電子裝置設(shè)計(jì)

1、電子裝置設(shè)計(jì)報(bào)告題目：紅外線無(wú)線揚(yáng)聲器專(zhuān)業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化1406 班姓名：曹雁鳴學(xué)號(hào)：140301606時(shí)間：一、設(shè)計(jì)任務(wù)通過(guò)使用適用于聲音信號(hào)的集成運(yùn)放芯片和A/D，D/A 轉(zhuǎn)換器等電子器件，完成對(duì)聲音信號(hào)的采集， 紅外無(wú)線傳輸和紅外接收以及聲音信號(hào)的放大和播放等功能。二、設(shè)計(jì)條件本設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)條件基于普通實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地，并適宜于近距離傳輸?shù)刃⌒蛨?chǎng)合。三、設(shè)計(jì)要求要求完成對(duì)聲音的采集放大并能夠通過(guò)紅外線無(wú)線短距離傳輸?shù)幕竟δ?。四、設(shè)計(jì)內(nèi)容1電路原理圖（1）聲 - 電轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì)用麥克風(fēng)、話筒、或藍(lán)牙均可將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，為了方便起見(jiàn)我們選用音頻插孔線路輸入聲音信號(hào)，將轉(zhuǎn)換后的聲音信

2、號(hào)送入發(fā)射電路進(jìn)行放大處理。（2）發(fā)射電路設(shè)計(jì)紅外線發(fā)射電路：下圖是紅外線發(fā)射電路，圖中的MIC是一種常用的動(dòng)圈式話筒，其輸出阻抗為20000（高阻動(dòng)圈式話筒）。話筒的輸出加到運(yùn)放IC1 的反相端進(jìn)行信號(hào)放大。 這里僅用了一級(jí)放大器。 為了獲得足夠的增益，其反饋電阻 Rf 用的很大（可到10M），所以其運(yùn)放的增益AV 107 2×103 5×103（ 74dB）。圖 1 發(fā)射電路為了增大接收距離，應(yīng)增加圖 2 電路的發(fā)射能量，只要增加一級(jí)簡(jiǎn)單的功率放大器，同時(shí)推動(dòng) 7 支紅外發(fā)射管（或更多的） ，即可增大發(fā)射能量、擴(kuò)大接收距離。為了減輕 IC22 的輸出激勵(lì)信號(hào)，將未級(jí)用的

3、 CD40106斯米特觸發(fā)器并聯(lián)使用。如下圖所示：圖 2（3）接收電路設(shè)計(jì)圖 3 接收電路通過(guò)紅外接受管接受從發(fā)送端傳來(lái)的信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)接入放大電路中，然后經(jīng) 0.01uF 的電容濾除直流信號(hào)后由電位器和LM386運(yùn)放共同作用實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大，調(diào)節(jié)電位器的大小可以實(shí)現(xiàn)對(duì)增益大小的調(diào)節(jié)，最后再經(jīng)過(guò)喇叭將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲信號(hào)，播放出音樂(lè)信號(hào)的音樂(lè)。LM386引腳如圖 4 所示。圖 4 LM386 引腳圖圖中引腳 2 為反相輸入端， 3 為同相輸入端，引腳5 為輸出端；引腳6 和 4分別為電源和地； 引腳 1 和 8 為電壓增益設(shè)定端。 如果在對(duì)增益要求不高時(shí)它可直接去掉，此時(shí)的增益內(nèi)置為20.L

4、M386電路原理如圖 5 所示圖 5LM386 電路原理圖6增益設(shè)置電源I1R3I接旁路817T10電路R4R5R6R7D3反相T15同相輸入T2輸出輸入D22T3T43T8T5T7T9R1T6R7R24 地圖 6LM386 電路內(nèi)部原理圖LM386內(nèi)部電路原理圖如圖6 所示。與通用型集成運(yùn)放相類(lèi)似，它是一個(gè)三級(jí)放大電路。第一級(jí)為差分放大電路， T1 和 T3、T2 和 T4 分別構(gòu)成復(fù)合管，作為差分放大電路的放大管； T5 和 T6 組成鏡像電流源作為 T1 和 T2 的有源負(fù)載； T3 和 T4 信號(hào)從管的基極輸入，從 T2 管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸出差分電路。使用鏡像電流源作為差

5、分放大電路有源負(fù)載， 可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。第二級(jí)為共射放大電路，T7 為放大管，恒流源作有源負(fù)載，以增大放大倍數(shù)。第三級(jí)中的 T8 和 T9 管復(fù)合成 PNP型管，與 NPN型管 T10構(gòu)成準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)。二極管 D1和 D2 為輸出級(jí)提供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。引腳 2 為反相輸入端，引腳 3 為同相輸入端。電路由單電源供電， 故為 OTL電路。輸出端（引腳 5）應(yīng)外接輸出電容后再接負(fù)載。電阻 R7 從輸出端連接到 T2 的發(fā)射極，形成反饋通路， 并與 R5和 R6構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，從而引入了深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使整個(gè)電路具有穩(wěn)定的電壓增益。LM386小功率

6、音頻放大器是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品。為使外圍元件最少, 電壓增益內(nèi)置為20，但在 1 腳和 8腳之間增加一個(gè)外界電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至200. 輸入端以地位為參考， 同時(shí)輸出端被自動(dòng)偏置到電源電壓的一半，在 6V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mW，使得 LM386特別適用于電池供電的場(chǎng)合。（4） 電- 聲轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì)用揚(yáng)聲器、喇叭或耳機(jī)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲音信號(hào)，實(shí)際搭線時(shí)我們用的是耳機(jī)，將聽(tīng)筒的那端接在接收模塊后面。使用 A/D 轉(zhuǎn)換器和 D/A 轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信號(hào)的傳播，在接收之后再轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，可以

7、達(dá)到對(duì)聲音信號(hào)放大高保真的效果。2計(jì)算與仿真分析從信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生2000Hz,500mv的正弦波波信號(hào)輸入發(fā)射模塊中，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)得到較為清楚的調(diào)制后的輸出波形，可能是由于室內(nèi)其他紅外線的干擾，經(jīng)接收模塊解調(diào)后的波形類(lèi)似正弦波，理論上應(yīng)該是得到標(biāo)準(zhǔn)的正弦波。3元器件清單麥克風(fēng)，集成運(yùn)放芯片LM386，紅外線發(fā)射接收裝置，喇叭，一些電容，電阻。4調(diào)試流程1、器件引腳判斷(1) 紅外發(fā)光二極管極性判斷長(zhǎng)引腳為正極，短引腳為負(fù)極。內(nèi)部電極較寬較大。(2) 紅外接收二極管極性判斷常見(jiàn)的紅外接收二極管外觀顏色呈黑色。識(shí)別引腳時(shí)， 面對(duì)受光窗口， 從左至右，分別為正極和負(fù)極。 另外，在紅外接收二極管的管體頂端

8、有一個(gè)小斜切平面，通常帶有此斜切平面一端的引腳為負(fù)極，另一端為正極。(3) 三極管電極判斷三極管引腳如圖 6 所示。圖 7 三極管引腳手拿三極管，平面對(duì)準(zhǔn)自己，從左向右數(shù)依次為 e，b，c，即發(fā)射極、基極、集電極。(4) 音頻線插頭、插孔電極判斷TRS（大三芯），用于平衡信號(hào)（此時(shí)功能與卡農(nóng)插一樣） ，或者用于不平衡的立體聲信號(hào)，比如耳機(jī)。 TS（大二芯），用于單聲道信號(hào)。2、發(fā)射電路的安裝先在一塊電路板上安裝發(fā)射部分的器件，找到圖中所需元件【電容 C1(10uF) 、電阻 R1(43K) 、R2（ 13K）、R3（5K）、VD1、 VD2、VT1】分辨清楚三極管 VT1 的引腳為基極（ b）

9、，集電極（ c），發(fā)射極（ e）以及紅外管的正負(fù)端。然后，按照發(fā)射電路圖焊接連線， 電源與音頻輸入保持適當(dāng)距離， 接線時(shí)，裸露的線不要靠在一起以免造成短接，接線時(shí)線要橫平豎直。3、接收電路的安裝再在另一電路板上安裝接收部分的器件， 同樣找到圖中所需元件， 按照接收電路圖焊接連線， 注意電容的正負(fù)端， 音頻放大集成電路各引腳所接器件， 注意不要弄錯(cuò)了引腳位置， 接線時(shí)同樣注意裸露的線不要靠在一起以免造成短接， 接線時(shí)仍然要橫平豎直。5. 設(shè)計(jì)和使用說(shuō)明設(shè)計(jì)框圖如圖 1 所示。音頻信號(hào)輸入放大電路紅外發(fā)射管音頻信號(hào)輸出音頻放大集成電路紅外接收管圖 8 設(shè)計(jì)框圖音頻信號(hào)紅外轉(zhuǎn)發(fā)器有發(fā)射和接收兩部分構(gòu)

10、成，發(fā)射和接收部分均由12V穩(wěn)壓電源供電。音頻信號(hào)加在輸入端上 , 經(jīng)放大電路放大，進(jìn)行一級(jí)放大后驅(qū)動(dòng)紅外線發(fā)射二極管，使其對(duì)音頻信號(hào)的幅度大小同步調(diào)制，轉(zhuǎn)變?yōu)榧t外信號(hào)發(fā)送出去。當(dāng)被音頻信號(hào)調(diào)制的紅外光照射到紅外接收管表面時(shí)，接收管將接收的經(jīng)聲音調(diào)制的紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)， 即在接收管兩端產(chǎn)生一個(gè)與音頻信號(hào)變化規(guī)律相同的電信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)音頻放大集成電路驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。(1) 調(diào)節(jié)工作臺(tái)上的兩個(gè)直流穩(wěn)壓電源，一個(gè)調(diào)節(jié)為12V,一個(gè)調(diào)節(jié)為 6V。將制作好的實(shí)物的發(fā)射部分接電源的兩根導(dǎo)線接在電源為12V 的正負(fù)極兩端，將接收接電源的兩根導(dǎo)線接在電源為6V 的正負(fù)極兩端，并將做成的實(shí)物A和 B 代

11、表的導(dǎo)線接至收音機(jī)耳機(jī)的兩根信號(hào)引出線上， 以在 A 和 B 兩端最先產(chǎn)生音頻信號(hào)，在發(fā)射部分線路板的耳機(jī)插口處塞上耳機(jī)。(2) 用手機(jī)照明燈照射兩個(gè)紅外發(fā)射二極管看發(fā)射管是否發(fā)光。(3) 按這樣連接好線路后，先使發(fā)射管和接收管靠近，調(diào)頻收音機(jī)，看是否能通過(guò)耳機(jī)聽(tīng)到清晰的聲音； 然后將發(fā)射管和接收管逐漸遠(yuǎn)離左右， 若仍能清楚的聽(tīng)到聲音卻不失真，證明能夠接收到紅外信號(hào)。(4) 接收部分只要安裝無(wú)誤，不需調(diào)試即可工作。此外應(yīng)保證紅外發(fā)射管的輻射角一般在 60 度左右，所以安裝時(shí)要使它們的輻射要有一部分重迭 , 以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)距離不小于 3m。(5) 如果聽(tīng)不到聲音首先應(yīng)檢查電路是否接錯(cuò)，如果接錯(cuò)應(yīng)進(jìn)行

12、拆焊，然后根據(jù)原理圖將焊錯(cuò)的元器件正確的焊接到電路板上 , 同時(shí)應(yīng)注意二極管的正負(fù)極有沒(méi)有接反， 三極管的各個(gè)管腳有沒(méi)有接錯(cuò)等， 然后用萬(wàn)用表逐個(gè)認(rèn)真細(xì)致的檢測(cè)各焊點(diǎn)的電流情況， 看有沒(méi)有出現(xiàn)虛焊和元器件損壞現(xiàn)象。 注意焊接時(shí)不能將芯片插入 LM386，焊接好調(diào)試前再插入，以免焊接時(shí)損壞內(nèi)部功能。調(diào)試的過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)，在使用該音頻信號(hào)紅外轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)最好將日光燈關(guān)閉， 否則可能會(huì)有干擾雜音出現(xiàn)。五、設(shè)計(jì)總結(jié)對(duì)這一設(shè)計(jì)，使我了解音頻紅外轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)射部分與接收部分的工作原理。 當(dāng)伴音信號(hào)加載發(fā)射器兩端時(shí)， 經(jīng)耦合電容的隔直作用后會(huì)在三極管的基極加上一組和音頻信號(hào)一樣變化的電流， 再由三極管的放大作用， 驅(qū)動(dòng)兩紅外發(fā)光管。 使其對(duì)音頻信號(hào)的幅度大小同步調(diào)制， 轉(zhuǎn)變?yōu)榧t外信號(hào)發(fā)送出去。 經(jīng)調(diào)制的紅外信號(hào)