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声器的内部电路更加复杂一些。驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小，一般为几十皮法。因而它的输出阻抗值很高，约几十兆欧以上。而这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹配的，因此在它与放大器之间必须连接阻抗变换器。通常用一个专用的场效应管和一个二极管复合组成阻抗变换器。
根据引出端不同，驻极体传声器可分为二端输出式和三端输出式两种，二端输出方式类似晶体三极管的共发射极放大电路，是将场效应管接成漏极输出电路。只需两根引出线，接一个漏极电阻 R在漏极 D 与电源正极之间，信号由漏极输出有一定的电压增益，所以传声器的动态范围比较小，但灵敏度比较高。三端输出方式和晶体三极管的射极输出电路类似，是将场效应管接成源极输出方式，是有三根引线。漏极 D 接电源正极，源极 S 与地之间接电阻 R 来提供源极电压，信号由源极经电容 C 输出。源极输出的输出阻抗小 2 千欧，电路比较稳定，动态范围大，但输出信号比漏极输出小。但是无论采取何种接法，驻极体传声器必须满足一定的偏置条件才能正常工作，即保证其内置的场效应管一直处于放大状态。 在本单元中采用的是二端输出的驻极体传声器，采用负极接地、漏极 D 输出的连接方式。漏极 D 端加约 9V 的电压，使其内部的场效应管处于放大状态， 因为在 9V 电压下该传声器的敏感度高。在 VCC =9V 的电压驱动下 ,动态范围可以达到 -2～+2V [6]。
3.2 信号放大器
LM386是由美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，应用于低电压消费类产品等。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，就可以把电压增益调为任意值，直至200。输入端以地为参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW,促使LM386特别适用于电池供电的场合。
功率放大器简称功放，其作用主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。音频功率放大电路的作用主要是将信号处理器发送过来的信号功率放大，使其信号的功率满足设计要求。
在电路设计过程中进行比较，可以发现LM386集成电路使用简单，有很少的
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外围器件，而且它还有许多优点，如体积小、电源范围宽、外接元件少、电压增益可调整、频率响应好、输出功率大、总谐波失真小等。因此选用LM386来组成音频功率放大电路。LM386 已经被广泛地应用在录音机和收音机音频放大、室內对讲机、红外线、超声波、小型马达驱动器等电路中[7]。
LM386的引脚图如图4所示。
图4 LM386引脚图
其中LM386的内部方块图如图5所示。
图5 LM386的内部方块图
3.3 交直流转换电路的设计 3.3.1 真有效值
所谓真有效值即为“真正有效值”之意，英文缩写为“TRMS”， 只有真有效值仪表才能给出正确的测量值，才能正确确定电缆、母线和断路器的额定值。欲需测量交流电压必须增加AC/DC转换电路，一般的交流电压表为降低成本和简化
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电路，均使用简易的平均值响应交流/直流转换器。
真有效值仪表的的核心器件是TRMS/DC转换器。目前此类单片的集成芯片很普遍，真有效值仪表普遍使用了这类集成电路。单片集成电路具有集成度高、功能完善、外围元件少、电路连接简单等优点，此类芯片能准确、实时测量各种电压波形的有效值，无须考虑波形参数和失真，这些性能是平均值仪表无法比拟的。
平均值AC/DC转换的电压表只能用于测量无失真的正弦波电压，对于正弦波失真的交流电压，这类电表测量就会产生误差，更不能准确测量方波、矩形波、三角波、锯齿波、梯形波、阶梯波等非正弦波，利用真有效值数字仪表可准确测量出各种波形的有效值，达到现代电子测量之要求。交流电压的有效值的表达式的定义如下：
VRMS?1T2u(t)dt 公式1?0T近似公式：
2 VRMS?u 公式2
我们对式（3.1）进行变化，两边平方，并令
1T?T0u2(t)dt?u2?AVEu2 公式3
就可以得到真有效值电压的另一种表达式
VRMSAVEu2u2u2 公式4???AVE/VRMSVRMSVRMS从公式4可知，对输入电压依次进行“取绝对值→平方/除法→取平均值”运算，也可以得到交流电压的有效值，而且这公式更具有使用价值。举例说明：假如要测量的电压变化范围是0.1V—10V，平方后得U2=10mV—100V，这就需要具有相当大的动态范围（10000：1）的平方器。这样的平方电路误差就有可能超过1mV，要平方器能输出100V的电压，技术上是不能实现的。如果使用式公式4既便于设计电路，又能保证了准确度。目前大多数的集成单片真有效值/直流转换器均采
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用式公式4的原理而设计。通过测量信号的有效值（可知信号的峰值信息），从而可知振动的峰值。且输出的直流信号便于单片机进行数据采集和数据处理。在此系统中采用有效值检测电路AD536测量信号的有效值，经过一系列的数据处理可得振动的振幅。
3.3.2 AD536 芯片
AD536A是美国 AD 公司推出的真有效值转直流值（RMS-DC）的单片集成电路，它能计算复杂输入信号的有效值并给出一个与之等效的直流输出电平。它内 部含有峰值因数补偿电路,在峰值因数达到 7 时转换误差仅为 1%。 AD536A 的频带 很宽, 当信号电压大于 100mV 时，这个电路的带宽使测量能力达到 300KHZ 仅有3dB 的误差。利用外部提供的参考电压,用户能方便设置 0dB 电平,使其可以对应于从 0.1V 到 2V 之间的任何有效值。此外，在 AD536A 的内部有输入和输出保护电路，输入电路能承受高于电源电压的过载电压，输出电路具有短路保护功能。
AD536A 内部主要包括：一个绝对值电压/电流（V/I）转换器、一个平方器/除法器、 低通滤波器、精密电流镜和一个输出缓冲器（具有10V满量程输入范围）[8]。
3.4 单片机系统的设计 3.4.1 单片机的选择
基于功能实现和程序设计的考虑，本次设计选用的单片机需要满足以下几个 条件：(1)可以反复烧录程序，因为在程序调试设计过程中需要对程序不断地进行修改；(2)有足够的RAM，在噪声测试中需要动态保存所测到的噪声数据；(3)价格便宜，出于制造成本的考虑单片机的价格不能太高。
单片机自从问世以来，它一直在工业检测、控制的应用中起着重要作用。市场上常用的单片机有Intel公司的MCS-51系列，日本松下公司的MN6800系列等。其中，MCS-51由于单片机应用系统具有体积小，可靠性高，功能强，价格低等优点，很容易形成产品而倍受青睐。
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89C51单片机为EPROM型，在实际电路中可以与8051单片机或8751单片机直接互换，不但和8051单片机指令，管脚完全兼容，而且其片内的4K程序存储器还是FLASH工艺。
89S52是北京集成电路中心（BIDC）设计的，由美国的Atmel公司生产的八位单片机。它是一种低功耗高性能的具有8K字节可电气烧录及可擦除的程序ROM的八位CMOS单片机。该器件是用高密度、非易丢失存储技术制造并且与国际工业标准80C51单片机指令系统和引脚完全兼容。从使用方便与简化电路以及其性价比等角度来考虑，89S52比较合适的[9]。
3.4.2 89S52的简介
单片机包含CPU、 RAM 、ROM、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等，还有数据总线、地址总线和控制总线。 CPU（Central Processing Unit）：是整个单片机的核心部件，其处理器是 8 位数据宽度，能处理8 位二进制数据或代码，CPU 主要负责控制、指挥 和调度整个单元系统协调的工作，能完成运算和控制输入输出功能等操作。 RAM（Random Access Memory）：89S51 内部有 8 位用户数据存储单元和 专用寄存器单元各128个。 程序存储器 ROM（Read Only Memory）：89S51 共有 4096 个 8 位掩膜 ROM，用于存放 用户程序，原始数据或表格。 定时/计数器：89S51 有两个可编程定时/计数器并且都是16 位，以实现定时或计数产生中断，用于控制程序转向。I/O口：89S51 共有4 组8 位 I/O 口(P0、 P1、P2 或 P3)，作用是对外部数据的传输。中断系统：89S51 具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有 2 级的优先级别选择。
本系统采用CPU为89C52的单片机，89C52本身带有的内存储器是8K，可以在编程器上实现闪烁式的电擦数达几万次以上， 89C52管脚图如图6所示[10]。
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