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电子 CAD 实习指导说明书 声光圣诞树 圣诞节许多场所都摆放了各式各样的圣诞树，它不仅给人们营造了浓郁的节日气氛，而且还给人们带来了一份祝福！ 这棵声光圣诞树不仅能够发出红、绿、黄等颜色的点点闪光，而且还会反复奏响悦耳动听的 《 圣诞歌 》 乐曲。制作这样一棵声光圣诞树，必将会给你的圣诞之夜增添欢快的节日气氛！. 一、工作原理.
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电子CAD实习指导说明书 声光圣诞树 圣诞节许多场所都摆放了各式各样的圣诞树，它不仅给人们营造了浓郁的节日气氛，而且还给人们带来了一份祝福！ 这棵声光圣诞树不仅能够发出红、绿、黄等颜色的点点闪光，而且还会反复奏响悦耳动听的《圣诞歌》乐曲。制作这样一棵声光圣诞树，必将会给你的圣诞之夜增添欢快的节日气氛！
声光圣诞树的电路如图1所示。音乐集成电路A和压电陶瓷片B组成了音乐演奏电路。由于A的触发端TG直接与VDD相接，所以只要一接通电源，B就会反复演奏出A内部所储存的乐曲。晶体三极管VT1～VT3以及外围电阻器R1、R3、R5和电容器C1～C3等组成了三管无稳态自激多谐振荡器。其中：发光二极管VD1～VD5、VD6～VD10、VD11～VD15分别通过对应的限流电阻器R2、R4和R6接入VT1～VT3的集电极回路，分别作为VT1～VT3的负载，使它们随着电路的振荡发出红色、绿色、黄色等三路循环闪光。 三管无稳态自激多谐振荡器的工作过程：闭合电源开关SA，VT1～VT3三只三极管争先导通。由于VT1～VT3三只管子的参数不可能完全一致，所以其结果是必然有一只管子截止，另两只饱和导通。例如VT1截止，VT2、VT3导通；或VT2截止，VT1、VT3导通；或VT3截止，VT1与VT2导通。假定VT3首先导通并饱和，则它的集电极电压接近零电压。由于电容器C3两端的电压不能突变，所以三极管VT1的基极也被拉到接近零电压，使三极管VT1无法再导通而截止。三极管VT1的截止，使它的集电极电压接近电源电压，通过电容器C1的耦合作用使三极管VT2的基极为高电压，三极管VT2因此而处于饱和导通状态。上述过程很快就会完成，此时三极管VT1处于截止状态，VT2和VT3处于饱和导通状态，与之相对应的发光二极管VD1～VD5不亮、而VD6～VD10和VD11～VD15均通电发光。
随着时间的延续，电源电压通过电阻器R1对电容器C3进行反向充电，使三极管VT1的基极电压不断升高，当达到一定程度时，三极管VT1开始导通，并由截止状态很快变为饱和导通状态。由于三极管VT1变为饱和导通状态，它的集电极电压随之下降，通过电容器C1的耦合作用使三极管VT2的基极电压也下跳。这样三极管VT2由饱和状态变为截止状态。此时三极管VT1和VT3都处于饱和导通状态，而三极管VT2处于截止状态，与之相对应的发光二极管VD6～VD10熄灭、而VD1～VD5和VD11～VD15均通电发光。 紧接着电源又开始了对电容器C1的反向充电（通过电阻器R3和饱和导通的VT1进行），使三极管VT2的基极电压不断升高，三极管VT2开始导通，并由截止状态很快变为饱和导通状态，……如此循环下去。在每一时刻，电路中总有一只三极管处在截止状态，而另两只三极管是处在饱和导通状态；与截止状态三极管相对应的一路共五只发光二极管会熄灭，而另外两路共十只发光二极管则点亮。如果巧妙安排发光二极管在圣诞树上的位置，就能产生良好的视觉效果。随着时间的延续，电源电压通过电阻器R1对电容器C3进行反向充电，使三极管VT1的基极电压不断升高，当达到一定程度时，三极管VT1开始导通，并由截止状态很快变为饱和导通状态。由于三极管VT1变为饱和导通状态，它的集电极电压随之下降，通过电容器C1的耦合作用使三极管VT2的基极电压也下跳。这样三极管VT2由饱和状态变为截止状态。此时三极管VT1和VT3都处于饱和导通状态，而三极管VT2处于截止状态，与之相对应的发光二极管VD6～VD10熄灭、而VD1～VD5和VD11～VD15均通电发光。 紧接着电源又开始了对电容器C1的反向充电（通过电阻器R3和饱和导通的VT1进行），使三极管VT2的基极电压不断升高，三极管VT2开始导通，并由截止状态很快变为饱和导通状态，……如此循环下去。在每一时刻，电路中总有一只三极管处在截止状态，而另两只三极管是处在饱和导通状态；与截止状态三极管相对应的一路共五只发光二极管会熄灭，而另外两路共十只发光二极管则点亮。如果巧妙安排发光二极管在圣诞树上的位置，就能产生良好的视觉效果。
电路中，自激多谐振荡器的振荡周期决定了VD1～VD5、VD6～VD10和VD11～VD15三路发光二极管循环交替闪光的速度，它由电阻器R1、R3、R5和电容器C1～C3的数值大小来确定。R2、R4和R6分别为对应各路发光二极管的限流电阻器，其阻值大小决定对应五只发光二极管的发光亮度。C4为退耦电容器，它能够有效地消除因电池内电阻增大而产生的压电陶瓷片B发声畸变等现象，相对延长电池的使用寿命。 二、元器件选择A选用KD-9302型（内储《圣诞歌》曲）音乐集成电路，也可用同一系列产品中的KD-9304型（内储《快乐世界》等“圣诞三曲”）音乐集成电路，它们均采用软包封装形式制做在尺寸为23mm×14mm的小印制电路板上（参见图3左边所示），并给有外围元件焊接脚孔，使用很方便。该音乐集成电路的主要参数：工作电压范围1.3～5V，典型值为3V；触发电流≤40μA，静态总电流＜0.5μA；工作温度范围-10℃～60℃。 电路中，自激多谐振荡器的振荡周期决定了VD1～VD5、VD6～VD10和VD11～VD15三路发光二极管循环交替闪光的速度，它由电阻器R1、R3、R5和电容器C1～C3的数值大小来确定。R2、R4和R6分别为对应各路发光二极管的限流电阻器，其阻值大小决定对应五只发光二极管的发光亮度。C4为退耦电容器，它能够有效地消除因电池内电阻增大而产生的压电陶瓷片B发声畸变等现象，相对延长电池的使用寿命。 二、元器件选择A选用KD-9302型（内储《圣诞歌》曲）音乐集成电路，也可用同一系列产品中的KD-9304型（内储《快乐世界》等“圣诞三曲”）音乐集成电路，它们均采用软包封装形式制做在尺寸为23mm×14mm的小印制电路板上（参见图3左边所示），并给有外围元件焊接脚孔，使用很方便。该音乐集成电路的主要参数：工作电压范围1.3～5V，典型值为3V；触发电流≤40μA，静态总电流＜0.5μA；工作温度范围-10℃～60℃。
音乐集成电路A和带助声腔盖的压电陶瓷片B也可拆自用过的音乐贺年卡。具体方法：撕开贺年卡的外皮，拆出音乐机芯；取掉音乐机芯原有的两粒钮扣电池不用，将接钮扣电池正、负极的VDD和VSS两个端头，通过适当长度的电线引焊到电路板上去即可。VT1～VT3均选用9014或3DG8型硅NPN小功率晶体三极管，要求电流放大系数β＞50，并保证各管参数基本上一致。VD1～VD15均用φ5mm普通发光二极管；如有条件用高亮度发光二极管，则效果更佳。发光二极管的颜色一般取红、绿、黄三色即可，但注意相互并联的发光二极管必须用同一色管子，并要求选择相同型号、参数尽量保持一致的同一批产品，否则会因参数的差异而发生个别管子发光特别亮、有的管子却发光很暗的不良现象。 音乐集成电路A和带助声腔盖的压电陶瓷片B也可拆自用过的音乐贺年卡。具体方法：撕开贺年卡的外皮，拆出音乐机芯；取掉音乐机芯原有的两粒钮扣电池不用，将接钮扣电池正、负极的VDD和VSS两个端头，通过适当长度的电线引焊到电路板上去即可。VT1～VT3均选用9014或3DG8型硅NPN小功率晶体三极管，要求电流放大系数β＞50，并保证各管参数基本上一致。VD1～VD15均用φ5mm普通发光二极管；如有条件用高亮度发光二极管，则效果更佳。发光二极管的颜色一般取红、绿、黄三色即可，但注意相互并联的发光二极管必须用同一色管子，并要求选择相同型号、参数尽量保持一致的同一批产品，否则会因参数的差异而发生个别管子发光特别亮、有的管子却发光很暗的不良现象。
R1～R6均用RTX-1/8W型碳膜电阻器。C1～C4均用CD11-10V型电解电容器。SA用CKB-1型小型拨动开关，亦可用磷铜皮自行弯制。G用两节5号干电池串联（配塑料电池架）而成，电压3V。R1～R6均用RTX-1/8W型碳膜电阻器。C1～C4均用CD11-10V型电解电容器。SA用CKB-1型小型拨动开关，亦可用磷铜皮自行弯制。G用两节5号干电池串联（配塑料电池架）而成，电压3V。
图3所示是该声光圣诞树的印制电路板接线图，印制电路板实际尺寸约为55mm×25mm。音乐集成电路A通过两根引线头VDD和VSS，焊接到电路板上对应的脚孔内。焊接时注意：电烙铁外壳一定要良好接地，以免交流感应电压击穿A内部CMOS电路！ 焊接好的电路板除发光二极管VD1～VD15以外，应连同电池G等全部装入一个体积合适的绝缘小盒内，其外形如图4所示。盒子面板适当位置处为压电陶瓷片B开出释音孔，并开孔固定电源开关SA；盒子顶部安装上用铁丝弯制而成的小挂钩，并开出小孔通过四根塑料外皮软导线（颜色应尽可能与小松树的“树干”颜色保持一致）引出发光二极管VD1～VD15。 声光圣诞树以盆栽小松树或市售塑料仿真小松树为树体进行装配。按照图5所示，将制成的电路盒挂到盆栽小松树的树干上，应注意要将电路盒隐藏在树叶中，再将三路红、绿、黄色发光二极管串挂在小松树上即可。为了安装方便，可将所有发光二极管的引脚剪短至5mm～10mm左右，但焊接引线时注意一定要用镊子夹
制成的声光圣诞树，只要元器件质量保证，焊接无误，一般不需要任何调试便可投入使用。如嫌三路发光二极管轮流交替闪光的速度太快（或太慢），可通过同时适当增大（或减小）电阻器R1、R3、R5或电容器C1~C3的数值来加以调整；如嫌VD1~VD5或VD6～VD10、VD11～VD15的发光亮度太暗（或太亮），可通过适当减小（或增大）对应限流电阻器R2或R4、R6的阻值来加以调整。如欲同时增大压电陶瓷片B的发音量和VD1～VD15的发光亮度，可将电源电压提高到4.5V，即用三节5号干电池串联供电。 圣诞之夜，闭合电源开关SA，声光圣诞树便会发出欢快悦耳的《圣诞歌》乐曲声，同时伴有红、绿、黄等各色发光二极管的闪亮，宛若夜空闪烁的星光，此起彼伏，璀璨夺目，可为节日的居室增添艳丽的光彩！ 声光圣诞树在工作时电路所消耗的总电流仅为几十毫安，所以用电很节省。当闪烁光变暗时，说明电池电能不足，应更换新的同规格干电池。
