当你漫步于舞厅翩翩起舞的时候，如果周围五颜六色的灯泡伴随着舞曲音乐的起伏有节奏地闪烁，会给舞会增加浓烈的节日感。驱动这些灯泡闪烁就需要有一个大功率音乐电平显示器。以往见到的大功率电平显示器常常要采用许多继电器，继电器接点频繁动作会产生噪音也极易损坏。本文向大家介绍一种用可控硅控制的大功率音乐电平显示器，显示元件采用220伏电灯泡。许多灯泡组合起来可以按照一定规律显示，具有显示面积大、颜色可变、高光强等优点。又由于使用了双向可控硅作开关，所以还具有开关功率大、寿命长、体积小、功耗低等特点。
电路工作原理
图1为大功率音乐电平显示器的电原理图。图中用虚线将电路分割成了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个部分，第Ⅰ部分是一个电平比较驱动级电路；第Ⅱ部分是一个受过零脉冲发生器控制的电源，由它向Ⅰ、Ⅲ部分提供电源电压；第Ⅲ部分是可控硅触发开关及显示单元。
变化着的音乐信号从变压器B\(_{2}\)的初级输入，经B2\(_{4}\)0、C3耠合，D\(_{7}\)、D8倍压整流，C\(_{4}\)滤波，在电阻R30两端获得一个脉动直流电压。这个脉动直流电压经D\(_{9}\)～D17这9只二极管的正向压降降压后分别加到开关三极管BG\(_{1}\)～BG19的基极，用来驱动开关三极管触发可控硅导通，将灯泡点亮。图2C为BG\(_{1}\)～BG17基极电压的波形，为什么会是一条矩形脉冲呢？我们以BG\(_{3}\)基极电压为例，当R30两端的电压降增大到某一定值后，D\(_{9}\)、D10导通，BG\(_{3}\)电位则突然升高，这时就对应图2C脉冲的上升沿；如果在某时刻R30两端的电压降低，使D\(_{9}\)、D10截止，则BG\(_{3}\)基极电位降低，对应于图2c方脉冲的下降沿。下面为了分析方便，暂假设电源部分供出的为一直流电压（即图1中D点为直流电压），开关K处于断开位置。当音乐信号到来时，图1中R30两端产生一个直流电压。这一电压经过R\(_{11}\)加到BG1基极，使BG\(_{1}\)导通，BG1的发射极电流流过双向可控硅T\(_{1}\)的控制极，触发T1导通，于是灯泡ZD\(_{1}\)点亮。随着音乐信号强度的增加，BG2～BG\(_{1}\)0依次相继导通，使得T2～T\(_{1}\)0受到触发也相继导通，于是灯泡相继点亮。信号越强，点亮的灯泡越多。如果将灯泡ZD1～ZD\(_{1}\)0依次排成一排，可以看出此时点亮的灯泡就像一根光柱，随着音乐的起伏，光柱也忽长忽短地变化，很是美观。注意，在这种工作状态下BG11～BG\(_{19}\)是不工作的。
如果把图1中的开关K接通，则BG\(_{11}\)～BG19的发射极此时均接地。当音乐信号到来时、R\(_{3}\)0两端产生一直流电压，BG1首先导通。触发T\(_{1}\)导通使ZD1点亮。随着音乐信号强度的增加，G点电位升高，使BG\(_{2}\)导通，触发T2导通使ZD\(_{2}\)点亮。但这时由于BG11也导通了，使BG\(_{11}\)集电极（即BG1基极处）电位下降，于是ZD\(_{1}\)熄灭。这样下去，总是随着音乐信号强度的增加，后一灯泡亮时，前一个灯泡就熄灭，就像一个光点在追逐、流动。从分析中我们可以看出开关K的作用：当它断开时，灯泡以长短不断变化的光柱方式闪动；当K闭合时，灯泡则以光点流动的方式的闪动。使用者可以根据自己需要加以选择。
在上述电源供电方式下电路有一个缺点：即可控硅的开关辐射干扰总是存在。这是因为音乐信号触发可控硅导通的那一瞬时是随机的。以图2为例，图2a为交流电源电压的波形，图2C为音乐信号经倍压整流后在开关三极管基极形成的触发脉冲波形，图2d为流过灯泡（负载）的电流波形。由于开灯触发脉冲在t1和t2时刻触发可控硅导通，因此使流过负载的电流波形很不规则，图2d中那些陡直的脉冲前沿含有丰富的频率成分，极易发射出去或沿电源线传导出去，对附近或同一电源支路中的电视机、收音机等设备形成干扰。
为了克服这种干扰，本机第Ⅱ部分采用了一种新颖的“过零脉冲发生器电路”。采用这种电路以后，图1中D点的电压不再是一个直流电压，而是如图2b所示的一串脉冲波形的电压。对比一下图2a和图2b，可以看出只有在交流电压过零点的时候BG\(_{2}\)0才输出一个正脉冲。只有在音乐信号的触发脉冲和过零脉冲的共同作用下，可控硅才能导通，只有一种脉冲时，可控硅不导通。这样在负载当中流过的电流波形将如图2e，是一个正弦波形，这就消除了可控硅开关时的干扰。
图1中的第Ⅱ部分为受过零脉冲发生器控制的一个电源。D\(_{1}\)～D4及C\(_{1}\)、 C2组成一个整流滤波电路，在图中M点产生一个直流正向电压。BG\(_{2}\)0类似是一个受控制的电源开关。BG21、BG\(_{22}\)、D5、D\(_{6}\)等构成交流电源过零脉冲发生器电路。
我们知道，变压器B\(_{1}\)次级12伏交流电压是与市电电压同相位的。12伏交流电压经限流电阻R42、R\(_{43}\)后分别加到BG21、BG\(_{22}\)的基极（即图中A、B两点）。在交流电压不过零点时，设A点电压为正、B点电压为负，只要UAE≥0.8V（BG\(_{21}\)的导通电压），UEB≥0.8V（D\(_{6}\)的导通电压），那么BG21导通，D\(_{6}\)也导通，C点电位接近地电位，BG20不导通，D点没有直流电压；反之如果B点电压为正、A点电压为负，将是D\(_{5}\)、BG22导通，也促使C点电位接近地电位，D点无直流电压。这也就是说，在交流市电电压不过零点时，是不会通过BG\(_{2}\)0输出直流电压的，此时可控硅开关电路不会受到触发而导通。当交流市电电压通过零点及其在零点附近时，由于A、B之间的电压不管是正向还是反向都不足以使BG21、BG\(_{22}\)、D5、D\(_{6}\)导通，所以C点是一个高电位，BG20此时导通，于是在D点得到一个正脉冲，这个正脉冲和音乐信号产生的触发脉冲联合作用，就会使可控硅导通，相关的灯泡点亮。这样，每当交流市电压过零点时，D点就获得一个正脉冲，使流过负载的电流波形如图2e，就不会再有开关辐射干扰了。
元器件选择
图3为印刷电路板图。为了缩小体积，图1电路中T\(_{1}\)～T10采用了十只lA400V的双向可控硅，这种可控硅采用TO—92封装，体积很小，外型就像一只普通塑封三极管。它的管脚辨认法见图3；BG\(_{2}\)0采用9014、3DG12或3DK4等硅管，要求β≥100；其它晶体管可选用任意型号的NPN型小功率硅管，β值最好相近；二极管D7、D\(_{8}\)为2AP9。D1～D\(_{4}\)为IN4001。其它二极管为1N4148，也可用2CP管或硅三极管的一个PN结代替；电源变压器B1最好选用优质品。以减小相移。B1功率有5瓦即可。B\(_{1}\)次级的两个绕组应独立，如果没有合适的绕组，应采用两只变压器供电；B2采用晶体管收音机中用的输入变压器，初、次级对调使用。因B\(_{2}\)起隔离作用，所以初次级之间应绝缘良好；ZD1～ZD\(_{1}\)0为十只采用220伏市电电压的白炽灯泡，只要总消耗功率小于200瓦即可。一般可采用220V15W彩色灯泡。
调整与使用方法
线路板焊好后，接上十只白炽灯泡，参照图1先断开B\(_{1}\)的初级绕组的带“*”一端，用万用表R×1K档测量电源插头两端的直流电阻，正反向电阻都应无穷大。否则应认真检查十只双向可控硅的接线是否接错，或是管子损坏。然后将B1初级断开处重新接通，从B\(_{2}\)初级馈入音乐信号，十只白炽灯泡应按开关K设定的方式正常闪亮。若亮度暗，可减小R1～R\(_{12}\)的阻值或提高BG20的供电电压。之后，用一台半导体收音机靠近正在工作的电路板，在0.5米以外应没有明显干扰。如果干扰稍大，可通过调换BG\(_{21}\)、BG22或适当改变R\(_{42}\)、R43的阻值来解决。调整C4可改变开关电路对于音乐信号的响应速度，C\(_{4}\)增大时。响应速度变慢。
由于本电路直接取用220V交流电源，印刷线路板带电，所以更换元件时必须切断电源！调整和使用时，除B\(_{2}\)初级以外，印刷板的其它地方均不可触及人体。
在制作和使用时，还应注意如下几点：
1．本电路使用的是1A400V双向可控硅，只能带总功率为200瓦以下的白炽灯。如果需要带动更多的灯泡，可换用功率更大的双向可控硅。但此时BG\(_{1}\)～BG10及BG\(_{2}\)0需要换用高β管或中功率达林顿复合管。电阻R1～R\(_{1}\)0阻值应相应减小一些。电源变压器B1的功率容量也应增大。
2．如果用同样的三套大功率电平显示器，并如图4方块图所示增加高通、低通、带通三个滤波器，便可以构成大功率彩色音乐电平显示系统，便显示的内容更加多样。
3．图1中的音乐信号来自功率放大器接扬声器两端。
为了给读者提供方便，沈阳市黎明无线电厂负责向读者邮售该文介绍的大功率音乐电平显示器，有关邮购办法请见本期第48页。(赵九泷)