一种脉冲控制的可变频率脉冲声发生器设计

    1 引言

    室内声学设计中， 测量能反映房间声学特性的各种参量，具有重要的实际意义[1]。 从 1965 年施罗德发展脉冲声技术开始， 脉冲就被应用于混响时间的测量和现场吸声测量中[2]。 脉冲声的产生方法多种多样，如传统方法中使用模拟信号如气球、发令枪、电火花式脉冲声源，现代方法中使用计算机产生数字信号，通过扬声器发出的可控波形脉冲声发生器[3]。但这些装置也存在很多不便之处，如电火花式声源频率不单一，难以应用于频率单一的环境中， 可控波形脉冲声发生器装置过于繁琐笨重，不利于携带等。

    笔者研究了一种低频范围的脉冲声生成技术，介绍了其工作原理和声源设计方案。 制作了一种方便携带、性价比高的脉冲声源。该声源不仅能发出频率单一的脉冲声信号而且还可实现发声频率的可调和发声时间长度的控制。

    2 设计思路与原理

    笔者的主要思路是利用一脉冲控制矩形波产生电路使产生一可调占空比的矩形波， 然后利用这一矩形波去截一段正弦波， 该正弦波经过功率放大后利用发声器发声。该脉冲声的频率和发声时间可变，调节正弦波的频率可改变脉冲声的发声频率， 调节矩形波的占空比可控制脉冲声的发声时间。

    该设计主要包括矩形波产生电路、正弦波产生电路和功率放大电路三部分。 其总体的构造图如图 1所示。

    2.1 矩形波产生原理

    其采用基本的触发脉冲发生器， 触发脉冲就是指具有一定自动动作的电路处于静止时， 为使该电路动作所施加的脉冲。 触发脉冲的作用是产生和分配触发脉冲[4]。 具体发声装置由一片 555 定时器和一个 RC 正弦波振荡器组成，555 定时器构成一个单稳态触发器，利用其输出作为 RC 正弦波振荡器的触发信号。555 定时器接成的单稳态触发器如图 2 所示。

    在此首先对 555 定时器构成的单稳态触发器工作原理进行一个简单的介绍[5]，工作波形如图 3 所示。

   （1） 当电路无触发信号时，Vi保持高电平，电路工作在稳定状态，即输出端 V01保持低电平；

   （2） 当 Vi下降沿到达时，555 触发输入端（2 脚）由高电平跳变为低电平， 电路被触发，V01由低电平跳变为高电平，电路由稳态转入暂稳态；

   （3） 在暂稳态期间 ，VCC经 R2向 C1充电，电容电压 VC由 0 V 开始增大， 在电容电压VC上升到阈值电压之前，电路将保持暂稳态不变；