电子装置设计.docx

电子装置设计.docx

《电子装置设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子装置设计.docx（10页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

电子装置设计

电子装置设计报告

题目：

红外线无线扬声器

专业：

电气工程及其自动化1406班

姓名：

曹雁鸣

学号：

140301606

时间：

一、设计任务

通过使用适用于声音信号的集成运放芯片和A/D，D/A转换器等电子器件，完成对声音信号的采集，红外无线传输和红外接收以及声音信号的放大和播放等功能。

二、设计条件

本设计的实验条件基于普通实验室场地，并适宜于近间隔传输等小型场合。

三、设计要求

要求完成对声音的采集放大并可以通过红外线无线短间隔传输的根本功能。

四、设计内容

1．电路原理图

〔1〕声-电转换模块的设计

用麦克风、话筒、或蓝牙均可将声音信号转换为电信号，为了方便起见我们选用音频插孔线路输入声音信号，将转换后的声音信号送入发射电路进展放大处理。

〔2〕发射电路设计

红外线发射电路：

下列图是红外线发射电路，图中的MIC是一种常用的动圈式话筒，其输出阻抗为20000〔高阻动圈式话筒〕。

话筒的输出加到运放IC1的反相端进展信号放大。

这里仅用了一级放大器。

为了获得足够的增益，其反应电阻Rf用的很大〔可到10MΩ〕，所以其运放的增益AV＝10^7／2×10^3＝5×103〔74dB〕。

图1发射电路

为了增大接收间隔，应增加图2电路的发射能量，只要增加一级简单的功率放大器，同时推动7支红外发射管〔或更多的〕，即可增大发射能量、扩大接收间隔。

为了减轻IC2－2的输出鼓励信号，将未级用的CD40106斯米特触发器并联使用。

如下列图所示：

图2

〔3〕接收电路设计

图3接收电路

通过红外承受管承受从发送端传来的信号，并转化为电信号接入放大电路中，然后经0.01uF的电容滤除直流信号后由电位器和LM386运放共同作用实现信号的放大，调节电位器的大小可以实现对增益大小的调节，最后再经过喇叭将电信号转化为声信号，播放出音乐信号的音乐。

LM386引脚如图4所示。

图4LM386引脚图

图中引脚2为反相输入端，3为同相输入端，引脚5为输出端；引脚6和4分别为电源和地；引脚1和8为电压增益设定端。

假如在对增益要求不高时它可直接去掉，此时的增益内置为20.

LM386电路原理如图5所示

图5LM386电路原理图

图6LM386电路内部原理图

LM386内部电路原理图如图6所示。

与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路。

第一级为差分放大电路，T1和T3、T2和T4分别构成复合管，作为差分放大电路的放大管；T5和T6组成镜像电流源作为T1和T2的有源负载；T3和T4信号从管的基极输入，从T2管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。

使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益。

第二级为共射放大电路，T7为放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。

第三级中的T8和T9管复合成PNP型管，与NPN型管T10构成准互补输出级。

二极管D1和D2为输出级提供适宜的偏置电压，可以消除交越失真。

引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端。

电路由单电源供电，故为OTL电路。

输出端〔引脚5〕应外接输出电容后再接负载。

电阻R7从输出端连接到T2的发射极，形成反应通路，并与R5和R6构成反应网络，从而引入了深度电压串联负反应，使整个电路具有稳定的电压增益。

LM386小功率音频放大器是美国国家半导体公司消费的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。

为使外围元件最少,电压增益内置为20，但在1脚和8脚之间增加一个外界电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至200.输入端以地位为参考，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，使得LM386特别适用于电池供电的场合。

〔4〕电-声转换模块的设计

用扬声器、喇叭或耳机将电信号转换为声音信号，实际搭线时我们用的是耳机，将听筒的那端接在接收模块后面。

使用A/D转换器和D/A转换器来实现模拟信号转化为数字信号进展信号的传播，在接收之后再转换成模拟信号，可以到达对声音信号放大高保真的效果。

2．计算与仿真分析

从信号发生器产生2000Hz,500mv的正弦波波信号输入发射模块中，经过调节得到较为清楚的调制后的输出波形，可能是由于室内其他红外线的干扰，经接收模块解调后的波形类似正弦波，理论上应该是得到标准的正弦波。

3．元器件清单

麦克风，集成运放芯片LM386，红外线发射接收装置，喇叭，一些电容，电阻。

4．调试流程

1、器件引脚判断

（1）红外发光二极管极性判断

长引脚为正极，短引脚为负极。

内部电极较宽较大。

（2）红外接收二极管极性判断

常见的红外接收二极管外观颜色呈黑色。

识别引脚时，面对受光窗口，从左至右，分别为正极和负极。

另外，在红外接收二极管的管体顶端有一个小斜切平面，通常带有此斜切平面一端的引脚为负极，另一端为正极。

（3）三极管电极判断

三极管引脚如图6所示。

图7三极管引脚

手拿三极管，平面对准自己，从左向右数依次为e，b，c，即发射极、基极、集电极。

（4）音频线插头、插孔电极判断

TRS〔大三芯〕，用于平衡信号〔此时功能与卡农插一样〕，或者用于不平衡的立体声信号，比方耳机。

TS〔大二芯〕，用于单声道信号。

2、发射电路的安装

先在一块电路板上安装发射局部的器件，找到图中所需元件【电容C1（10uF）、

电阻R1（43K）、R2〔13K〕、R3〔5K〕、VD1、VD2、VT1】分辨清楚三极管VT1的引脚为基极〔b〕，集电极〔c〕，发射极〔e〕以及红外管的正负端。

然后，按照发射电路图焊接连线，电源与音频输入保持适当间隔，接线时，裸露的线不要靠在一起以免造成短接，接线时线要横平竖直。

3、接收电路的安装

再在另一电路板上安装接收局部的器件，同样找到图中所需元件，按照接收电路图焊接连线，注意电容的正负端，音频放大集成电路各引脚所接器件，注意不要弄错了引脚位置，接线时同样注意裸露的线不要靠在一起以免造成短接，接线时仍然要横平竖直。

设计框图如图1所示。

图8设计框图

音频信号红外转发器有发射和接收两局部构成，发射和接收局部均由12V稳压电源供电。

音频信号加在输入端上,经放大电路放大，进展一级放大后驱动红外线发射二极管，使其对音频信号的幅度大小同步调制，转变为红外信号发送出去。

当被音频信号调制的红外光照射到红外接收管外表时，接收管将接收的经声音调制的红外光信号转换成电信号，即在接收管两端产生一个与音频信号变化规律一样的电信号，该信号经过音频放大集成电路驱动扬声器发声。

（1）调节工作台上的两个直流稳压电源，一个调节为12V,一个调节为6V。

将制作好的实物的发射局部接电源的两根导线接在电源为12V的正负极两端，将接收接电源的两根导线接在电源为6V的正负极两端，并将做成的实物A和B代表的导线接至收音机耳机的两根信号引出线上，以在A和B两端最先产生音频信号，在发射局部线路板的耳机插口处塞上耳机。

（2）用手机照明灯照射两个红外发射二极管看发射管是否发光。

（3）按这样连接好线路后，先使发射管和接收管靠近，调频收音机，看是否能通过耳机听到明晰的声音；然后将发射管和接收管逐渐远离左右，假设仍能清楚的听到声音却不失真，证明可以接收到红外信号。

（4）接收局部只要安装无误，不需调试即可工作。

此外应保证红外发射管的辐射角一般在60度左右，所以安装时要使它们的辐射要有一局部重迭,以实现转发间隔不小于3m。

（5）假如听不到声音首先应检查电路是否接错，假如接错应进展拆焊，然后根据原理图将焊错的元器件正确的焊接到电路板上,同时应注意二极管的正负极有没有接反，三极管的各个管脚有没有接错等，然后用万用表逐个认真细致的检测各焊点的电流情况，看有没有出现虚焊和元器件损坏现象。

注意焊接时不能将芯片插入LM386，焊接好调试前再插入，以免焊接时损坏内部功能。

调试的过程中还发现，在使用该音频信号红外转发器时最好将日光灯关闭，否那么可能会有干扰杂音出现。

五、设计总结

对这一设计，使我理解音频红外转发器发射局部与接收局部的工作原理。

当伴音信号加载发射器两端时，经耦合电容的隔直作用后会在三极管的基极加上一组和音频信号一样变化的电流，再由三极管的放大作用，驱动两红外发光管。

使其对音频信号的幅度大小同步调制，转变为红外信号发送出去。

经调制的红外信号首先被红外光敏管接收并转化为变化规律和音频信号一样的电信号，相当于经过耦合电容隔直作用后，再由LM386放大后再由路解调并复原为音频信号。

进一步搞清楚了三极管中功率管的作用和音频放大集成电路LM386的作用。

六、设计参考资料

[1]华成英童诗白.模拟电子技术根底[M].北京：

高等教育出版社，2006.

[2]阎石.数字电子技术根底[M].北京：

高等教育出版社，2006.