雙工對講機課設報告

1、電子裝置設計報告雙工對講機 專業(yè)： 姓名： 學號： 時間： 目 錄 一、設計任務與要求-2 二、設計內容-2 三、設計總結-11 四、設計參考資料-12 一.設計任務與要求 元件采用集成運放和集成功放及電阻、電容等，實現甲、乙雙方異地有線通話對講功能； 1)用揚聲器兼作話筒和啦叭，雙向對講，互不影響； 2)電源電壓選用+9V，輸出功率05W，工作可靠，效果良好；3)設計電路所需的直流穩(wěn)壓電源（即+9V電源）；二設計內容 2.方案論證： 2.1設計原理： 本設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換裝置，集成運放及電阻、電容等構成對微弱聲音信號的前置放大電路，對信號進行適當的放

2、大，再由集成功放及電阻、電容等構成功率放大電路對經前置放大的音頻信號進行功率放大，然后推動揚聲器工作，從而實現異地有線通話。本雙工對講機的設計框圖如下：聲電轉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電轉換電路前置放大器甲乙 圖2-1 對講機設計框圖2.2方案選擇： 2.2.1方案一： 采用電橋構成測量電路，對由揚聲器產生的微弱信號進行測量，然后經過集成運放UA741進行電壓放大，然后再經集成運放386D進行功率放大，推動揚聲器工作。電路圖設計如附錄圖一所示。 圖2-1-1 方案一原理圖 該電路的設計雖然考慮到了所有設計要求，電路結構也比較簡單，但是此方案有三個缺陷：一是用揚聲器兼作話

3、筒和喇叭，在理論上可行，但實際中實現可能性不高，一般的揚聲器感應聲音信號的靈敏度不是很高，一般達不到比較理想的效果；二是對揚聲器中的微弱信號用電橋進行測量要求電橋要達到平衡，這在一般的電路板制作中比較難以實現；三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會產生影響，這是該電路的最大缺陷。考慮到上述原因，該方案不適合采用。 2.2.2方案二： 考慮到上述方案的缺陷，決定將用揚聲器兼作話筒和喇叭改為用駐極話筒充當話筒，揚聲器制作喇叭，通過下面的電路來實現： 圖2 -2-2 方案二原理圖3.過程設計論述： 3.1設計方案詳細描述： 本設計采用方案二，具體過程如下： 考慮到實際狀況，用

4、話筒作為聲音信號的接受和轉換裝置，然后通過集成運放對話筒中微弱的電信號進行功率放大，最后由揚聲器將放大后的電信號轉化為聲音信號輸出，從而實現甲乙雙方的短距離通話，這只是實現了“單工”對講，即有一方只能說而另一方只能聽。 接下來，再做以同樣的“單工”對講機，然后把它與第一個單工對講機的話筒端與揚聲器端對調。這樣雙工對講機就大體實現了，在用兩個單刀雙擲開關對其進行控制，便可實現甲乙雙方的短距離有線通信了，雙方間可同時通話互不干擾。 3.2元器件選擇： 3.2.1話筒選擇：本設計采用駐極話筒，因為駐極體話筒具有體積小、結構簡單、電聲性能好、價格低的特點，廣泛用于盒式錄音機、無線話筒及聲控等電路中。屬

5、于最常用的電容話筒。由于輸入和輸出阻抗很高，所以要在這種話筒外殼內設置一個場效應管作為阻抗轉換器，為此駐極體電容式話筒在工作時需要直流工作電壓。 駐極體話筒與電路的接法有兩種：源極輸出與漏極輸出。源極輸出類似晶體三極管的射極輸出。需用三根引出線。漏極D接電源正極。源極S與地之間接一電阻Rs來提供源極電壓，信號由源極經電容C輸出。編織線接地起屏蔽作用。源極輸出的輸出阻抗小于2k，電路比較穩(wěn)定，動態(tài)范圍大。但輸出信號比漏極輸出小。漏極輸出類似晶體三極管的共發(fā)射極放入。只需兩根引出線。漏極D與電源正極間接一漏極電阻RD，信號由漏極D經電容C輸出。源極S與編織線一起接地。漏極輸出有電壓增益，因而話筒靈

6、敏度比源極輸出時要高，但電路動態(tài)范圍略小。Rs和RD的大小要根據電源電壓大小來決定。一般可在2251k間選用。例如電源電壓為6V時，Rs為47k，RD為2。2k。圖3輸出電路中，若電源為正極接地時，只須將D、S對換一下，仍可成為源、漏極輸出。一聲控電路前置放大級中駐極體話筒的源極輸出和漏極輸出的兩種不同的接法，最后要說明一點，不管是源極輸出或漏極輸出，駐極體話筒必須提供直流電壓才能工作，因為它內部裝有場效應管。 圖3-2-1 駐極話筒接線圖 由上述分析并會結合本次設計對講機的性能要求：駐極話筒采用漏極輸出接法，以后的較高的電壓增益。（即接法2） 3.2.2集成運放選擇： 集成運放選用386D，

7、因為386D音頻功率放大器主要用于低電壓消費類產品。為使外圍元件最少，電壓增益內置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接的電阻和電容，便可將電壓增益調至任意值，直至200.輸入端以地為參考，同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半。在6 V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mW，使得386D特別適合于電池供電的場合。 386D有如下特點： 1.靜態(tài)功耗低，約為4mA，可用電池供電。 2.電壓增益由20 200可調 3.電源電壓范圍寬,Vcc=412V 4.外圍元件少結合386D的這些優(yōu)點，本次設計集成功放選用386D，因為要使揚聲器正常工作，需要使得功放增益足夠大，所以選用下如圖對386 D進行連接

8、。 3.2.3揚聲器選擇： 揚聲器選用8，0.5W的普通揚聲器 3.2.4其它器件選擇： 剩下的元件主要是電阻和電容，由于本次設計精度要求不高，為減小成本，都選用普通型合適阻值或容值的電阻或電容。 經過上面的描述，完整的電路圖如下： 圖4-2-4 雙工對講機原理圖3.3直流穩(wěn)壓電源設計： 3.3.1設計要求：輸出+9V電壓，輸出功率0.5W，工作可靠，效果良好器件選擇： 3.3.2器件選擇：根據電源的設計要求，選用三端式集成穩(wěn)壓器LM7809CT為電源的核心器件，因為它的主要參數有：輸出直流電壓+9V，輸出電流L：0.1A，M：0.5A，電壓調整率為10mV/V，輸出電阻Ro=0.15,輸入電

9、壓Vi的范圍為1216V。因為一般Vi要比Vo大35V，才能保證集成穩(wěn)壓其工作在線性區(qū)。 變壓器采用n=Ui/U1=220/16=14,輸出16V的交流電壓，整流部分采由四個二極管組成的橋式整流器，濾波電容C1、C3 一般選幾百到幾千微法，這里選用100uF。由于穩(wěn)壓器距離整流濾波電路較遠，輸入端接入電容器C2（數值為0.33uF）用以濾除輸出端的高頻信號，改善電路的暫態(tài)響應。具體電路圖如下： 圖3-3 直流穩(wěn)壓電源電路圖4.結果分析： 4.1 直流穩(wěn)壓電源仿真圖如下： 圖4-1-1 V1與V2的的仿真圖 圖4-1-2 V2和V3的仿真圖 圖4-1-3 V3和Vo的仿真圖 由上面三個電壓的圖形

10、關系并結合直流穩(wěn)壓電源電路圖可知其依次為：變壓、整流、濾波穩(wěn)壓電路，最終使220V/50Hz的交流電變成+9V的直流穩(wěn)壓電，實現了設計要求。4.2雙工對講機: 通過設計的電路原理圖，制作成實物，加上+9V直流電壓，進行調試結果如下： 一個人用駐極話筒講話在一邊講話，另一個人在對面的揚聲器旁聽，只聽見“嗡嗡”的噪音，但若是對著話筒打口哨，揚聲器那邊會傳出清新嘹亮的口哨聲。然后兩人相互對對方打口哨，都能從自己那邊的揚聲器清楚地聽到對方的聲音。出現雙方話語不能相互長達的主要原因可能有兩點：一是人說話時聲音的頻率變化太快，電路來不及感應；二是人正常說話時話筒接收到的聲音信號非常微弱，經運放放大時被噪聲

11、信號干擾。下面為測定的對講機輸出波形曲線： 由圖4-2-14-2-4可知：當輸入信號頻率過（小于20Hz）時，受外界噪聲信號干擾厲害，輸出波形很不穩(wěn)定；當輸出信號大小適中（頻率在201600Hz左右）時，輸出波形沒有失真，能夠精確地放大話筒感應的信號；當頻率過大時，輸出波形出現如圖4-2-3所示的失真情況；但當頻率適中(在此取頻率為300Hz)同時增大信號的電壓幅值時，輸出波形逐漸出現失真，如圖4-2-4所示。因為人的正常聲音在300Hz3400Hz之間，通過波形分析可知該對講機性能不是很理想，需要進一步改進。三設計總結 本次課程設計基本完成了設計的兩大要求：雙工對講機和直流穩(wěn)壓電源。在對講機設計部分重點應用了駐極話筒、集成運放386D和普通的揚聲器這三個核心器件，完成了對聲音信號的轉換、放大和輸出，從原理上實現了對講機的基本功能。在直流穩(wěn)壓電源設計部分中，主要在于三端穩(wěn)壓器件LM7809CT的選擇，通過該器件直接可輸出+9V的直流電，只要保證其工作在線性區(qū)即可。其他器件都是圍繞該器件展開的。 這次設計使我對電子技術課程，尤其是模擬電路中學過的知識有了更深