電子裝置設計

1、電子裝置設計報告題目：紅外線無線揚聲器專業(yè)：電氣工程及其自動化1406 班姓名：曹雁鳴學號：140301606時間：一、設計任務通過使用適用于聲音信號的集成運放芯片和A/D，D/A 轉換器等電子器件，完成對聲音信號的采集， 紅外無線傳輸和紅外接收以及聲音信號的放大和播放等功能。二、設計條件本設計的實驗條件基于普通實驗室場地，并適宜于近距離傳輸?shù)刃⌒蛨龊?。三、設計要求要求完成對聲音的采集放大并能夠通過紅外線無線短距離傳輸?shù)幕竟δ?。四、設計內容1電路原理圖（1）聲 - 電轉換模塊的設計用麥克風、話筒、或藍牙均可將聲音信號轉換為電信號，為了方便起見我們選用音頻插孔線路輸入聲音信號，將轉換后的聲音信

2、號送入發(fā)射電路進行放大處理。（2）發(fā)射電路設計紅外線發(fā)射電路：下圖是紅外線發(fā)射電路，圖中的MIC是一種常用的動圈式話筒，其輸出阻抗為20000（高阻動圈式話筒）。話筒的輸出加到運放IC1 的反相端進行信號放大。 這里僅用了一級放大器。 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，應增加圖 2 電路的發(fā)射能量，只要增加一級簡單的功率放大器，同時推動 7 支紅外發(fā)射管（或更多的） ，即可增大發(fā)射能量、擴大接收距離。為了減輕 IC22 的輸出激勵信號，將未級用的

3、 CD40106斯米特觸發(fā)器并聯(lián)使用。如下圖所示：圖 2（3）接收電路設計圖 3 接收電路通過紅外接受管接受從發(fā)送端傳來的信號，并轉化為電信號接入放大電路中，然后經 0.01uF 的電容濾除直流信號后由電位器和LM386運放共同作用實現(xiàn)信號的放大，調節(jié)電位器的大小可以實現(xiàn)對增益大小的調節(jié)，最后再經過喇叭將電信號轉化為聲信號，播放出音樂信號的音樂。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 為電壓增益設定端。 如果在對增益要求不高時它可直接去掉，此時的增益內置為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 電路內部原理圖LM386內部電路原理圖如圖6 所示。與通用型集成運放相類似，它是一個三級放大電路。第一級為差分放大電路， T1 和 T3、T2 和 T4 分別構成復合管，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 的有源負載； T3 和 T4 信號從管的基極輸入，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。第二級為共射放大電路，T7 為放大管，恒流源作有源負載，以增大放大倍數(shù)。第三級中的 T8 和 T9 管復合成 PNP型管，與 NPN型管 T10構成準互補輸出級。二極管 D1和 D2 為輸出級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）應外接輸出電容后再接負載。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構成反饋網(wǎng)絡，從而引入了深度電壓串聯(lián)負反饋，使整個電路具有穩(wěn)定的電壓增益。LM386小功率

6、音頻放大器是美國國家半導體公司生產的音頻功率放大器，主要應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腳之間增加一個外界電阻和電容，便可將電壓增益調為任意值，直至200. 輸入端以地位為參考， 同時輸出端被自動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合。（4） 電- 聲轉換模塊的設計用揚聲器、喇叭或耳機將電信號轉換為聲音信號，實際搭線時我們用的是耳機，將聽筒的那端接在接收模塊后面。使用 A/D 轉換器和 D/A 轉換器來實現(xiàn)模擬信號轉化為數(shù)字信號進行信號的傳播，在接收之后再轉換成模擬信號，可以

7、達到對聲音信號放大高保真的效果。2計算與仿真分析從信號發(fā)生器產生2000Hz,500mv的正弦波波信號輸入發(fā)射模塊中，經過調節(jié)得到較為清楚的調制后的輸出波形，可能是由于室內其他紅外線的干擾，經接收模塊解調后的波形類似正弦波，理論上應該是得到標準的正弦波。3元器件清單麥克風，集成運放芯片LM386，紅外線發(fā)射接收裝置，喇叭，一些電容，電阻。4調試流程1、器件引腳判斷(1) 紅外發(fā)光二極管極性判斷長引腳為正極，短引腳為負極。內部電極較寬較大。(2) 紅外接收二極管極性判斷常見的紅外接收二極管外觀顏色呈黑色。識別引腳時， 面對受光窗口， 從左至右，分別為正極和負極。 另外，在紅外接收二極管的管體頂端

8、有一個小斜切平面，通常帶有此斜切平面一端的引腳為負極，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，平面對準自己，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（此時功能與卡農插一樣） ，或者用于不平衡的立體聲信號，比如耳機。 TS（大二芯），用于單聲道信號。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距離， 接線時，裸露的線不要靠在一起以免造成短接，接線時線要橫平豎直。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， 注意電容的正負端， 音頻放大集成電路各引腳所接器件， 注意不要弄錯了引腳位置， 接線時同樣注意裸露的線不要靠在一起以免造成短接， 接線時仍然要橫平豎直。5. 設計和使用說明設計框圖如圖 1 所示。音頻信號輸入放大電路紅外發(fā)射管音頻信號輸出音頻放大集成電路紅外接收管圖 8 設計框圖音頻信號紅外轉發(fā)器有發(fā)射和接收兩部分構

10、成，發(fā)射和接收部分均由12V穩(wěn)壓電源供電。音頻信號加在輸入端上 , 經放大電路放大，進行一級放大后驅動紅外線發(fā)射二極管，使其對音頻信號的幅度大小同步調制，轉變?yōu)榧t外信號發(fā)送出去。當被音頻信號調制的紅外光照射到紅外接收管表面時，接收管將接收的經聲音調制的紅外光信號轉換成電信號， 即在接收管兩端產生一個與音頻信號變化規(guī)律相同的電信號，該信號經過音頻放大集成電路驅動揚聲器發(fā)聲。(1) 調節(jié)工作臺上的兩個直流穩(wěn)壓電源，一個調節(jié)為12V,一個調節(jié)為 6V。將制作好的實物的發(fā)射部分接電源的兩根導線接在電源為12V 的正負極兩端，將接收接電源的兩根導線接在電源為6V 的正負極兩端，并將做成的實物A和 B 代

11、表的導線接至收音機耳機的兩根信號引出線上， 以在 A 和 B 兩端最先產生音頻信號，在發(fā)射部分線路板的耳機插口處塞上耳機。(2) 用手機照明燈照射兩個紅外發(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，調頻收音機，看是否能通過耳機聽到清晰的聲音； 然后將發(fā)射管和接收管逐漸遠離左右， 若仍能清楚的聽到聲音卻不失真，證明能夠接收到紅外信號。(4) 接收部分只要安裝無誤，不需調試即可工作。此外應保證紅外發(fā)射管的輻射角一般在 60 度左右，所以安裝時要使它們的輻射要有一部分重迭 , 以實現(xiàn)轉發(fā)距離不小于 3m。(5) 如果聽不到聲音首先應檢查電路是否接錯，如果接錯應進行

12、拆焊，然后根據(jù)原理圖將焊錯的元器件正確的焊接到電路板上 , 同時應注意二極管的正負極有沒有接反， 三極管的各個管腳有沒有接錯等， 然后用萬用表逐個認真細致的檢測各焊點的電流情況， 看有沒有出現(xiàn)虛焊和元器件損壞現(xiàn)象。 注意焊接時不能將芯片插入 LM386，焊接好調試前再插入，以免焊接時損壞內部功能。調試的過程中還發(fā)現(xiàn)，在使用該音頻信號紅外轉發(fā)器時最好將日光燈關閉， 否則可能會有干擾雜音出現(xiàn)。五、設計總結對這一設計，使我了解音頻紅外轉發(fā)器發(fā)射部分與接收部分的工作原理。 當伴音信號加載發(fā)射器兩端時， 經耦合電容的隔直作用后會在三極管的基極加上一組和音頻信號一樣變化的電流， 再由三極管的放大作用， 驅動兩紅外發(fā)光管。 使其對音頻信號的幅度大小同步調制， 轉變?yōu)榧t外信號發(fā)送出去。 經調制的紅外信號