电路分析8-白噪声发生器

先简单了解一下白噪声,白噪声(White Noise)的名字来源于白色光,因为白色光是由所有可见光波长的均匀混合组成的。白噪声是一种随机信号或声音,其特点是功率谱密度在整个频率范围内是均匀分布的。也就是说白噪声包含了所有频率的声音,且每个频率的强度相等。白噪声存在于现实生活中,听起来像是持续的“嘶嘶”声,比较常见的白噪声如电视或收音机没信号时的声音、风扇的嗡嗡声,或者瀑布的水流声等等。因为白噪声频率分布均匀,常被用来掩盖其他噪音,帮助人们放松、专注或入睡。

这是一张外国电子网站看到的图,是一个简单的白噪声发生电路。有两个版本。一个是齐纳稳压二极管和NPN管组成,另一个则用了2个NPN管组成,其中一个三级管只用了BE极的PN结,相当于替代了一个齐纳二极管。该电路的主要原理就是利用齐纳二极管反向击穿时发生齐纳效应并由此产生白噪声。

电路12V上电,电容C1两端电压不能突变,正极电压为0,Q1截止,电容C1进入充电状态,此时OUTPUT输出电压约为11V,然后C1正极电压开始上升,上升到0.7V以上时,D1反向开始有电流流过,Q1开始导通,OUTPUT输出电压变低,当D1负极电压到达7.5V左右时,D1处于稳压状态,因三极管的放大和反馈作用,输出端电压会稳定于8V左右,因D1反向偏置会发生齐纳效应,电流会有随机的小幅度波动,也就是电流产生了白噪声,这个噪声也随之被三极管放大输出,噪声的幅度大小也会因稳压二极管型号不同而有差异。

下图是根据手头上现有的元件绘制的一个实验电路图。噪声源使用一个8050,让EB极的PN结处于反向偏置,通过R1的100K,流过约10uA的电流,通过C1的0.1uF耦合以放大部分。放大电路使用8050,固定式偏置,CE极的静态工作点在3.25V,Q2的放大倍数大约是200左右,也可以调整R2和R3让工作点更接近于电源中点,或使用电压负反馈偏置等。

电路实际输出的波形如下图。峰峰值大约为1.1V,直接接入到小型有源音箱,白噪声效果不错。

实验视频

 

20250324

红外遥控测试器

有时需要检修遥控器,又不想麻烦去连接示波器,索性画个图,焊了个小工具。

电路也很简单,没几个元件,洞洞板花不了半小时就搞好。C1,C2是电源去耦电容,不安装也可以工作,U1是5V的38KHz载波红外接收头,一般都是用这个频率。Q1是PNP三极管常见的S8550,因为接收头是低有效输出,所以用了PNP管,用R1 1K电阻连接到红外接收头的输出端口。R2是LED的限流电阻。除了LED指示外还加了个B1,5V有源电磁式蜂鸣器。有源蜂鸣器内置驱动芯片通电就可以响,不需要像无源蜂鸣器需要脉冲驱动、继流二极管,使用方便。电路原理简单,就是红外接收头在无信号接收时输出是5V高电平,当按下要检测的遥控按钮有收到红外载波信号后,红外接收头输出低有效的方波信号,信号进入S8550基极,放大后驱动蜂鸣器鸣响和LED闪亮。如按下遥控,红外接收头接收不了不到信号,没有声光指示,则说明红外遥控有问题无法发射红外信号或者是该遥控的载波频率不是38KHz。

 

下面是演示视频

 

电路分析7

        在某电子网站上看到一个电路,是一个自行车夜行警示灯的电路。电路图并不复杂,如下图。
        C2和C3电源去耦电容,电源是9V电池,这两电容甚至可以直接省掉。LDR为光敏电阻,用了一片四通道2输入与非门芯片HCF4011B,两路与非门在这里把2个输入引脚并联从而变成了2个非门。所以使用74HC04等非门(反相器)芯片也是可以。HCF4011B、R1、C1在这里被组成为一个非门多谐振荡器。而LED1和R2限流电阻就是组成LED驱动电路,用于最终的指示。
        首先来分析一下,晚上环境光强烈时,比如汽车大灯照射到这个安装在自行车尾部的装置时,LDR受到强光照射时,电阻变小,这时非门IC1A输入端为低电平输出端为高,而非门2则会是相反了在IC1B的4脚输出端输出低电平,这时LED会变亮。只要LDR受的强光存在,IC1A的输入端会一直处于低电平状态 ,LED会常亮。可以对来车起到一定的警示作用。
        当环境无强光照时,LDR电阻变大,无法把IC1A的输入端稳定的拉低,这时非门多谐振荡器会起作用。假设当前IC1B的4脚输出为高,那么5、6脚必定是为低,这时LED不亮,C1开始正向充电,IC1A输入端电压也会拉高,由于C1的充电,C1负极的电压会由高变低。
        经过一段时间后,C1负极的电压下降到与非门低电平输入阀值时,IC1A输入变为低,这时IC1B输出会转变为低,LED变亮,同时C1会进入放电状态,当放电到一定时间后,C1又会转变为充电状态,C1负极的电压会逐步升高,当升高到与非门高电平输入阀值时,整个电路又会回到上一步骤,并循环往复起来,LED就会呈现闪烁状态。
        所以这个电路就是环境光强时LED常亮,环境光弱时LED闪烁。电路中的非门多谐振荡器的频率可以更改R1或C1来进行调节。
20250317