高灵敏电压检测器：构建音频信号探测器
零件与材料
- 高品质封闭式音频耳机
- 耳机母插座（Radio Shack #274-312）
- 小型降压电源变压器（Radio Shack #273-1365 或等效；使用 6 V 次级抽头）
- 两个 1N4001 整流二极管（Radio Shack #276-1101）
- 1 kΩ 电阻
- 100 kΩ 电位器（Radio Shack #271-092）
- 两个香蕉插接线柱（Radio Shack #274-662 或等效）
- 塑料或金属安装盒
耳机灵敏度至关重要。dB 评级越高，探测器效果越好。在信誉良好的音频店测试多款型号；在收音机或 CD 播放器最低音量下仍能听到声音的型号最理想。不必买最贵的——老式 Radio Shack “Realistic” 耳机在实践中表现良好。
变压器用于将低电压输入转换为驱动耳机所需的形式。小型降压电源变压器（120 V → 6 V）廉价、坚固，并提供低电流信号所需的阻抗匹配。
1 kΩ 电阻公差不重要；它仅限制变压器初级两端电压。100 kΩ 电位器允许用户调节响度并衰减较强信号。
虽然音频锥度电位器更理想，但线性锥度对此应用同样有效。
交叉参考
- 电路课程，第 1 卷，第 8 章：“直流测量电路”
- 电路课程，第 1 卷，第 10 章：“直流网络分析”（最大功率传输定理）
- 电路课程，第 2 卷，第 9 章：“变压器”
- 电路课程，第 2 卷，第 12 章：“交流测量电路”
学习目标
- 练习焊接技术
- 探测极微小电信号
- 使用电位器作为分压器/信号衰减器
- 利用二极管将电压钳位在最大电平
原理图
实物接线图
步骤说明
大多数耳机为立体声，三触点插头；你只需连接两个触点。若有单声道耳机，直接用其两触点。
将左、右驱动单元串联——这能最大化对微小信号的听觉响应。
所有连接必须焊接牢固。松动接触会引入噪声，掩盖探测器设计要听到的微弱信号。
两个 1N4001 二极管和 1 kΩ 电阻接在变压器初级两端。它们将压降限制在约 0.7 V，防止过大声音损坏耳机，或在探测器接高压源时产生危险噪音。
香蕉插接线柱安装测试线。使用标准万用表探针或鳄鱼夹以确保连接可靠。
该探测器适用于电桥平衡、零位电压表，以及音频频段内低幅值交流信号的探测——是示波器的廉价替代品。
测试 1 V 以上信号源时，请在电路前端加分压器衰减信号。
将 100 kΩ 电位器调至中间位置作为起点。声音太小时顺时针加大，太大时逆时针减小。
每当测试线接入或断开电压源，探测器都会发出咔哒声。配合廉价耳机，可探测 0.1 µA 以下电流。简单测试：将探针触碰舌尖；湿润皮肤产生的电解电压会发出微弱咔哒声。
因为耳机是低阻抗设备（≈8 Ω），发声需要低电压但大电流。变压器将高阻抗信号源与耳机阻抗匹配，依据最大功率传输定理实现最大功率传输，并产生磁性“反冲”放大甚至微小的直流信号。
长期使用时，将所有元件安装在塑料或金属盒内，引出专用测试线。这种永久性制作让探测器随时准备好进行未来实验。
相关工作表
- 设计项目：高灵敏音频探测器工作表
工业技术