課程設(shè)計最終版本

1、 電子技術(shù)課程設(shè)計電 子 技 術(shù)課 程 設(shè) 計成績評定表設(shè)計課題 ： 雙工對講機 學(xué)院名稱 ： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級 ： 測控1404 學(xué)生姓名 ： 呂鵬 學(xué) 號 ： 201423030415 指導(dǎo)教師 ： 高云婷、王艷 設(shè)計地點 ： 31-521 設(shè)計時間 ： 2016-7-72016-7-15 指導(dǎo)教師意見：成績: 簽名： 年 月 日 電 子 技 術(shù)課 程 設(shè) 計課程設(shè)計名稱： 雙工對講機 專 業(yè) 班 級 ： 測控1404 學(xué) 生 姓 名 ： 呂鵬 學(xué) 號 ： 201423030415 指 導(dǎo) 教 師 ： 高云婷、王艷 課程設(shè)計地點： 31-521 課程設(shè)計時間： 2016-7-7201

2、6-7-15 電子技術(shù) 課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名呂鵬專業(yè)班級測控1404學(xué)號201423030415題 目雙工對講機課題性質(zhì)工程設(shè)計課題來源自擬指導(dǎo)教師高云婷、王艷主要內(nèi)容（參數(shù)） 元件采用集成運放和集成功放及電阻、電容等，實現(xiàn)甲、乙雙方異地有線通話對講功能； 用揚聲器兼作話筒和啦叭，雙向?qū)χv，互不影響； 電源電壓選用+9V，輸出功率05W，工作可靠，效果良好； 設(shè)計電路所需的直流穩(wěn)壓電源（即+9V電源）；任務(wù)要求（進(jìn)度）第1-2天：熟悉課程設(shè)計任務(wù)及要求，查閱技術(shù)資料，確定設(shè)計方案。第3-4天：按照確定的方案設(shè)計單元電路。要求畫出單元電路圖，元件及元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設(shè)計要有詳細(xì)

3、論述。第5-6天：撰寫課程設(shè)計報告。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、文理流暢、格式規(guī)范、方案合理、設(shè)計正確，篇幅合理。主要參考資料1 康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）（第5版）M北京：高等教育出版社，20042 閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第5版）M北京：高等教育出版社，20063 陳光明.電子技術(shù)書課程設(shè)計與綜合實訓(xùn)M北京航空航天出版社. 2007審查意見系（教研室）主任簽字： 年 月 日 目錄一 設(shè)計任務(wù)與要求41.1雙工對講機介紹41.2設(shè)計任務(wù)與要求4二 方案設(shè)計與分析論證52.1設(shè)計分析52.2方案的分析與比較52.3方案的選擇7三 單元電路的設(shè)計73.1前置放大電路的設(shè)計73.2聲電轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計

4、103.3功率放大電路的設(shè)計113.4流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計12四 整機電路圖134.1總原理圖134.2元件清單15五 課程設(shè)計心得體會16參考文獻(xiàn):17一 設(shè)計任務(wù)與要求 1.1雙工對講機介紹 雙工對講機是指使用雙方可以同時講話，而不用互相通過開關(guān)切換來一聽一講。雙工對講機主要應(yīng)用于對音頻信號的功率放大，整個電路主要由穩(wěn)壓電源、前置放大器、功率放大器、共三部分構(gòu)成。穩(wěn)壓電源主要是為前置放大器、功率放大器提供穩(wěn)定的直流電源；前置放大器主要是電壓的放大；功率放大器實現(xiàn)電流、電壓的放大；設(shè)計的電路結(jié)構(gòu)簡潔、實用，充分利用到了集成功放的優(yōu)良性能。聲電轉(zhuǎn)換電路功率放大器前置放大器功率放大器直流電源電路聲

5、電轉(zhuǎn)換電路前置放大器甲乙1.2設(shè)計任務(wù)與要求 元件采用集成運放和集成功放及電阻、電容等，實現(xiàn)甲、乙雙方異地有線通話對講功能； 用揚聲器兼作話筒和啦叭，雙向?qū)χv，互不影響； 電源電壓選用+9V，輸出功率05W，工作可靠，效果良好； 設(shè)計電路所需的直流穩(wěn)壓電源（即+9V電源）。二 方案設(shè)計與分析論證2.1設(shè)計分析設(shè)計主要采用揚聲器兼作話筒和喇叭作為人音頻信號的采集接受轉(zhuǎn)換裝置，集成運放及電阻、電容等構(gòu)成對微弱聲音信號的前置放大電路，對信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯?，再由集成功放及電阻、電容等?gòu)成功率放大電路對經(jīng)前置放大的音頻信號進(jìn)行功率放大，然后推動揚聲器工作，從而實現(xiàn)異地有線通話。直流穩(wěn)壓電源部分為整個功放

6、電路提供電量。2.2方案的分析與比較方案一：用電橋構(gòu)成測量電路，對由揚聲器產(chǎn)生的微弱信號進(jìn)行測量，然后經(jīng)過集成運放UA741進(jìn)行電壓放大，然后再經(jīng)集成運放386D進(jìn)行功率放大，推動揚聲器工作。但是，這個電路的設(shè)計雖然考慮到了所有設(shè)計要求，符合了要求，電路結(jié)構(gòu)也比較簡單，但是這個方案有幾個缺陷：一個是用揚聲器兼作話筒和喇叭，理論上是可以實現(xiàn)的，但實際中實現(xiàn)可能性不高，一般的揚聲器感應(yīng)聲音信號的靈敏度不是非常高的，一般達(dá)不到比較理想的效果；其次是對揚聲器中的微弱信號用電橋進(jìn)行測量要求電橋要達(dá)到平衡，這在一般的現(xiàn)實電路板制作中很難以實現(xiàn)；再者是該電路中兩個揚聲器在同一回路中，一邊的聲音信號對另一邊都

7、會產(chǎn)生影響，這是該電路的極大缺陷。考慮到這么多的原因，這個方案不適合采用。 方案二：考慮到方案一的缺陷，決定將用揚聲器兼作話筒和喇叭改為用駐極話筒充當(dāng)話筒，揚聲器制作喇叭，使用四條線來連接兩個對講機。設(shè)計思路如圖所示，任何時候都可在A至B和B至A兩個方向上同時進(jìn)行信息的傳輸。A方利用聲音傳感器MIC A將語音轉(zhuǎn)換成電信號，然后經(jīng)音頻功率放大器A把電信號傳送至B方，揚聲器B將電信號轉(zhuǎn)換成聲音信號使B方得以接收。與此同時，B方可利用MIC B將語音信號傳送給音頻功率放大器B，再由揚聲器A輸出。采用此傳輸方式的對講機，稱為全雙工對講機。運用全雙工通信方式可以使信息的傳輸速度提高一倍，但通信所需的硬件

8、資源增加了好多。這是由于雙方向的通信通路在任何時刻都是導(dǎo)通的，則在A方講話時，信息在經(jīng)音頻功放A傳輸給揚聲器B時，也經(jīng)MIC B和音頻功放B傳輸回?fù)P聲器A，整個對講系統(tǒng)形成了一個閉環(huán)的正反饋，使之不能正常工作。此現(xiàn)象稱為側(cè)音。為防止側(cè)音的出現(xiàn)，在每一通信通路中需增加一套消側(cè)音電路。這樣就可以去除一些側(cè)音。 2.3方案的選擇 綜合以上的分析與論證，本設(shè)計采用方案二，這樣不會產(chǎn)生側(cè)音，并且傳輸信號比較穩(wěn)定。三 單元電路的設(shè)計3.1前置放大電路的設(shè)計既要選擇所需要的音源信號并前置放大到額定電平，又要進(jìn)行各種音質(zhì)控制，以美化音質(zhì)前置放大器是放大電壓，是各種音源設(shè)備和功率放大器之間的鏈接設(shè)備，音源設(shè)備的

9、輸出信號電平都比較低，不能推動功率放大器正常工作，而前置放大器正是起到信號放大的作用。 （1）741通用型集成運放，它是一種具有高開環(huán)增益，高輸入電壓范圍，有內(nèi)部頻率補償，高共模抑制比，有短路保護，不會出現(xiàn)阻塞且便于失調(diào)電壓調(diào)零等特點的高性能集成運放。（2）741的7號引腳和4號引腳為偏置端，接入正負(fù)9V的電源。1號和5號引腳為調(diào)零端。（3）741的兩個輸入端 各接由100K的電阻R7、R9，一方面是配合反饋電阻1M來決定輸出的電壓的表達(dá)式，事實上，由于它們滿足一定比例關(guān)系，增益放大的倍數(shù)是不變的。另一方面，為了保證運算放大器的兩個差動輸入端處于平衡工作狀態(tài)，避免輸入偏流產(chǎn)生附加的差動輸入電壓

10、。（4）采用差動輸入的方式，運算放大器工作于線性區(qū)，線性電路的疊加原理適用于此處，即可求出V1和V2分別作用時VO的結(jié)果，然后利用疊加原理，得出V1和V2同時作用的結(jié)果。（5）D1、D2為輸入保護二極管，限制輸入電壓幅度。（6）R23為滑動變阻器，作用是用來調(diào)節(jié)進(jìn)入音頻功率放大級的信號大小。即調(diào)節(jié)音量大小。（7）放大倍數(shù)為 10倍。3.2聲電轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計電橋電路如上圖所示，麥克風(fēng)與電阻R4（10k），R5（10k）,R16(8)組成電橋電路。由于電橋電阻遠(yuǎn)小于差動放大器的輸入電阻， 故差動放大器對電橋的負(fù)載效應(yīng)可以不考慮。電橋的輸出電壓V2V1 （式1） ,式中R/R（式2），R是麥克風(fēng)部講

11、話時的等效電阻（8），R是對準(zhǔn)揚聲器講話時的電阻變化量。當(dāng)R很小，即很小時，V2V1V3/4（式3）可見差動放大器的輸出信號與揚聲器電阻相對變化率成正比。當(dāng)自方對準(zhǔn)揚聲器講話時，R0，電橋失去平衡，V2V10，該信號經(jīng)過前置放大電路電壓放大，再經(jīng)音頻功率放大，傳輸?shù)綄Ψ綋P聲器去，即對方就可聽見自方的講話聲音。因此此時，對方?jīng)]有對準(zhǔn)揚聲器講話，故對方R0，電橋輸出信號為零，或者說對方的差動放大器輸出信號為零，所以不會干擾自方講話。反之亦然，這就實現(xiàn)了雙工對講互不影響的作用。圖中揚聲器兼作話筒和喇叭。R1的1K電阻以及+12V電源是用來給麥克風(fēng)提供合適的偏置電壓的。3.3功率放大電路的設(shè)計如上圖所

12、示為簡單音頻放大電路，使用集成運放LM324AD構(gòu)成的音頻放大器，其工作穩(wěn)定，易于加負(fù)反饋，所示很容易獲得均衡特性，另外，在各頻道之間串音干擾小，也很容易進(jìn)行多頻道的輸入混合。其電路采用單電源供電方式，因為交流放大器不存在信號的直流電平問題，因而這種供電方式是可取的。該電路中，音頻信號通過耦合電容C3和電阻R21送入，LM324的反相輸入端。由圖可知，電路中對直流分量引入了100%的負(fù)反饋（C3對直流分量相當(dāng)于開路），所以對失調(diào)電壓無放大作用。該電路的電壓放大倍數(shù)為：Av=-R26/R21=-1000（即60dB）。但應(yīng)強調(diào)指出的是：R26、R21和電容C3具有低頻衰減和相移作用，當(dāng)信號頻率較

13、低時，可適當(dāng)增大電容C3的容量。3.4直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計 直流穩(wěn)壓電壓設(shè)計分為變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓四部分。如上圖所示，直流穩(wěn)壓電源電路有220v變壓器，整流橋，濾波電容C3和C4和LM7809CT集成穩(wěn)壓芯片組成。220V交流電經(jīng)過變壓器降壓后和橋式整流濾波后得到脈動的直流電壓，再通過LM7809CT處理后得到波動幅度較小的直流穩(wěn)定電壓+9V。（1）變壓是采用電源變壓器將電網(wǎng)220V，50Hz交流電經(jīng)過降壓后送到整流電路。 （2）整流電路采用單相橋式整流電路，整流橋選用的是二極管。 （3）濾波：由于本電路為小功率所以用電容輸入時濾波。 （4）穩(wěn)壓電路用LM7809T，LM7809T是正輸出

14、電壓為9v的穩(wěn)壓器。四 整機電路圖4.1總原理圖 通常是按信號的流向，整機采用左進(jìn)右出的規(guī)律放置各電路，由各電路上級輸出作為輸入，輸出作為下級電路的輸入使用。對講機總原理圖。如下圖所示4.2元件清單元件序號型號主要參數(shù)數(shù)量備注U1,U2741741N2功率放大器U3A,U4ALM324ADCASE751A2集成運放D1,D2,D5,D6DIODE_VIRTUALDIODE_VIRTUAL4二極管R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9,R10R11,R12,R13,R14R15,R16,R17,R18R19,R20,R21,R22R23,R24,R25,R26R27RES.27電阻

15、C1,C2,C3,C4C10uf，100nf4電容XLV1,XLV3MICmicrophone2麥克風(fēng)XLV2,XLV4speakerspeaker2揚聲器五 課程設(shè)計心得體會 通過這次課程設(shè)計體會到了掌握專業(yè)技能的重要性，作為一名電子工程的學(xué)生， 如果不能運用所學(xué)理論知識和專業(yè)技能通過時間培養(yǎng)自我的動手實踐能力，那么學(xué)習(xí)就會處處碰壁，讓你感覺無所適從，這時候你才會發(fā)現(xiàn)其實在校園培養(yǎng)自己的實操動手能力和學(xué)好專業(yè)理論知識和技能的重要性。 在設(shè)計過程中我們也會發(fā)現(xiàn)放多存在的問題，由于課本上的知識太多，平時課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運用各個元件的功能。該設(shè)計的硬件制作需要用到各方面的電子技術(shù)知識，本設(shè)計不僅需要對專業(yè)知識要較深的理解，同時還需要有嚴(yán)密的邏輯思維判斷能力，這些都是我們需要好好學(xué)習(xí)和總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)的。通過實踐與學(xué)習(xí)，我認(rèn)為要學(xué)好模擬電子技術(shù)這門課程，不僅要學(xué)習(xí)理解好課本基礎(chǔ)知識，更重要的是要通過動手實踐，拓寬思維，增強和鞏固創(chuàng)造能力。在理論中能成立的問題