指導老師： 陳建治 參選學生： 栗朋瑋 劉威德 盧柏瑋 專題製作研究報告 指導老師： 陳建治 參選學生： 栗朋瑋 劉威德 盧柏瑋

題目: 聲控電路 研究目的 利用聲音之感測元件(如電容式麥克風、喇 叭或壓電片)，將聲音的信號轉換為電的信 題目: 聲控電路 研究目的 利用聲音之感測元件(如電容式麥克風、喇 叭或壓電片)，將聲音的信號轉換為電的信 號，可以用來控制負載之輸出，例如吹哨子 或拍手，就可點亮電燈。

前言 如果你睡前想在床邊看些書再睡覺但要關燈又要起身下床去關燈，那多麻煩啊？ 而安置兩處開關又要再花一筆開銷，這時候就是聲控電路派上用場的時候了！ 我們可以利用以下的電路，把麥克風裝在床邊，只要一個彈指，就可以安心睡覺了！

一、電容式麥克風 1.原理介紹 一個駐極式電容麥克風是由一片很輕的振動膜及駐極電荷的背極板所組成。構成駐 極式電容麥克風的內部零件相當精密，故對外部的雜音很敏感，因此為預防灰塵或 異物質的侵蝕及電器雜音，要緊緊密封在只有音波可流入的圓形金屬殼中。

隨著音波的流入使金屬振動板振動時，振動板與電極板會隨音波的振動，產生距離上的變化，這種物理變化的現象，解釋為靜電容量的變化。 因駐極式電容麥克風的靜電容量值很小，電器的耗電流量較大，故不可直接使用於一般的放大器(擴大器)上。

為符合放大器所要求的輸入信號耗電流量，必須要經由JFET 使電流 量轉換成放大器可接受的程度。 駐極式電容麥克風隨振動板與背極板極化蓄電荷的類型及構造，可區分為三大類： 1.背極式麥克風 Back Electret Type Condenser Microphone 2.薄膜式麥克風 Foil Electret Type Condenser Microphone 3.前極式麥克風 Front Electret Type Condenser Microphone

2.內部構造

3.靈敏度 指當給予麥克風一定的音壓時，在其 輸出端上能產生輸出電壓的值，一般以dBV/Pa 表示。 因此所測出的dB 數據都是負值。所以麥克 風測出來的結果若為-55dB 時，是比-60dB 的麥克風在感度上更佳，而在比較dB 值外，也可由輸出電壓大小來判斷麥克風的感度高低，輸出電壓越大，感度越高。

4.輸出阻抗 麥克風有一項最重要的特性是輸出阻抗，這是一種回流至麥克風的AC 阻抗的計算。 一般來說，麥克風可分為低阻抗(50～1,000ohms)，中阻抗(5,000～15,000ohms)及高阻抗(20,000ohms 以上)。

6.訊躁比 訊號與麥克風本體所產生的雜音之比。 7.消耗電流 在驅動JFET 時所需的號電流，約50μA &1mA。 8.指向性 以 指向性來區分可將麥克風區分為三類:全指向性(Omni-directional):任何一方向來 之音源能量均被拾取轉為電能。單指向性(Uni- directional):正前方(0?)之聲波能量被 拾取的比例最大。雙指向性(Bi-directional):前後方(0?與180?)被拾取之能 量最大。

二、LM358 1. 內部構造

2.腳位介紹 第一腳：OPA(A)輸出端 第二腳：OPA(A)反相輸入端 第三腳：OPA(A)非反相輸入端 第四腳：接地端 第五腳：OPA(B)非反相輸入端 第六腳：OPA(B)反相輸入端 第七腳：OPA(B)輸出端 第八腳：電源端

3.概述 LM358 內部包括有兩個獨立的、高增益、內部頻率補償的雙運算放大器，適合於電 源電壓範圍很寬的單電源使用，也適用於雙電源模式，在推薦的工作條件下，電源 電壓與電源電流無關。它的使用範圍包括直流增益傳感放大器、直流增益模塊和其 他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。 LM358 的封裝形式有塑封8 引線 雙列直插式和貼片式。

4.特性 內部頻率補償 直流電壓增益高(約100dB) 單位增益頻帶寬(約1MHz) 電源電壓範圍寬：單電源(3—30V)；雙電源(±1.5 一±15V) 低功耗電流，適合於電池供電 低輸入偏流 低輸入失調電壓和失調電流

三、完整電路分析

1、由VCC送入9V電源，經過R38電阻建立直流位準供應麥克風，建立波形後再經由C1電容濾波。

2、此OPA編號LM358為非反向放大電路，當麥克風波形輸入後，經由此OPA進行放大，而可變電阻VR1可調整靈敏度。

此為OPA樞密特電路，當聲音經由放大電路後經此電路做比較，假設輸入為10V，2個10K分壓，分壓結果5V輸入至第3腳，而使第3 腳5V與第2腳1V做比較，正輸入端大於負輸入端，第一腳則輸出+VDD(11V)，當聲音停止時無電壓輸入，11V給2個電阻分壓，而輸入5.5V 至第3 腳，比較後正輸入端依然較大，第一腳持續輸入+VDD(11V)自保持，當復歸電路的按鈕按下後，第2腳輸入11V 而使負輸入端大於正輸入端，因此第1腳變為-VDD(0V)。

此次負載為LED，當有感測到聲音時LED 即亮起，而200 電阻為限流電阻，避免電流過大而使LED 燒毀。

結論 做完此電路之後，可以發現這次的電路並不會很難，只要專心去做並不會發生錯誤， 不過利用聲音控制也許很方便，但是對某些事物也是有缺點的，所以要用聲控之前 請想好該利用的地方，不然使用的器具一直開關對器具本身不好也對自己造成麻煩。