项目四 CD4011声光控开关（葛中海） - 图文(2)

6

五、元器件的作用和故障分析

1．C3的作用

由于C单元电压放大倍数很大、很容易形成自激，因此输出端并连电容C3滤除高频信号、防止自激。

如图4.11是C3开路时C单元输入/输出波形（时基挡为100ns，显示的是高频信号）。

图4.11 CH1、CH2是⑧、⑩端 图4.12 CH1、CH2是①、⑩端

2．声控失效

电路板声控失效具体表现为“无论声音多大，灯都不能点亮”，这种故障的原因一般有以下几种情况：

（1）、电阻R1虚焊；（2）、驻极体话筒插反；（3）、电阻R4误焊成82K。 前两种故障比较容易理解，也比较容易解决，为什么第三种情况也不行呢？

吹口哨时测量①端、⑩端波形如图4.12。声音电压信号已足够大，上下都达到削顶的程度，即使这样也不能引起A单元翻转，这说明①端波谷位置的电压（大约2.4V）高于“与非门”的翻转阀值，因此才造成如此尴尬的情形。

解决方案：减小R4降低①端静态电压，把82K改成68K。

3．光控失效

有光照射到光敏电阻Rg的情况下有声音响时灯就会亮。

根据前面的分析：当有光照射到光敏电阻时，D单元锁定⑾端为高电平、继而钳位①端电压于高电平，此时无论⑩端的状态如何都不会影响①端电压，因此灯是不会亮的。

那么部分同学的电路板为什么会出现这种故障呢？实测发现这种故障的板D单元输出波形不是稳定的高电平，而是周期不定的脉冲。于是我们想象：当⑩端为低电平时，一旦有声响①端电压就会拉低，促使A单元翻转，如图4.13，在⑩端为低电平时声响放大后作用于A单元翻转、③端输出高电平。

图4.13 CH1、CH2是③、⑾端

6

7

我们疑问：有光照射到光敏电阻时⑿端电压较低、视为逻辑“0”，⑾端输出逻辑“1”，即⑾端应该为稳定的高电平，为什么会出现“非高非低”的不稳定状态呢？

深入查找发现出现此类故障的电路板，光敏电阻亮电阻约为36K。于是，问题就比较清楚了，因为R3才47K，它与光敏电阻的亮电阻分压“非高非低”，即D单元输入处于翻转阀门的临界状态，所以它就会输出无规律的脉冲信号。

更为精细的实验测试发现，当手离开光敏电阻20-30cm遮挡照射光敏电阻的灯光时，⑩端脉冲的宽度也随之改变，遮挡愈多脉冲愈窄，反之亦反；若用强光照射光敏电阻，⑩端将会变为稳定的高电平。

解决方案：把R3更改为100K，光控失效问题随之解决！

4．灯常亮

无光照射到光敏电阻的情况下，无论有没声音响灯都会亮。 仔细观察这种故障会发现灯亮了一段时间后会瞬间熄灭一下，然后又亮起来。在无声的情况下，这种故障现象会周期性出现，如图4.14是③端和⑩端电压波形。

图4.14 CH1、CH2是③、⑩端

根据故障现象和波形图我们能推演如下：由于在无声的情况下⑩端输出规则的方波信号，说明音频电压放大的倍数很大，这个信号会很容易的引起A单元触发，并使B单元翻转使A单元自锁。一段时间后自锁解除，②端恢复为“1”，若此时①端恰巧也为“1”，则③端输出“0”——灯亮了一段时间熄灭！紧接又在随后的①端为 “0”时再次触发Q1导通——灯亮了一段时间熄灭，然后又亮起来！

为什么同样的参数，有的电路板不会出现这种故障而有的会呢？原来出现这种故障现象的电路板上装的集成电路是HEF4011——令人意想不到集成电路还有此种差别。

说明：若采用HEF4011，供电电阻R6要减小到20K且功率为1/2W，否则VCC只有约3.6V——这表明HEF4011耗电电流比CD4011大。

7

8

8

9

9