电子科技大学
《模拟电路基础》应用设计报告
设计题目：火灾报警器的仿真设计
学生姓名：解春阳学号： ************* 教师姓名：李朝海日期： 2015.12.08
一、设计任务
设计要求：通过两个温度传感器获得的电压差实现火灾自动报警。

•正常情况下，电压差为零，发光二极管不亮，蜂鸣器不响。

•当有火情时，电压差增大，发光二极管发光，蜂鸣器鸣叫。

设计指标:
二、电路原理
此火灾报警电路框图如下
图1 原理框图
1）温度传感电路
常温下，硅管正向导通电压约为0.7V，当流过二极管的正向电流固定时，温度每上升1度，正向电压下降大约2mV。

所以可用1N4148型二极管作为实际温度传感器。

仿真时用电压源u i1，u i2模拟温度引起的电压变化。

2）差分放大电路
发生火灾时，温度传感器的电压差可以迅速上升至几十到几百mV，根据后级的比较电压（可选）确定放大倍数，通过差分放大器将电压放大到大于比较电压。

图2 差分放大电路
本次实验为使使电压差放大10倍，R，Rf 分别取
1KΩ和10KΩ，运放采用
UA741型集成运放，其结构图如下
图3 UA741集成运放
3）电压比较电路
本实验采用单限比较器电路。

如图，差分电路输出的电压从A2 的正向输入端输入，与单限电压比较器的阈值电压UT进行比较。

实验中V CC 为10V ，查询稳压管参数可得U Z =5.1V.由设计指标，当U i2-U I1≧0.2V,即U O1≧2V 时，单限比较器输出高电平。

所以不妨令U T =1V ，此时R 3可选9K Ω，R 4可选1K Ω，即可满足要求。

为确保稳压管不被击穿，需要加限流电阻R 6，查询参数得稳压管工作电流为75.44mA,此时取R 6=100Ω即可。

4)声光报警电路
当A2输出为高电平时，发光二极管导通，发光。

此时对于LED 支路，支路电压为5.1V ，查询
LED 参数得工作电压1.66V,工作电流15-20mA ，
由此可得R 5=200Ω。

查询蜂鸣器参数可知工作电压9V ，工作
电流0.5A ，三极管放大倍数β>100，则基极
电流I B <5mA ，由
三、电路仿真和结果
选取电子元件
443T CC R U V R R =
+, u o1<U T 时，u o2=U Ol ； u o1>U T 时，u o2=U OH 。

6Z BE B
U U I R -= ，UBE=0.7V,可得R6=1K Ω 图4 单限电压比较器 图5 声光报警电路
表1 元器件清单搭建仿真电路
图6 仿真电路
仿真开始，LED亮起，蜂鸣器发出响声。

用万用表测得蜂鸣器两端电压为
9.896V，发光二极管两端电压为1.66V.仿真成功。

四、电路加工及测试（可选）
五、问题解答
1.R5的作用是什么？
限流，防止电流过大烧毁稳压管
2.R8的作用是什么？
调节基极电流，使晶体管导通
六、总结
通过这一次火灾报警电路仿真设计，我感到了理论转换为实际的复杂，也认识到实践要有理论作为支撑才能成功。

在这一过程中既让我加深了对电路原理和结构的认识，也让我进一步掌握了对模电和仿真软件的运用。

对于结构较复杂的电路，需要注意划分模块连接调试，有助于发现电路问题。

这次的火灾报警电路总体来说工作稳定，所选元件个数较少且常见，电路实用，易于调试，可以运用于实际当中去。