音乐集成电路-光电音乐报警器

这次无线电小组的活动内容，是使用音乐集成电路组装“光电音乐报讯器”（图1）、“音乐定时呼叫器”（图2）和“大功率音乐讯响器”（图3）。然后，在老师的辅导下，同学们进一步学习了有关音乐集成电路的应用知识。同学：通过今天的电子制作，我们对音乐集成电路产生了浓厚的兴趣，希望您能讲讲它的内部电路。老师：好。音乐集成电路简称音乐IC，又叫音乐片，它虽然看起来很小，却是一种包含着成千上万个元器件的CMOS大规模集成电路芯片，芯片的内部电路比较复杂，我只能画出它的原理方框图（图4）。可以看出，它由振荡器、节拍控制器、节奏发生器、曲调存储器（ROM）、包络发生器和前置放大器等单元组成。同学们暂时不必去探究音乐IC的内部电路，只需要了解器件的特性和使用方法就足够了。同学：请问您，今天我们使用的两种音乐IC，一种是KD-9300，一种是HY-100，它们在应用方面有什么不同呢？老师：市场上音乐IC的品种繁多，内存乐曲的内容更是琳琅满目。对选好的音乐IC，在使用时首先应该弄清楚各引脚的功能；其次要了解电源电压的适用范围；再者需要知道它的工作电流或最大输出功率。今天大家使用的KD-9300是国内应用比较广泛的系列单曲音乐集成电路（图5），它的工作电压范围是1.3～5V，但工作电流仅为50μA，由于输出功率小，用它组成电子门铃（图6）时，必须外接三极管VT进行功率放大后，才能推动小型扬声器（0.25W）放音。另一种音乐集成电路HY-100（图7）是把功率放大三极管集成在芯片内，工作电压为3V，工作电流为80mA，用它组成的电子门铃（图8），可以直接推动扬声器发声。这种音乐IC还设有蜂鸣器输出端BZ1（③脚）和BZ2（④脚），所以又能外接压电陶瓷片放音（图9），这时，内部的功放级不工作，可以节省电能。同学：图1中的三极管VT2是不是起着开关作用呢？老师：对。在音乐IC的触发电路里用三极管作开关元件，可以组成不同功能的音乐讯响电路。“光电音乐报讯器”就是一种光控音乐讯响电路。现在哪位同学说说它的工作原理？同学：我说说看。光电音乐报讯器可以装在居室门外的过道上。平时VT1受到灯光照射，相当于一个低阻值电阻，它与电位器RP分压后，a点电位很低，VT2截止，相当于断开的开关，所以音乐IC不工作。当有客人经过时，光线被瞬间遮挡，VT1阻值变大，a点电位突然上升，VT2导通，音乐IC的触发端TRI获得正向触发电压进入工作状态，输出音乐信号经VT3功放后，推动扬声器BL放送出迎客乐曲（如拜年曲、祝福等），并报讯给主人示意有客到来。老师：分析得不错。这里，电位器RP用来安装现场调节光控灵敏度。光源除了可用5～15W白炽灯外，还可以选用红外光源（大功率红外发光二极管）。实际上，三极管VT1也可以采用磁控、声控、温控，也可以自制湿敏探头组装成婴儿报尿器、下雨告知器、水位警报器，等等。同学们只要掌握了音乐IC的基本控制原理，学会灵活运用，就能设计出多种多样的有趣的音乐讯响电路。今天大家组装的“音乐定时呼叫器”电路（图2），接入的是一种RC定时电路。我想还是请一位同学给大家分析一下它的工作原理吧。同学：我来试试看。使用“音乐定时呼叫器”时，先合上电源开关SA，由于按钮开关SB还是断开的，所以VT1、VT2没有基极偏流处于截止状态。这时电源通过R1给VT3注入基极电流，使VT3导通，音乐IC被触发工作，扬声器BL放出响亮的乐曲。定时开始时，按下SB，VT1、VT2通过RP获得基极电流而导通，a点电位突然降低，迫使VT3截止，切断了音乐IC的供电电源，扬声器停止放音。当松开SB时，C1经RP向VT1基极放电，放电电流维持VT1、VT2继续导通。经过一定的时间，C1的放电电流减小到不足以维持VT1、VT2导通时，VT1、VT2同时截止，VT3由截止变为导通，音乐IC通电并被触发工作，扬声器发出音乐呼叫信号。不知道分析得对不对？老师：分析得很好。同学：我还有个问题。定时电路为什么要用VT1、VT2两个三极管呢？老师：VT1、VT2这种连接方式称为复合管，复合管可以等效为一只高β的三极管（β≈β1β2），它的特点是很小的基极电流Ib1，就能获得较大的集电极电流Ic2。定时电路中采用复合管，是因为放电回路中C1和RP的数值都很大，放电时间很长，放电电流很小。SB断开后，C1的放电电流就是VT1的基极电流，由于是复合管，就可以保证C1在长时间的放电过程中，VT2都能处于导通状态。同学：我明白了。再请问您，今天我们制作的“大功率音乐讯响器”使用的音乐三极管和音乐IC片有什么不同呢？老师：音乐三极管是在音乐IC的基础上制作的另一种新颖器件，它的内部结构和工作原理与音乐IC片没有什么不同，只是封装形式有所变化，减少了引脚数目，缩小了占用印板的面积，性能更可靠，使用寿命长，防潮性能好，使用更加方便。今天使用的VT66A音乐三极管（图10），工作电压为1.5～3.5V，工作电流大于12mA，最大输出功率为300mW，可以直接推动扬声器放音。VT66A的触发方式有两种，一种是L型，采用电源触发，电源开关兼作触发开关。接通电源开关，它就输出音乐信号；断开电源开关，音乐即行终止。因此，它采用常开按钮控制〔图11（a）〕。另一种为S型，采用电平触发，每触发一次，就会演奏一首完整的乐曲，然后自动进入静止状态，所以应采用常闭按钮开关〔图11（b）〕。按一下SB，电源通断一次，音乐三极管获得一个正向触发脉冲而工作，乐曲奏完即恢复静止状态。同学：“大功率音乐讯响器”（图3）中使用的集成块LM386（图12）和稳压管VD起什么作用呢？老师：LM386是一种低电压功率集成电路，利用它把音乐三极管IC1输出的音乐信号进行功率放大后，输出足够大的信号功率，推动扬声器发声。由于LM386需要12V的供电电压，而音乐三极管的工作电压很低，所以接入了由R1和VD构成的简单稳压电路，将12V电压降到3V，为音乐三极管供电。同学：怎样用万用表测试音乐IC的好坏呢？老师：可以用万用表的R×1或R×10挡，黑表笔（表内电池正极）同时与音乐IC的V_DD端和TRI端相接，红表笔接V_SS端。然后，把音乐IC靠近一台中波收音机（收音机调到无台位置），适当调大收音机的音量，若能听到音乐IC的乐曲声，表明音乐IC是好的。