扬声器发声电路
一、引言
1、选题意义
经过一学期的学习，我们已掌握了一些简单的电路的特性以及元器件的作用，但我们对生活中已经应用了许久的电路依然陌生，比如简单的喇叭、闹钟、信号灯等。我们在学习中刚刚接触到一些皮毛知识，而把这些知识运用到炉火纯青的地步是有一些难度的，所以我们以模拟扬声器声响电路为题设计电路，可以提高我们对555芯片的认识，可以巩固我们所学的相关理论知识，实践所掌握的电子制作技能，完成一个实际的电子产品，进一步提高分析问题、解决问题的能力。
2、设计目标
在电子技术课中我们学到了许多有关电子技术方面的知识，其中我们学到了555芯片的原理与功能，那些只是书本上的理论知识，我们没有将这些所学的知识应用到实践中去，不能说明我们对555芯片已经熟知，所以通过此次的设计我们要对555芯片的内部结构及其级联等方面的应用有更深层次的了解。比如应用一个555芯片可以带动扬声器发出声响，但这种声响声音单一，发音效果不太好听。此次课程设计不仅为了提高我们对555芯片的认识，也是为了拓宽我们的知识面，提高综合素质。通过电子元器件认识与系统设计，能够进一步熟悉电子元件的结构、工作原理和使用方法。其次，了解电路理论的实际应用，掌握电子系统的装配和调试工艺，提高我们自己的实际操作的能力。巩固课堂所学的知识，提高把理论知识应用于实际中的能力，同时通过实习活动，既要我们收集与自己设计题目有关的设计资料，又要掌握扬声器发声电路的设计方法和调试技术，数字模拟扬声器发声电路的综合设计、分析与调试方法。我们所做的是模拟扬声器发声的装置，该装置简单易懂，制作比较方便，通过对电路的设计，以及对电子市场中元器件的调查和焊接的过程，大大提高了我们的动手能力。
3、小组成员及分工
小组成员及分工情况如下所示。
小组成员及分工情况
姓名学号分工设计、查找、买元件、焊接、写报告
姓名学号分工设计、查找、买元件、焊接、写报告
二、作品说明
1、功能
本设计题目名称为扬声器发声模拟电路的设计。经过电路设计和市场调查,选择出简单可行且成本较低的扬声器发声模拟电路。该设计是由两片555芯片、五个电阻、三个电容、一个滑动变阻器、一个开关、一个扬声器、一节12V的干电池以及若干导线组成的。若电路焊接成功，则第一片555组成的多谐振荡器将会产生低频信号，第二片555组成的多谐振荡器将会产生高频信号来运载之前产生的低频信号，当信号传递到扬声器之后，扬声器会发出“滴答，滴答”的声音。
2、操作说明
按下开关便可以发生“滴答，滴答”的声音，调节滑动变阻器2R的阻值，通过改变第一片的555芯片的占空比，进而控制高音与低音的时间T H、T L，可以任意调节滴答声的效果。
三、基本原理
1、原理图
双极性型5G555的主要性能参数如表1所示。
表1 双极性型5G555的主要性能参数
参数名称符号单位参数
电源电压V
CC
V 5~16
电源电流I
CC
mA
阈值电压V
TH V cc
V
3
2
触发电压V
TR V cc
V
3
1
输出低电
平V
OL
V 1
输出高电
平V
OH
V 13.3
CMOS型7555的主要性能参数如表2所示。
表2 CMOS型7555的主要性能参数
参数名称符号单位参数
电源电压V
CC
V 3~18
电源电流I
CC
μA 60
阈值电压V
TH V Vdd
3
2
触发电压V
TR V Vdd
3
1
输出低电
平V
OL
V 0.1
输出高电
平V
OH
V 14.8
(1)555定时器器件特性
555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方便。集成时基电路555的电源电压范围较宽，可在5~16V范围内使用（TTL型，若为CMOS型的555芯片，则电压范围可在2~18V 内），电路的输出有缓冲器，因而有较强的带负载能力。
基于以上对555定时器参数及性能的分析，认为以555定时器搭建的电路能够驱动小功率扬声器发音，选择适当的外部电阻电容等器件与555定时器配合使用能够使此设计得以实现。
2、电路图设计及器件参数选择
(1) 电路概述：
所设计的扬声器发声电路主要有两个连接为多谐振荡器的555定时器及相关外围组件组成。具体电路图如图1所示。通过555(1)控制高频声音和低频声音的持续时间，555(2)作为压控振荡器将555(1)输出的高低电平转化为频率，驱动扬声器发出响声。
(2) 扬声器高低音发声机理：
555(1)主要通过V
01
输出占空比一定的方波信号控制555(2)的控制端电压，当V01输出为高电平时，555(2)控制电压端V co为高电平，由振荡频率f的计算公式可知此时振荡频率较低，为低音；相对应，当V01输出为低电平时，555(2)控制电压端V co为低电平，此时振荡频率较高，为高音。而高低音的持续时间则由555(1)决定。
扬声器发声电路如图1所示。
R1
10.0kΩ
R2
150.0kΩ
R3
10.0kΩ
R4 10.0kΩ
R5 100.0kΩ
C1 10µF
C2
30µF
C3
0.01µF
VCC
OUT
U1
555_TIMER_RATED
GND
DIS
RST
THR
CON
TRI
VCC
12V
R6
100Ω
Key=A
40 %
XLV1
Input
U2
555_VIRTUAL
GND
DIS
OUT
RST
VCC
THR
CON
TRI
图1 扬声器发声电路图
3、555定时器内部结构及工作原理(1)内部结构：
555定时器内部结构如图2所示。
