电路中只用一只二极管，全波整流电路中要用两只二极管，而桥式整流电路中则要用四只二极管。根据上述两个特点，可以方便地分辨出三种整流电路的类型，但要注意以电源变压器有无抽头来分辨三种整流电路比较准确。

4、在半波整流电路中，当整流二极管截止时，交流电压峰值全部加到二极管两端。对于全波整流电路而言也是这样，当一只二极管导通时，另一只二极管截止，承受全部交流峰值电压。所以对这两种整流电路，要求电路的整流二极管其承受反向峰值电压的能力较高；对于桥式整流电路而言，两只二极管导通，另两只二极管截止，它们串联起来承受反向峰值电压，在每只

河南科技大学毕业论文 二极管两端只有反向峰值电压的一半，所以对这一电路中整流二极管承受反向峰值电压的能力要求较低。

5、在要求直流电压相同的情况下，对全波整流电路而言，电源变压器次级线圈抽头到上、下端交流电压相等，且等于桥式整流电路中电源变压器次级线圈的输出电压，这样在全波整流电路中的电源变压器相当于绕了两组次级线圈。

6、在全波和桥式整流电路中，都将输入交流电压的负半周转到正半周或将正半周转到负半周，这一点与半波整流电路不同，在半波整流电路中，将输入交流电压一个半周切除。

7、在整流电路中，输入交流电压的幅值远大于二极管导通的管压降，所以可将整流二极管的管压降忽略不计。

8、对于倍压整流电路，它能够输出比输入交流电压更高的直流电压，但这种电路输出电流的能力较差，所以具有高电压，小电流的输出特性。

9、分析上述整流电路时，主要用二极管的单向导电特性，整流二极管的导通电压由输入交流电压提供。

§2.2.2整流电路-分类方式

整流电路种类很多，它的分类方式也很多。

1、按组成的器件可分为不可控电路、半控电路、全控电路三种 1）不可控整流电路完全由不可控二极管组成，电路结构一定之后其 直流整流电压和交流电源电压值的比是固定不变的。

2）半控整流电路由可控元件和二极管混合组成，在这种电路中，负载电源极性不能改变，但平均值可以调节。

3）在全控整流电路中，所有的整流元件都是可控的（SCR、GTR、GTO 等），其输出直流电压的平均值及极性可以通过控制元件的导通状况而得到调节，在这种电路中，功率既可以由电源向负载传送，也可以由负载反馈给电源，即所谓的有源逆变。

2、按电路结构可分为零式电路和桥式电路

1）零式电路指带零点或中性点的电路，又称半波电路。它的特点是所有整

河南科技大学毕业论文 流元件的阴极(或阳极)都接到一个公共接点﹐向直流負载供电﹐負载的另一根线接到交流电源的零点。

2）桥式电路实际上是由两个半波电路串联而成，故又称全波电路。

3、按电网交流输入相数分为单相电路、三相电路和多相电路 1）对于小功率整流器常采用单相供电。单相整流电路分为半波整流，全波整流桥式整流及倍压整流电路等。

2）三相整流电路是交流测由三相电源供电，负载容量较大,或要求直流电压脉动较小，容易滤波。三相可控整流电路有三相半波可控整流电路，三相半控桥式整流电路，三相全控桥式整流电路。因为三相整流裝置三相是平衡的﹐输出的直流电压和电流脉动小，对电网影响小，且控制滞后時间短，采用三相全控桥式整流电路时，输出电压交变分量的最低频率是电网频率的6倍，交流分量与直流分量之比也较小，因此滤波器的电感量比同容量的单相或三相半波电路小得多。另外，晶闸管的额定电压值也较低。因此，这种电路适用于大功率变流装置。

3）多相整流电路 随著整流电路的功率进一步增大(如轧钢电动机，功率达数兆瓦)，为了减轻对电网的干扰﹐特別是减轻整流电路高次谐波对电网的影响，可采用十二相﹑十八相﹑二十四相，乃至三十六相的多相整流电路。采用多相整流电路能改善功率因数，提高脉动频率，使变压器初级电流的波形更接近正弦波，从而显著减少谐波的影响。理论上，随着相数的增加，可进一步削弱谐波的影响。多相整流常用在大功率整流领域，最常用的有双反星中性点带平衡电抗器接法和三相桥式接法。

4、 按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为单拍电路和双拍电路。其中所有半波整流电路都是单拍电路，所有全波整流电路都是双拍电路。

5、按控制方式可分为相控式电路和斩波式电路（斩波器）；

1）通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。

2）斩波器就是利用晶闸管和自关断器件来实现通断控制，将直流电源电压断续加到负载上，通过通、断的时间变化来改变负载电压平均值，亦称直流-直流变换器。它具有效率高、体积小、重量轻、成本低等优点，广泛应用于

河南科技大学毕业论文 直流牵引的变速拖动中，如城市电车、地铁、蓄点池车等。斩波器一般分降压斩波器，升压斩波器和复合斩波器三种。

6、 按引出方式的不同分中点引出整流电路，桥式整流电路，带平衡电抗器整流电路，环形整流电路，十二相整流电路。

1）中点引出整流电路分：单脉波（单相半波），两脉波（单相全波），三脉波（三相半波），六脉波（六相半波）

2）桥式整流电路分：两脉波（单相）桥式，六脉波（三相）桥式

3）带平衡电抗器整流电路分：一次星形联结的六脉波带平衡电抗器电路（即双反星带平衡电抗器电路），一次角形联结的六脉波带平衡电抗器电路 4）十二相整流电路分：二次星、三角联结，桥式并联（带6f平衡电抗器）单机组十二脉波整流电路；二次星、三角联结，桥式串联十二脉波整流电路；桥式并联等值十二脉波整流电路；双反星形带平衡电抗器等值十二脉波整流电路。

§2.2.3桥式整流电路

电力网供给用户的是交流电，一般的电子电路都需要稳定的直流电源。整流，就是把交流电变为直流电的过程。利用具有单向导电特性的器件，可以把方向和大小交变的电流变换为直流电。下面介绍利用晶体二极管组成的各种整流电路。

1234桥式整流电路是使用最多的一种整流电路，本设计所用到的就是这种电路，只要增加两只二极管口连接成“桥”式结构，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了它的缺点。

桥式整流电路的工作原理如下：e2为正半周时，对D1、D3和方向电压，Dl，D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成e2、Dl、Rfz 、D3通电回路，在Rfz ，上形成上正下负的半波整洗电压，e2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。电路中构成e2、D2、Rfz、D4通电回路，同样在Rfz上形成上正下负的另外半波的整流电压。

河南科技大学毕业论文 如此重复下去，结果在Rfz ，上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。从图5-6中还不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整洗电路小一半。

图2－2桥式整流电路

所谓桥式整流电路，就是用二极管组成一个整流电桥。

当输入电压处于交流电压正半周时，二极管D1、负载电阻RL、D3构成一个回路（图5中虚线所示），输出电压Vo=vi-VD1-VD3。输入电压处于交流电压负半周时，二极管D2、负载电阻RL、D4构成一个回路，输出电压Vo=vi-VD2-VD4。图中滤波电容的工作状态。

图2－3二极管桥式整流电路演示

河南科技大学毕业论文 由上述分析可知，二极管桥式整流电路输出的也是一个方向不变的脉动电压，但脉动频率是半波整流的一倍。与半波整流输出电压有效值计算相类似，可以得到桥式整流输出电压有效值Vorsm=0.9Ursm。

通过上述分析，可以得到桥式整流电路的基本特点如下： （1）桥式整流输出的是一个直流脉动电压。 （2）桥式整流电路的交流利用率为100%。

（3）电容输出桥式整流电路，二极管承担的最大反向电压为2倍的交流峰值电压（电容输出时电压叠加）。

（4）桥式整流电路二极管的负载电流仅为半波整流的一半。

（5）实际电路中，桥式整流电路中二极管和电容的选择必须满足负载对电流的要求。

§2.2.4整流电路元件选择

需要特别指出的是，二极管作为整流元件，要根据不同的整流方式和负载大小加以选择。如选择不当，则或者不能安全工作，甚至烧了管子；或者大材小用，造成浪费。另外，在高电压或大电流的情况下，如果手头没有承受高电压或高电流的整流元件，可以把二极管串联或并联起来使用。

河南科技大学毕业论文 图2-4二极管并联运用

图2-10示出了二极管并联的情况：两只二极管并联，每只分担电路总电流的一半，三只二极管并联，每只分担电路总电流的三分之一。总之，有几只二极管并联，流经每只二极管的电流就等于总电流的几分之一。但是，在实际并联运用时，由于各二极管特性不完全一致，不能均分所通过的电流，会使有的管子因负担过重而烧毁。因此需在每只二极管上串联一只阻值相同的小电阻器，使各并联二极管流过的电流接近一致。这种均流电阻R一般选用零点几欧至几十欧的电阻器。电流越大，R应选得越小。

图2-5二极管串联运用

图2-11示出了二极管串联的情况。显然在理想条件下，有几只管子串联，每只管子承受的反向电压就应等于总电压的几分之一。但因为每只二极管的反向电阻不尽相同，会造成电压分配不均：内阻大的二极管，有可能由于电压过高而被击穿，并由此引起连锁反应，逐个把二极管击穿。在二极管上并联的电阻R，可以使电压分配均匀。均压电阻要取阻值比二极管反向电阻值小的电阻器，各个电阻器的阻值要相等。

河南科技大学毕业论文 §2.3稳压器

§2.3.1稳压器简介

稳压器是一种能自动调整输出电压的供电电路或供电设备，其作用是将波动较大和不符合电器设备要求的电源电压稳定在它的设定值范围内，使各种电路或电器设备能在额定工作电压下正常工作。稳压器能将直流电压进行降压处理并稳定为某一固定的值后输出。如三端稳压器7805（7905）可将小于35V（-35V）的电压降成稳定的5V(-5V)输出电压，它比只使用一只稳压二极管进行稳压的电路要好得多，成本也不是很高，所以应用还是很广泛的。常见的三端稳压器有正电压和负电压之分。正电压的有78XX系列、负电压的有79XX系列。当然，稳压器并非只有这两个系列，而且还有四端稳压器和五端稳压器，后者在电脑系统中最为常见。稳压器是有小、中、大功率之分的，在代换时不要用小功率的去代大功率的，但用大功率的去代换小功率的是没有任何问题的。在品牌方面，质量不好的稳压器的稳压值和标称值的误差是很大的，甚至有些品牌的稳压器的热稳定性能非常不好，常常引发奇怪的故障。经过实践应用，有四个品牌的质量和性能比较好，它们分别是：ST（意法）、AN（松下）、LM（美国国半）、MC（摩托罗拉），它们具体的品牌可从型号的前缀中看出来。

本设计用的是W7812稳压器，它将输出电压保持在12V。W7812为三端固定正12V输入的集成稳压器，7812引脚图如图2-12所示。7812主要参数有：输出直流电压 U0＝＋12V，输出电流 L：0.1A，M：0.5A，电压调

河南科技大学毕业论文 整率：10mV/V，输出电阻：R0＝0.15Ω，输入电压UI的范围15～17V。因为一般UI要比U0大3～5V，才能保证集成稳压器工作在线性区。

图2-6W7812引脚图

§2.3.2W7800基本应用电路

如图2-13所示，电路中Ci的作用是消除输入连线较长时其电感效应引起的自激振荡，减小纹波电压。在输出端接电容Co是用于消除电路高频噪声。一般Ci选用0.33μF，Co选用0.1μF。电容的耐压应高于电源的输入电压和输出电压。若Co容量较大，一旦输入端断开，Co将从稳压器输出端向稳压器放电，易使稳压器损坏。因此，可在稳压器的输入端和输出端之间跨接一个二极管，起保护作用。

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图2-7W7800基本应用电路

由7812构成的串联型稳压电源内部电路

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图2-8W7812内部电路

第三章 放大及控制电路

本设计采用的是二级放大电路，第一级输入级由基本共集放大电路组成，第二级由阻容耦合放大电路组成，是典型的静态工作点稳定电路。用滑动变阻器代替电路中的部分电阻，用来调节电路的放大倍数及及其它参数，这样就构成了控制电路，在这里就主要讲放大电路。

§3.1放大电路简介

放大的本质是实现能量的控制，即能量的转换：用能量比较小的输入信号来控制另一个能源，使输出端的负载上得到能量比较大的信号。放大的对象是变化量，放大的前提是传输不失真。

河南科技大学毕业论文 放大电路（amplification circuit）是增加电信号幅度或功率的电子电路。应用放大电路实现放大的装置称为放大器。它的核心是电子有源器件，如电子管、晶体管等。为了实现放大，必须给放大器提供能量。常用的能源是直流电源，但有的放大器也利用高频电源作为泵浦源。放大作用的实质是把电源的能量转移给输出信号。输入信号的作用是控制这种转移，使放大器输出信号的变化重复或反映输入信号的变化。现代电子系统中，电信号的产生、发送、接收、变换和处理，几乎都以放大电路为基础。20世纪初，真空三极管的发明和电信号放大的实现，标志着电子学发展到一个新的阶段。20世纪40年代末晶体管的问世，特别是60年代集成电路的问世，加速了电子放大器以至电子系统小型化和微型化的进程。放大电路的基本形式有3种：共发射极放大电路，共基极放大电路和共集电极放大电路。在构成多级放大器时，这几种电路常常需要相互组合使用。现代使用最广的是以晶体管（双极型晶体管或场效应晶体管）放大电路为基础的集成放大器。大功率放大以及高频、微波的低噪声放大，常用分立晶体管放大器。高频和微波的大功率放大主要靠特殊类型的真空管，如功率三极管或四极管、磁控管、速调管、行波管以及正交场放大管等。

§3.2基本共集放大电路

本设计采用的是二级放大电路，第一级输入级由基本共集放大电路组成，第二级由阻容耦合放大电路组成因为共集放大电路输入电阻大、输出电阻小，因而从信号源索取的电流小而且带负载能力强，所以常用于多级放大电路的输入级和输出级；也可以用它连接两电路，减少电路间直接相连所带来的影响，起缓冲作用。本设计的放大电路就采用了共集放大电路作为放大电路的输入级。根据放大电路的组成原则，晶体管应工作在放大区，即ube>Uon，Uce>Ube，所以在下图所示的基本共集放大电路中，晶体管的输入回路加基极电源Vbb,它与Rb、Re共同确定合适的基极静态电流；晶体管的输出回路加集电极电源Vcc，它提供集电极电流和输出电流。

（Common-Collector）共集电极接法的放大电路，如下图所示：

河南科技大学毕业论文 图3-1基本共集放大电路

高输入阻抗及低输出阻抗的特性可作阻抗匹配用，以改善电压信号的负载效应。其电路特性归纳如下：输入阻抗高（Ri约20k）；输出阻抗低（RO约20）。

电流增益：

电压增益：

电压增益等于1，表示射极的输出信号追随着基极的输入信号，交流

I信号ui输入时，产生动态的基极电流ib，驮载在静态电流bq之上，通过晶体管得到放大了的发射极电流iE，其交流分量ie在发射极电阻Re上产生的交流电压即为输出电压uo。由于输出电压从发射极获得，所以共集极放大器又称为射极随耦器（emitter follower）。

§3.3静态工作点稳定电路

典型的Q点稳定电路如下图所示，图3-2为他的电路，图3-3为为它的直流通路，图3-4为它的交流通路

当温度升高时，集电极电流IC增大，发射极电流IE相应增大，发射极电

河南科技大学毕业论文 压UE增大；因为UBQ基本不变，而UBE＝UB－UE，所以UBE减小，导致基极电流IB减小，IC随之减小。结果，IC随温度升高而增大的部分几乎被由于IB减小的部分相抵消，IC基本不变。UCE也基本不变。静态工作点Q在晶体管输出特性坐标平面上的位置基本不变。

图3-2 电路

图3-3直流通路

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图3-4交流通路

可见，在稳定过程中，Re起着重要作用，当晶体管的输出回路电流变化IC时，通过发射极电阻Re上产生电压的变化来影响b-e间电压，从而使IB向相反方向变化，达到稳定Q点的目的。

河南科技大学毕业论文 第四章 扬声器电路

扬声器电路由放大器和扬声器构成，采用OP07放大器驱动扬声器

§4.1.1OP07的功能介绍：

Op07是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器。由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25μV），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。OP07同时具有输入偏置电流低（OP07A为±2nA）和开环增益高（对于OP07A为300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。

宽的输入电压范围（最少±13V）与高达110dB（OP07A）的共模抑制比和高输入阻抗的结合，在同相电路阻态中提供了很高的精度，即使在很高的闭环增益下，也能保持极好的线性和增益精度。

失调和增益对时间或温度变化的稳定性也是极好的。不加外调零措施的OP07的精度和稳定性，即使在高增益下也能使OP07成为一种新的仪器用和军用的工业标准， OP07A和OP07适用于在-55℃到+125℃的整个军用范围内。

§4.1.2OP07特点：

超低失调电压 １０ｕＶ

超低失调电压漂移０．２ｕＶ／ＯＣ 有长期的稳定性０．２ｕＶ／月 宽共模输入范围±１４Ｖ 宽的电源电压范围 ±3V～±18V 不需要外部元件调整

绝对最大额定值：（TA=25℃）

河南科技大学毕业论文 电源电压：±22V

内部功耗（注1）：500mW 差模输入电压 ：±30 V 输入电压（注3）：±22V 输出短路持续时间 ：不限

工作温度范围（OP07A、OP07）： -55℃～+125℃ 储存温度范围： -65℃～+150℃ 超低偏移： 150μV最大 。 低输入偏置电流： 1.8nA 。 低失调电压漂移： 0.5μV/℃ 。 超稳定，时间： 2μV/month最大 高电源电压范围： ±3V至±22V

§4.1.3OP07外型图片及芯片引脚功能说明

图4-1OP07外形图

河南科技大学毕业论文 图4-2OP07引脚图

1和8为偏置平衡(调零端)，2为反向输入端， 3为正向输入端，4接地，5空脚， 6为输出，7接电源。

河南科技大学毕业论文 §4.1.4OP07内部电路图

图4-2OP07内部电路图

§4.2.1扬声器简介

扬声器又称“喇叭”。是一种十分常用的电声换能器件，在发声的电子电气设备中都能见到它。扬声器在音响设备中是一个最薄弱的器件，而对于音响效果而言，它又是一个最重要的部件。扬声器的种类繁多，而且价格相差很大。音频电能通过电磁，压电或静电效应，使其纸盆或膜片振动并与周围的空气产生共振（共鸣）而发出声音。按换能机理和结构分动圈式（电动式）、电容式（静电式）、压电式（晶体或陶瓷）、电磁式（压簧式）、电离子式和气动式扬声器等，电动式扬声器具有电声性能好、结构牢固、成本低等优点，应用广泛；按声辐射材料分纸盆式、号筒式、膜片式；按纸盆形状分圆形、椭圆形、双纸盆和橡皮折环；按工作频率分低音、中音、高音，有的还分成

河南科技大学毕业论文 录音机专用、电视机专用、普通和高保真扬声器等；按音圈阻抗分低阻抗和高阻抗；按效果分直辐和环境声等。扬声器分为内置扬声器和外置扬声器，而外置扬声器即一般所指的音箱。内置扬声器是指MP4播放器具有内置的喇叭，这样用户不仅可以通过耳机插孔还可以通过内置扬声器来收听MP4播放器发出的声音。具有内置扬声器的MP4播放器，可以不用外接音箱，也可以避免了长时间配带耳机所带来的不便。

§4.2.2扬声器特征

（1）扬声器有两个接线柱（两根引线），当单只扬声器使用时两根引脚不分正负极性，多只扬声器同时使用时两个引脚有极性之分。

（2）扬声器有一个纸盆，它的颜色通常为黑色，也有白色。 （3）扬声器的外形有圆形、方形和椭圆形等几大类。

（4）扬声器纸盆背面是磁铁，外磁式扬声器用金属螺丝刀去接触磁铁时会感觉到磁性的存在；内磁式扬声器中没有这种感觉，但是外壳内部确有磁铁。

（5）扬声器装在机器面板上或音箱内。

§4.2.3扬声器解析

扬声器是一种把电信号转变为声信号的换能器件，扬声器的性能优劣对音质的影响很大。 扬声器的种类很多，按其换能原理可分为电动式（即动圈式）、静电式（即电容式）、电磁式（即舌簧式）、压电式（即晶体式）等几种，后两种多用于农村有线广播网中；按频率范围可分为低频扬声器、中频扬声器、高频扬声器，这些常在音箱中作为组合扬声器使用。对于各种不同的音箱，对低频扬声器的品质因素——Q0值的要求是不同。对闭箱和倒相箱来说，Q0值一般在0.3~0.6之间最好。一般来说，低频扬声器的口径、磁体和音圈直径越大，低频重放性能、瞬态特性就越好，灵敏度也就越高。 低音单元的结构形式多为锥盆式，也有少量的为平板式。低音单元的振膜种类繁多，有铝合金振膜、铝镁合金振膜、陶瓷振膜、碳纤维振膜、防弹布振膜、玻璃纤维振膜、丙烯振膜、纸振膜等等。采用铝合金振膜、玻璃纤维振膜的低音单

河南科技大学毕业论文 元一般口径比较小，承受功率比较大，而采用强化纸盆、玻璃纤维振膜的低音单元重播音乐时的音色较准确，整体平衡度不错。一般来说，中频扬声器只要频率响应曲线平坦，有效频响范围大于它在系统中担负的放声频带的宽度，阻抗与灵敏度和低频单元一致即可。有时中音的功率容量不够，也可选择灵敏度较高，而阻抗高于低音单元的中音，从而减少中音单元的实际输入功率。中音单元一般有锥盆和球顶两种。只不过它的尺寸和承受功率都比高音单元大而适合于播放中音频而已。中音单元的振膜以纸盆和绢膜等软性物质为主，偶尔也有少量的合金球顶振膜。高音单元顾名思义是为了回放高频声音的扬声器单元。其结构形式主要有号解式、锥盆式、球顶式和铝带式等几大类。

河南科技大学毕业论文 第五章 总体电路

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河南科技大学毕业论文 结论

经过几个月的毕业设计，我对自己的专业知识有了更深的理解。在做毕业设计的过程中遇到了很多困难，在解决这些困难的的同时，我收获颇多，进一步提高了我的认知能力，动手能力，分析解决问题的能力，为以后的学习积累了经验。当然只靠我一个人毕业设计很难完成，在这过程我的导师和同学们给我很多帮助和支持，我非常感谢他们。

这次毕业设计的题目是催眠器的设计与制作，它能产生粉红噪音，帮助那些失眠的人快速入睡。粉红噪音的声音类似海边的拍岸涛声，树林间的风声或者细雨声，是很富诗意的，听起来使人很放松的声音。

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