大家知道，有很多资料（见文末）都介绍过配合音乐节奏闪烁的LED灯。那为什么我又要重新探讨这个主题呢？因为我发现了一个中国产的电子制作套件，它只需要用到最少的元器件。文末相关资料中呈现的电路图更高级、复杂，可能还有其他可能性，而该套件的独特之处在于其极简设计，却具有相同功效。我不想在这里使用“设计之美”之类的话语，但它确实设计得很好，尽管我怀疑LED或输出晶体管烧坏。可以看到这是一个经过深思熟虑的设计，尽管它很简单，但这种简单性是对电子知识有很好了解的结果。
（注：EDN小编在淘宝找到了对应网页，详见“ 声控LED旋律灯电子制作套件DIY趣味制作套件电路实验套件声控模块”，为什么便宜很多？）
为了让LED随音乐节奏跳动，作者只需要用到：
- 3个电阻；
- 2个NPN晶体管；
- 2个电容器；
- 麦克风；
- LED；
- PCB的尺寸为34mm×25mm（单面板）。
其原理图为：
我决定通过测量整个系统在静止期间和在最大负载期间的电流消耗，来检查是否存在可能损坏二极管或晶体管Q2(NPN 9014)的过大电流：
- 在静止时，系统消耗小于1mA。
- 在最大可能的噪声情况下，我能够产生91mA，这是不现实的，因为即使直接摩擦和敲击麦克风本身，强度也不会超过80mA。
该制造商预见到提供3到5V电压的可能性，我测量了5V电压下的电流，从而测量最坏的情况。
有了电源电压和电流强度这两个值，使用最简单的公式，就可以计算出电路阻抗和消耗的功率。
根据欧姆定律计算阻抗：
R = U/I = 5V / 0.091A = 55Ω
由于计算出了阻抗，接着就可以计算电路的功率：
P (W) = I * I (A * A) * R (Ω) = 0.091 (A) * 0.091 (A) * 55 (Ω) = 0.45545 (W) ≈0.45 (W)
实际上，由于有了消耗的电流和电源电压这两个值，甚至不必那么费力地计算阻抗，使用以下公式就可以计算功耗：
P (W) = U (V) * I ( A) = 5 (V) * 0.091 (A) = 0.45545 (W) ≈0.45 (W)
知道了系统静止时的电流消耗可以忽略不计后，从图中就可以看出晶体管Q2 9014是最大负载的元件。
无论如何，我们有两个重要结果可用来尝试验证电路上的负载：
- 功率0.45W；
- 最大电流0.091A。
通过9014C的数据手册（我检查到所安装的是“C”版本），就可以查找此晶体管的3个参数：
- 可“通过”它的最大电流=0.1A；
- 耗散功率0.45W；
- 可以看看hFE，虽然它仅供参考，因为范围太大（200-600）。
我们没有超过晶体管的最大电流，其实不会超过80mA，耗散的功率应该是pin脚的，我们必须知道这个功率不是一直都在，而是在声波图表的最高峰值处。我认为，这不是一个连续负载，正如我们在从输出晶体管Q2的集电极获取的波形图上所看到的那样。
顺便说一下，可以看到麦克风信号电平的样子。
布局很简单，可以仿真一下，见下面的仿真链接：
https://everycircuit.com/circuit/4631294967021568/minimal-led-blink
仿真截图：
可以看到，来自麦克风的信号在±25mV的范围附近振荡。将1μF电容器下游的直流分量切断后，振荡仍然为50mVpp，但通过用1MΩ电阻偏置晶体管的基极，对其进行控制，振荡已移动到0.75V。在Q1的集电极和Q2的基极上，信号从0到1V以上振荡，这就会使输出晶体管Q2交替打开和关闭，由于该晶体管的基极受到一个相当大的10kΩ电阻极化，因此Q2不会进入深度饱和状态。通过使用如此大的电阻，就可以最大限度地减少元器件数量，并且不需要使用集电极发射极限流电阻，这就是诀窍。
或多或少，但更确切地说，应该假设流过D1到D5的电流按比例分成5个相等的电流，这样就不会超过可能损坏LED的电流。90mA（峰值）分到5个二极管上甚至不超过20mA。通过这种方式，我们知道我们可以对系统中负载最大的元器件——Q2输出晶体管和LED——充满信心，尽管我们必须承认我们不得不考虑一下……
无论这个电路有多么不准确和失真，我们都需要知道它不是用来传输语音来听，而是使用语音信号来使LED灯闪烁，因此这个电路完全足够了。
由于该系统构建起来非常简单，同时又非常不寻常，因此在PCB上制作起来并不难：
下面这个视频显示了系统如何工作。
如果有人想订购所讨论系统的PCB，附件中有gerber文件。
附件：
_15_Gerber_PCB_LED_LINK_MSX.zip下载(8.69KB)
相关资料（波兰语哦，有兴趣的朋友请自己用翻译软件看个大概）：
https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2962035.html
https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic562073.html
（原文刊登于EDN姊妹网站elektroda.pl，参考链接： Minimalny zestaw do mrugania diodą w rytm muzyki，由Franklin Zhao编译。）
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