應(yīng)用電子技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)-聲控報(bào)警器設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 用于傳感器技術(shù)的新材料和敏感元件的開發(fā)強(qiáng)度。傳感器開發(fā)的基本趨勢(shì)是和半導(dǎo)體以及介質(zhì)材料的應(yīng)用密切關(guān)聯(lián)的。表 中給出了一些可用于傳感器技術(shù)的、能夠轉(zhuǎn)換能量形式的材料。 按照其制造工藝，可以將傳感器區(qū)分為： 集成傳感器 薄膜傳感器 厚膜傳感器 陶瓷傳感器 集成傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)硅基半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)制造的。通常還 將用于初步處理被測(cè)信號(hào)的部分電路也集成在同一芯片上。 薄膜傳感器則是通過(guò)沉積在介質(zhì)襯底 (基板 )上的，相應(yīng)敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時(shí)，同樣可將部分電路制造在此基板上。 厚膜傳感器是利用相應(yīng)材料的漿料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是 Al2O3 制成的，然后進(jìn)行熱處理，使厚膜成形。 陶瓷傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷工藝或其某種變種工藝 (溶膠 凝膠等 )生產(chǎn)。 安徽城市管理職業(yè)學(xué)院 2020 屆應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)學(xué)年論文 8 完成適當(dāng)?shù)念A(yù)備性操作之后，已成形的元件在高溫中進(jìn)行燒結(jié)。厚膜和陶瓷傳感器這二種工藝之間有許多共同特性，在某些方面，可以認(rèn)為厚膜工藝是陶瓷工藝 的一種變型。 每種工藝技術(shù)都有自己的優(yōu)點(diǎn)和不足。由于研究、開發(fā)和生產(chǎn)所需的資本投入較低，以及傳感器參數(shù)的高穩(wěn)定性等原因，采用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。 壓電傳感器 壓電傳感器是利用某些電介質(zhì)受力后產(chǎn)生的 壓電效應(yīng) 制成的傳感器。所謂壓電效應(yīng)是指某些電介質(zhì)在受到某一方向的外力作用而發(fā)生形變（包括彎曲和伸縮形變）時(shí)，由于內(nèi)部電荷的極化現(xiàn)象，會(huì)在其表面產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象。常見的壓電 材料有三類：壓電晶體（石英晶體）、壓電陶瓷（陶瓷晶體）和高分子壓電材料。 應(yīng)該指出的是，自然界中，大多數(shù)晶體都具有壓電效應(yīng)，然而大多數(shù)晶體的壓電效應(yīng)都十分微弱。 壓電傳感器只能應(yīng)用于動(dòng)態(tài)測(cè)量： 由于外力作用在壓電元件上產(chǎn)生的電荷只有在無(wú)泄漏的情況下才能保存，即需要測(cè)量回路具有無(wú)限大的輸入阻抗，這實(shí)際上是不可能的，因此壓電式傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量。 壓電元件在交變力的作用下，電荷可以不斷補(bǔ)充，可以供給測(cè)量回路以一定的電流，故只適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量（一般必須高于 100Hz，但在 50kHz以上時(shí)，靈敏度下降）。 安徽城市管理職業(yè)學(xué)院 2020 屆應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)學(xué)年論文 9 圖 32 壓電陶瓷片的符號(hào)和外形 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路 場(chǎng)效應(yīng)管的直流偏置和靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算 圖 33 （ 1） .自給柵偏壓電路 (只適用于耗盡型 FET)，Rg 為柵極泄放電阻，泄放柵極感 生電荷，通常取～ 10MΩ。 Rs 為源極偏置電阻，作用類似于共射電路的 Re，可以穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點(diǎn) Q 。 自偏壓電路由于 IG＝ 0，所以 Rg上無(wú)直流壓降， VG＝ 0。由于耗盡型 FET 在 VGS＝ 0時(shí)存在導(dǎo)電溝道，所以電路有漏極電流 ID。 （ 2） . 分壓式自偏壓電路，適用于耗盡型和增強(qiáng)型 FET。 圖 34 若 VG＞ IDRs，則可適用于增強(qiáng)型管 (N 溝道 )；若 VG＜ IDRs，則可適用于耗盡型 MOS 管或 JFET。 靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算 ：由 轉(zhuǎn)移特性曲線和偏壓線方程 (為一直線 )求輸入回路的工作點(diǎn)；由輸出特性曲線和直流負(fù)載線求輸出回路的工作點(diǎn)。 ：由 FET 的電流方程和偏壓線方程兩組方程聯(lián)立求解，通常舍去不合題意的一組解，然后得到靜態(tài)工作點(diǎn)。 安徽城市管理職業(yè)學(xué)院 2020 屆應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)學(xué)年論文 10 圖 35 電壓傳輸特性： 圖 36 場(chǎng)效應(yīng)管放大與開關(guān)應(yīng)用舉例 圖 37 用作放大器： BCQD 段： VT＜ VGS＜ 6V， FET 工作在恒流區(qū) (放大區(qū) )內(nèi)。 例如： 用作可控開關(guān) : 安徽城市管理職業(yè)學(xué)院 2020 屆應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)學(xué)年論文 11 圖 38 AB 段： VGS＜ VT， FET 工作在截止區(qū)， VO＝ VDD； EFG 段： VGS＞ 6V， FET 工作在可變電阻區(qū)， VO≈ 0。 圖 39 當(dāng) VGS=9V 時(shí)，工作點(diǎn)移至 F 點(diǎn)， MOS 管工作于可變電阻區(qū)， VDS=，相當(dāng)于開關(guān)接通；當(dāng) VGS=0V時(shí)，工作點(diǎn)移至 A， MOS 管截止， VDS=12V, iD=0,相當(dāng)于開關(guān)斷開。 FET 反相器的輸入 /輸出波形： 圖 310 用作壓控電阻：在可變電阻區(qū)， iD 隨 VDS 近似線性增加，且 VDS 與 iD 的比值 (即 RDS)受 VGS 控制，等效為壓控電阻 安徽城市管理職業(yè)學(xué)院 2020 屆應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)學(xué)年論文 12 圖 311 NE555 (Timer IC)大約在 1971年 由 Sigics Corporation 發(fā)布，在當(dāng)時(shí)是唯一非?？焖偾疑虡I(yè)化的 Timer IC，在往后的 30年來(lái) 非常普遍被使用，且延伸出許多的應(yīng)用電 路 ，盡管近 年來(lái) CMOS 技術(shù)版本的 Timer IC 如 MOTOROLA 的MC1455 已被大 量 的使用，但原規(guī)格的 NE555 依然正常的在市場(chǎng)上供應(yīng)，盡管新版 IC 在功能上有部份的改善，但其腳位勁能并沒(méi)變化，所以到目前 都 可直接的代用。 NE555 是屬于 555 系列的計(jì)時(shí) IC的其中的一種型號(hào)， 555 系列 IC的接腳功能及運(yùn)用都是相容的，只是型號(hào)不同的因其價(jià)格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生安徽城市管理職業(yè)學(xué)院 2020 屆應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)學(xué)年論文 13 的振蕩頻率也不大相同；而 555 是一個(gè)用途很廣且相當(dāng)普遍的計(jì)時(shí) IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈沖信號(hào)。 a. NE555 的特點(diǎn)有： 、電容器，即可完 成特定的振蕩延時(shí)作用。其延時(shí)范圍極廣，可由幾微秒至幾小時(shí)之久。 ，可與 TTL， CMOS 等邏輯電路配合，也就是它的輸出準(zhǔn)位及輸入觸發(fā)準(zhǔn)位，均能與這些邏輯系列的高、低態(tài)組合。 ，可直接推動(dòng)多種自動(dòng)控制的負(fù)載。 、溫度穩(wěn)定度佳，且價(jià)格便宜。 最大值 VCC = 5 V, RL = ∞ =6mA VCC =15 V, RL = ∞ =15mA b. NE555 引腳位功能配置說(shuō)明下： 圖 312 NE555各腳功能 管腳圖 Pin 1 (接地 ) 地線 (或共同接地 ) ，通常被連接到電路共同接地。 Pin 2 (觸發(fā)點(diǎn) ) 這個(gè)腳位是觸發(fā) NE555 使其啟動(dòng)它的時(shí)間周期。觸發(fā)信號(hào)上緣電壓須大于 2/3 VCC，下緣須低于 1/3 VCC 。 Pin 3 (輸出