[其他]CMOS集成电路声控器

说明书

本实用新型属于电子技术领域，特别是CMOS集成电路声控器。

运用声控器代替人工控制家用电器及类似设备的开、关或动作的有“一响”或“两响定时电子声控器”，由于这种声控器是用分立电子器件组装而成的，抗干扰能力差，容易产生误控，可靠性低；功耗高，要专用的稳压电源对电子声控器供电，故体积大，生产和组装配套不便，因而成本高，故其应用受到限制。另据羊城晚报1986年5月广告报导：美国80年代最新产品——“声控灯头”，由于这种声控灯头受控频段过宽，几乎人耳可闻的声响信号均受控制，而极易发生误控，使灯具忽明忽灭而无法使用。

本实用新型的目的是提供一种对声频中某一区段频率具有选择作用的，功耗低，可靠性高，体积小，成本低廉、有效控制距离大、生产制造和装配方便、适于大批量生产的CMOS集成电路声控器。

本实用新型由专门设计的微功耗、高抗干扰的CMOS集成声控器件配以声电转换、信号放大、RC网络、无变压器的电源电路和执行元件组成。其系统框图如图1所示，其声控工作原理是这样实现的：声电转换器S将选选定的声源的特定的频率区段（本实用新型定为8～12千赫）的频率转换成电信号，通过C₁～C₃、BG₁、BG₂和R₁～R₅组成的常规晶体管低频放大电路放大，经电容C₂耦合至高通滤波器。其电路工作原理见图2。图2虚线框内是本实用新型专门设计的微功耗、高抗干扰的CMOS集成声控器件的逻辑关系图，它是在国产CMOS集成电路J210的基础上将高通滤波器、包络线检出器、T型触发器和驱动器依次级连的常规逻辑电路。具体的工作原理如下逐一说明。

高通滤波器的逻辑图如图3所示，它的单稳态电路由R－S触发器、门电路和N沟道管构成的三态电路组成，在其输入端接入反向器、输出端与接入反向器的输入端加上与非门即为本实用新型的高通滤波器，其工作状态波形图如图4。单稳态电路的脉冲宽度T_X由外围元件R_XC_X调节并使它大于高通滤波器的周期T_H，即T_X＝K·R_X·C_X＞T_H。为提高抗干扰能力，高通滤波器的低端频率选择在9～10千赫之内，以滤除低于9～10千赫的信号，从而达到高通滤波器的目的，（即常规低频放大器不能放大高频信号的工作原理与高通滤波器组成带通放大器）。经高通滤波器滤波后的信号再经RC积分网络以消除短脉冲干扰，经积分处理的信号送至包络线检出器。

包络线检出器的逻缉图如图5所示，其单稳态电路组成如同高通滤波器，传输时间T_X由外圆元件R_XC_X调节，时间常数愈大，传输延迟愈长。本实用新型选择的时间常数约为0.5～1秒，只有当一串脉冲的时间间隔T＞T_X＝K·R_X·C_X＝0.5～1秒时，电路输出状态才改变，从而达到包络线检出器的目的，其工作过程的波形图如图6、图7所示。包络线检出器输出的信号送T型触发器。

根据本实用新型设计要求，当声频消失后，电路才发生翻转，又由于包络线检出器在无声频时输出为低电平，当声频脉冲到来之后输出为高电平，整个电路输出只须两种状态，所以本实用新型采用脉冲后沿触发型的T型滤波器，其逻缉图如图8所示，工作过程波形图如图9。

CMOS集成器件输出信号电流小，难以直接驱动执行元件，本实用新型的驱动器采用二只NPN型晶体三极管串接成复合放大电路来提高驱动电流放大能力和输入阻抗，为使驱动器更好地与CMOS集成器件匹配在基报上串接了一只电阻。驱动器输出的电流足以驱动执行元件如小型低功能继电器或触发可控硅。其电路原理如图10所示。

本实用新型具有高抗干扰和低功耗的特点，因此，对电源的要求不严，而采用简单的无变压器的RC降压整流电路将交流220V变为直流6V对声控电路供电，其工作原理如图2的C₇～C₉、D₁～D₃、R₈、R₉组成的电源电路。