在上一期里,我们介绍了用晶体管电路制作的压电陶瓷蜂鸣器,在这里我们再向读者介绍一个用集成电路制作的蜂鸣器。和晶体管电路相比,集成电路蜂呜器更加简单,性能更加可靠。
T063集成电路介绍
本制作只用一片TTL小规模数字集成电路块,型号是T063。它的外形见图①,它是扁平陶瓷封装的14脚元件。在它的一个侧面上嵌有一小块金属片作为定位标记。把定位片置于左下方,下列七个管脚自左向右,分别是第1、2、3……,7脚;上列七个管脚自右向左,分别是第8、9、10…,14脚。

T063电路块里有两个中速四输入端与非门,与非门的逻辑符号见图②。A、B、C、D是与非门的四个输入端。画小圆圈的Out是与非门的输出端。与非门的逻辑功能是当输入端A、B、C、D都是高电位时,输出端Out才是低电位。如果四个输入端中有一个、二个、三个或全部都是低电位时,输出端Out是高电位。在蜂鸣器电路里,我们把与非门的四个输入端都连接在一起,这就成了所谓的“非门”电路。非门的逻辑符号见图③。非门实际上是一个反相器,它的逻辑功能比与非门简单。若我们用“1”表示高电位,“0”表示低电位,那么图③中当输入端A为“1”时输出端Out为“O”;反过来,当输入端A为“0”时,输出端Out就为“1”。输入、输出端电位的这种关系好比跷跷板,板的一头跷起,另一头就下落,板两头的状态必然相反。所以非门电路也叫做反相器。


图④是T063集成块的逻辑关系和管脚接线图。我们在实际制作时,把第1、2、4、5脚连接在一起;第9、10、12、13脚也连接在一起,这样就成了两个非门。由图中还可看到,第14脚应接电源的正极,第7脚接电源的负极。在逻辑电路图中,一般是不画出电源符号的,这点应当引起初学者的注意。

T063电源电压为5伏,业余条件下可用6伏电压供电。输出端高电位“1”一般大于2.4伏,低电位“0”低于0.4伏,检查线路时电位的高低可以直接用万用表测量。
电路原理
图⑤是蝉鸣器的逻辑电路图。非门F\(_{1}\)、F2组成一个最简单的多谐振荡器。电路振荡过程如下:设某瞬时F\(_{1}\)输出端N点为高电位2.4伏,此时F2输出端P点必为低电位(0.4伏)。因之N点(高电位)将有电流通过电阻R\(_{1}\)、电位器W及电容C流向P点,从而使C充电,随着C的充电,使M点的电位逐渐升高。当升高到Von时,F\(_{1}\)的输出端变为低电位,从而使F2的输出端突变为高电位。P点向电容C反向充电,使M点电位逐渐下降。当降到略低于V\(_{on}\)值时,又使N点电位由低跳变为高,P点电位由高变低……。如此反复,形成振荡。这时并联在非门F2上的压电陶瓷片HTD的两极就获得一个交变电压。由于压电效应,陶瓷片产生机械振动从而发出声来。

多谐振荡器的频率主要由电阻(R\(_{1}\)+W)和电容C的充放电时间常数决定。一般可以用公式f=1/2.5(R1+W)C估算。调节电位器W阻值,可改变压电陶瓷片发声的音调高低。采用图示数据,发声音调约可在400~4000赫范围内连续可调。电位器W阻值小,音调高;W阻值大,音调低。当W阻值小时,电路容易起振。当W阻值调大时,起振困难,有时W调到最大时,电路会停振。这时可在HTD的两端并联一个辅助电阻R\(_{2}\),它能帮助电路起振但不会影响振荡频率。如果W调到最大时,电路仍能满意振荡,R2可以不接。
制作
图⑥是本机的印刷电路板图。此板尺寸为30×30(平方毫米),可用刀刻法制作。由于元件较少,集成块和阻容元件都直接焊在印刷电路板的铜箔上,不必在该板上钻孔,这样就简化了制作过程。

在焊接前应首先用细砂纸把印刷电路板的铜箔打光,涂上一层松香酒精溶液、待干后在要接元件的地方事先搪上锡。所用元件也应事先用细砂纸打光,搪上锡。这样焊接起来就比较容易,也不易发生假焊现象。焊接集成块时,要用镊子把引线弯出一定的弧度(见图⑦)再焊。焊时要小心,不要把不应相连的管脚被焊锡短路了。

为了缩小体积和安装方便,阻容元件都应选取体积小的。电阻不必考虑功率大小,电容也不必考虑耐压高低,一切以体积小为宜。电位器W最好能采用带开关的1KΩ线性电位器,如果购不到带开关的线性电位器,可用无开关的,再另购一个电源小开关。压电陶瓷片可采用HTD27A—1型或其它规格的陶瓷片,有关压电陶瓷片的焊接要点和共鸣腔制作和晶体管压电陶瓷蜂鸣器一文完全一样,这里就不再赘述了。电源可用4F22型6伏层迭式电池。
最后给本机制作一个大小合适的小木盒,电位器轴伸出盒外配上旋钮,一个集成电路压电陶瓷峰鸣器就制成了(图8)。开启电源,蜂鸣器就会发出“嘟——”音频响声,旋动电位器W发声音调会随之变化,十分有趣。

这个蜂鸣器只要按图制作,即可获得成功。一般不需作任何调试,它工作时整机耗电约20毫安左右,是比较省电的。(陈有卿)