声控“牛唱歌”玩具

张爱迪

2009年是牛年。牛素以勤劳、踏实、稳健而著称。动手制作一个声控式“牛唱歌”玩具送给小弟弟或小妹妹，一定会博得他们的欢心!

一、工作原理

声控“牛唱歌”玩具的电路如图①所示。压电陶瓷片B1和晶体三极管VTI等组成声控正脉冲触发电路，模拟“牛唱歌”专用集成电路A和晶体三极管VT2、扬声器B2等组成音响发生电路，发光二极管VDI、VD2组成随声同步闪光电路。

平时，由于晶体三极管VTI的偏流电阻器R1取值较大，所以VT1处于不完全导通状态，其集电极输出<1/2VDD=1.5V的低电平，与之相连的模拟声集成电路A的触发端TG亦处于低电平，A内部电路不工作，晶体三极管VT2截止，扬声器B2无声，发光二极管VD1、VD2亦不亮。此时整机静态耗电极小，实测总电流<0.15mA。

当有人在距压电陶瓷片B1一定范围(<1m)内拍一下手掌时，猝发的声波经B1声——电转换、晶体三极管VTl放大后，使模拟声集成电路A的触发端TG获得包含有正脉冲成份的音频触发信号，于是A内部电路受触发工作，其输出端OUT输出长达35s的内储“牛唱歌”电信号。该信号经晶体三极管VT2功率放大后，推动扬声器B2发出“牛”音味十足的乐曲声来；与此同时，也驱动发光二极管VD1和VD2发出同步闪光，十分滑稽、逗人。

电路中，电阻器R1阻值大小直接影响着声控灵敏度。只有当R1取值合适时，晶体三极管VT1的集电极在静态时才会输出略低于1/2 VDD=1.5V的电压，电路才会具有比较高的声控触发灵敏度。如果R1取值过大，则向VT1提供的偏流几乎为零，VT1静态时趋于截止，模拟声集成电路A会因TG端始终处于高电平(≥1/2VDD)而处于持续工作状态，电路便发声、发光不止：反之，如果R1取值太小，则VT1静态时趋于饱和，就会起不到有效提高声控灵敏度的作用。

R3为模拟声集成电路A的外接振荡电阻器，其阻值大小影响“牛唱歌”的速度和音调。C是交流旁路电容器，主要用来消除电池G快用旧时所产生的较大交流内电阻(电池电能快用尽时，内阻会显著增大)，使扬声器B2发声始终保持清晰响亮，同时还相对延长了电池的使用寿命。

二、元器件选择

A选用HL-168E型模拟“牛唱歌”专用集成电路。该集成电路采用黑胶封装形式制作在一块54mm×20ram的小印制电路板上，并给有较多的外围元件焊装脚孔，使用很方便。HL-168E的主要参数：工作电压范围2.4～5V，典型值为3V；触发电压(正脉冲或高电平有效)≥1/2VDD，触发电流≤40μA；音频输出电流最大可达6mA，静态总耗电≤1μA；工作温度范围-10℃+60℃。

VT1用9014(集电极最大允许电流ICM=100mA，集电极最大允许功耗PCM=310mW)或3DG8型硅NPN小功率三极管，要求电流放大系数B>150；VT2用8050型(ICM=1.5A、PCM=IW)硅NPN中功率三极管，要求电流放大系数B>100。VD1、VD2均用φ5mm红色(或黄色)高亮度发光二极管。

R1～R3均用RTX-1/8W型碳膜电阻器；C用CD11-10V型电解电容器；B1用FT-27或HTD27A-1型压电陶瓷片；B2用YD58-1型(8n、0.25W)小口径动圈式扬声器。

G用两节5号干电池串联(须配套塑料电池架)而成，电压6V。因整机静态时耗电甚小，故不用设置电源开关。

三、制作与使用

整个电路元器件按照图②所示，以模拟声集成电路A的芯片为基板进行焊接，无需另外再设计制作印制电路板。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!

焊接好的电路全部装入一尺寸约为75mm×75mm×35mm的薄木制(或塑料)小盒内，其外形如图③所示。盒子面板粘一彩色(或自画)牛头像，在眼睛部位开出φ5mm小孔，伸出发光二极管VD1、VD2的发光帽；牛嘴部位开出多个小孔，作为扬声器B2的释音孔。压电陶瓷片B1则用强力胶粘贴在盒子顶部的内壁上即可。

由于模拟声集成电路A存在着固有的输出信号结束后延时触发特性，故不必担心扬声器B2发出的声音会由压电陶瓷片B1接收后，造成电路自我触发而发声不息。如果读者能够从市面上购得普通塑料牛造型玩具做壳体，则效果更佳。

装配成的声控“牛唱歌”玩具，电路一般无需调试便可投入使用。如果发生接通电源后“牛唱歌”不止或声控灵敏度不够的现象，可通过适当调整电阻器R1的阻值(1.5～4.7MΩ)，使晶体三极管VT1集电极与发射极之间的静态电压略低于1.5V，即获得理想稳定性和最佳声控灵敏度。如嫌“牛唱歌”的速度不理想，可通过适当改变电阻器R3的阻值(820kΩ～1.5MΩ)来加以调整。

该声控“牛唱歌”玩具长时间不使用时，应取出里面的干电池，以免电能耗尽后流出腐蚀液损坏电池架及其内部电路。