基于cd4046的調(diào)頻紅外無(wú)線耳機(jī)結(jié)題報(bào)告表

1、編號(hào)：數(shù)理與 第九期學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技活動(dòng)課題結(jié)題報(bào)告表課題名稱(chēng)基于 CD4046 的調(diào)頻紅外無(wú)線耳機(jī)設(shè)計(jì)物理類(lèi)課題類(lèi)別（填：物理與 類(lèi)、計(jì)算機(jī)類(lèi)、數(shù)學(xué)類(lèi)、 類(lèi)） 學(xué) 號(hào) 13610117 指導(dǎo) 所在 數(shù)理與 /688172結(jié)題日期2015 年 11 月數(shù)理與 團(tuán)委二一五年十一月一、課題基本情況課題名稱(chēng)基于 CD4046 的調(diào)頻紅外無(wú)線耳機(jī)設(shè)計(jì)課題類(lèi)別物理類(lèi)成果形式實(shí)物及結(jié)題報(bào)告資助經(jīng)費(fèi)300班級(jí)電信 131課 題 學(xué)號(hào)學(xué)院專(zhuān)業(yè)年級(jí)方式課題分工13610117數(shù)理與工電信131原理圖的設(shè)計(jì)與主 要 成 員學(xué)號(hào)學(xué)院專(zhuān)業(yè)年級(jí)方式課題分工13610124數(shù)理與工電信131687605各模塊的制作和組合

2、戴冬偉13610114數(shù)理與工電信131676342收集相關(guān)文獻(xiàn)資料二、課題研究總結(jié)1. 研究?jī)?nèi)容及研究1.1 研究?jī)?nèi)容系統(tǒng)框圖如圖 1 所示，該系統(tǒng)由紅外線發(fā)射裝置、紅外線接收裝置、信號(hào)放大裝置、功率放大裝置、調(diào)頻信號(hào)發(fā)生裝置、調(diào)頻信號(hào)解調(diào)裝置組成。首先，從外部輸入音頻信號(hào)給信號(hào)放大裝置，然后將放大后的音頻信號(hào)輸入給 CD4046， 通過(guò)其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)來(lái)提高音頻頻率，接著將音頻信號(hào)通過(guò) 3 個(gè)紅外光電二極管轉(zhuǎn)換為紅外信號(hào)發(fā)射出去，并通過(guò) 3 個(gè)紅外光電二極管接收，再次將紅外信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并將信號(hào)輸入給 CD4046，經(jīng)過(guò)相位比較器的處理，還原其原來(lái)的頻率，并排除在傳輸過(guò)程中，外界環(huán)境所造成

3、的干擾，然后將 CD4046 輸出的信號(hào)輸給 MAX9722 進(jìn)行功率放大，最后把信號(hào)輸給耳機(jī)，實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的傳輸。圖 1系統(tǒng)總體框圖1.2 研究1.2.1 紅外發(fā)射模塊圖 2 為紅外發(fā)射模塊原理圖。由于外部輸入的音頻信號(hào)幅度較小，所以本設(shè)計(jì)流程利用 8050 三極管簡(jiǎn)易的信號(hào)放大器，將外部輸入的音頻信號(hào)放大后，輸給 CD4046 進(jìn)行調(diào)頻。通過(guò) CD4046 內(nèi)部的相位比較器、源跟隨器等裝置， 產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)，當(dāng)外部的音頻信號(hào)發(fā)生改變時(shí)，CD4046 工作使音頻信號(hào)發(fā)生相應(yīng)的改變，并排除外界環(huán)境對(duì)信號(hào)產(chǎn)生的干擾。將調(diào)頻后的信號(hào)完整的輸給 3 個(gè)紅外光電二極管，將電信號(hào)以紅外線信號(hào)的形式發(fā)送出去

4、。CD4046 是通用的 CMOS 鎖相環(huán)集成電路，主要由相位比較、壓控振蕩器（VCO）、線性放大器、源跟隨器、整形電路等部分 。在工作過(guò)程中，當(dāng)輸出信號(hào)的頻率成比例地反映輸入信號(hào)的頻率時(shí)，輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值，這樣輸出電壓與輸入電壓的相位就被鎖住了。D1 LED1D2 LED2D3 LED3VCCR2 5.1KR4 100KQ2 8050R5 47C2 GNDR1 10K0.1uFGNDC1Q1 GND 8050U1123456789 10R32M0.1uFC3 20pFJ1 IN11 1213 1415 16CD4046 GNDVCC2121GND圖 2 紅外發(fā)射模塊原理圖

5、1.2.2 紅外接收模塊圖 3 為紅外接收模塊原理圖。4 個(gè)紅外光電二極管的紅外接收電路，將接收到的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后輸入給 CD4046。由于前面發(fā)射部分改變了音頻信號(hào)的頻率，所以現(xiàn)在要將音頻該回來(lái)，先將紅外接收裝置接收到的信號(hào)輸入 CD4046，通過(guò)相位比較器，根據(jù)輸入音頻信號(hào)而改變輸入音頻信號(hào)的頻率， 將改變后的音頻信號(hào)輸入功率放大裝置。由于外部輸入的音頻信號(hào)的功率不大， 而且在傳輸過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生損耗，所以需要進(jìn)行放大，通過(guò) MAX9722的功率放大電路，將 CD4046 輸入的信號(hào)的功率加以放大，而在功率放大電路中使用可調(diào)電阻，則可以通過(guò)改變電阻的大小來(lái)改變音量的大小，最后將

6、輸入的音頻信號(hào)輸入給耳機(jī)。MAX9722，具有過(guò)溫，短路，正負(fù)反接保護(hù)。MAX9722 為差分輸入音頻功率放大器，特別適合用于具有內(nèi)置揚(yáng)聲器的便攜式音頻。差分輸入結(jié)構(gòu)改進(jìn)了噪聲抑制和提供共模抑制。橋接負(fù)載(BTL)結(jié)構(gòu)盡可能地減少了外部元件數(shù)量， 同時(shí)提供高質(zhì)量的功率音頻放大。GNDVCCC8GNDCap 0.1uFGNDMX972213579246810C7C6C3Cap 1uFCap 1uFVCCRIGHT12Header 2 LEFT12Header 220p 20p11 1213 1415 16Header 8X2CD4046123456789 1011 1213 1415 16Hea

7、der 8X2R9R10Res Adj2 Res Adj2 10K10KD4 LED2D5 LED2GNDD6D7C9LED2LED2R12Res2 1KR7Res2 2MCap 10uFR11Res2 1KR6Res2 10KR8Res2GND10KGNDC5Cap 10uFGND圖 3 紅外接收模塊原理圖2. 主要研究成果與創(chuàng)新之處2.1 研究成果成果形式：實(shí)物一個(gè)，結(jié)題報(bào)告一份紅外無(wú)線調(diào)頻耳機(jī)實(shí)物圖如圖 4 和圖 5 所示。圖 4 紅外發(fā)射模塊實(shí)物圖圖 5 紅外接收模塊實(shí)物圖2.2 創(chuàng)新之處基于 CD4046 的紅外無(wú)線耳機(jī)不同與其他紅外通訊裝置的調(diào)幅方式，它通過(guò)調(diào)頻的方式將信號(hào)變成紅外

8、信號(hào)進(jìn)行傳輸，可以較保留音頻信號(hào)的完整性， 可以有效的降到環(huán)境噪聲的干擾,其次，紅外信號(hào)的傳輸并不是單一通道，所以一個(gè)發(fā)射器可以配用多個(gè)，極大的提高了使用的效率。3. 研究成果的科學(xué)意義和應(yīng)用前景3.1 研究意義不同于現(xiàn)在市場(chǎng)上的有線耳機(jī)，紅外線耳機(jī)是無(wú)線的，也就是說(shuō)當(dāng)我們?cè)诶枚鷻C(jī) 或者收聽(tīng)音樂(lè)的時(shí)候，不用再面對(duì)耳機(jī)線交纏在一起的問(wèn)題，只要把紅外發(fā)射端連在 上就行了，與此同時(shí)，紅外線耳機(jī)是用紅外線來(lái)傳輸信號(hào)的，并沒(méi)有單一的、固定的傳輸線路，也就是說(shuō)，一個(gè)發(fā)射端可以有多個(gè)接收端，一改有限耳機(jī)最多只能兩個(gè)人收聽(tīng)聲音，而且距離還有限制，雖然紅外線耳機(jī)的距離也有限制，當(dāng)距離遠(yuǎn)了，音質(zhì)會(huì)受到影響，但已

9、經(jīng)能夠滿(mǎn)足我們現(xiàn)在對(duì)耳機(jī)的需求了，而且基于 CD4046 的紅外線耳機(jī)是用調(diào)頻來(lái)傳輸信號(hào)的，比用調(diào)幅的耳機(jī)音質(zhì)要好很多，具有較 市場(chǎng)發(fā)展前景。3.2 應(yīng)用前景紅外無(wú)線耳機(jī)可以應(yīng)用與微型 的通信，比如 、MP3 等，同時(shí)也可以應(yīng)用與小型會(huì)議的交流 ，而其通訊方式也涉及了多個(gè)方面，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí) 。4. 預(yù)期計(jì)劃的完成情況、問(wèn)題及進(jìn)一步研究的方向。4.1 預(yù)期計(jì)劃的完成情況預(yù)期計(jì)劃完成良好，目前已完成設(shè)計(jì)要求。4.2 問(wèn)題無(wú)。4.3 進(jìn)一步的研究方向雖然完成了紅外無(wú)線耳機(jī)的設(shè)計(jì)制作，但它仍然著兩大明顯的缺陷，一是外觀設(shè)計(jì)不足，另外一個(gè)是它只能短距離的進(jìn)行信號(hào)傳輸。所以我們的研究方向在于如何提高信號(hào)