畢 業(yè) 設(shè) 計(jì).ppt

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì),小功率信號(hào)發(fā)射器設(shè)計(jì) 學(xué)生：安軍峰,摘 要:本文是小型低頻信號(hào)收發(fā)器的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)目標(biāo)是完成簡(jiǎn)易的發(fā)射裝置，接受裝置由現(xiàn)成的普通收音機(jī)代替。本設(shè)計(jì)具有元器件少，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能完善的特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞:小型低頻信號(hào);收發(fā)器；設(shè)計(jì),引言,目前，市場(chǎng)出售的調(diào)頻、調(diào)幅(FM一AM)兩頻段半導(dǎo)體收音機(jī)，已較普遍被使用了。如果利用較少的費(fèi)用，制作一個(gè)小型調(diào)頻發(fā)射機(jī)(無(wú)線話筒)，與帶調(diào)頻段的上述機(jī)器配合使用，既經(jīng)濟(jì)，又可解決電化教學(xué)方面以及指揮、調(diào)度等其它用途中的實(shí)際問(wèn)題。這里介紹一種利用市售元器件及一些自制件即可制成的小型無(wú)線話筒發(fā)射機(jī)電路，它與上述幾種接收機(jī)配合使用。該電路經(jīng)多次實(shí)用證明，

2、效果比較滿意。帶調(diào)頻波段(FM)的接收機(jī)，可接收88MHz-108MHz范圍內(nèi)的任意頻率，下邊介紹的小型調(diào)頻發(fā)射機(jī)電路，也工作在這個(gè)頻率范圍內(nèi)。,設(shè)計(jì)要求,本文研究簡(jiǎn)易調(diào)頻發(fā)射機(jī)，電路要求越簡(jiǎn)單要好，方便使用為主，電源要求1.5V，可實(shí)現(xiàn)短距離信號(hào)發(fā)射。 (1)工作電壓為1.53.0V。 (2)工作電流: 3 mA-6 mA。 (3)頻率有88-108 MH z左右范圍調(diào)節(jié)(調(diào)線圈)。 (4)工作頻率穩(wěn)定度較好。 (5)省電設(shè)計(jì),不設(shè)開(kāi)關(guān)。,設(shè)計(jì)用途,調(diào)頻發(fā)射機(jī)除了用作無(wú)線話筒外，還可以用作實(shí)時(shí)監(jiān)控動(dòng)物蹤跡、電話無(wú)線振鈴、嬰兒啼哭監(jiān)視、電視伴音轉(zhuǎn)發(fā)及無(wú)線呼叫門(mén)鈴、調(diào)頻無(wú)線耳機(jī)、電話無(wú)線錄音轉(zhuǎn)發(fā)

3、、遙控、無(wú)線報(bào)警、監(jiān)聽(tīng)、數(shù)據(jù)傳輸及校園調(diào)頻廣播等。,方案論證,方案一： 電路圖如圖所示：,圖1為振蕩電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供的參考資料。由圖，駐極體話筒將聲音轉(zhuǎn)變?yōu)橐纛l電流，加在由晶體管V、線圈L和電容器1組成的高頻振蕩器上，形成調(diào)頻信號(hào)由天線發(fā)射到空間。在10米范圍內(nèi)，由具有調(diào)頻廣播波段（FM波段）的收音機(jī)接收，經(jīng)揚(yáng)聲器還原成原來(lái)的聲音，實(shí)現(xiàn)聲音的無(wú)線傳播。,方案二： 圖2為新編電子電路大全-通用模擬電路提供的參考資料。圖中電路由晶體管VT1和VT2、電阻R2、電感L、電容C2和C3等組成，其功能是產(chǎn)生高頻載波并進(jìn)行調(diào)制發(fā)射。L與C2構(gòu)成LC諧振回路，該回路具有選頻作用，兩個(gè)晶體管VT1、VT2

4、的集電極與基極互相交叉連接，并與L、C2選頻回路組成高頻振蕩器。經(jīng)C1耦合過(guò)來(lái)的音頻信號(hào)加在VT1集電極(也就是VT2基極)，對(duì)高頻振蕩信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制，調(diào)制后的調(diào)頻信號(hào)經(jīng)C3耦合至天線輻射出去。發(fā)射頻率取決于LC諧振回路諧振頻率，調(diào)節(jié)L或C2的大小即可改變發(fā)射頻率,優(yōu)缺點(diǎn)：話筒MIC可以采集外界的聲音信號(hào)，這里我們用的是駐極體小話筒，靈敏度非常高，可以采集微弱的聲音，同時(shí)這種話筒工作時(shí)必須要有直流偏壓才能工作，并且晶體管VT1、VT2選用9018或其他fT700 MHz的NPN型超高頻管，這使得選擇器件比較簡(jiǎn)單，但C2、C3要選用高頻瓷介電容器，過(guò)強(qiáng)的聲音信號(hào)會(huì)使三極管過(guò)調(diào)制，產(chǎn)生聲音失真甚

5、至無(wú)法正常工作。,方案三： 電路如圖圖3為電 子線路設(shè)計(jì)應(yīng)用手冊(cè) 提供的參考資料。右圖 為1.5Km單管調(diào)頻發(fā)射 機(jī)電路。電路中的關(guān)鍵 元件是發(fā)射三極管，多 采用D40、D50、2N36 68等，工作電流為60 80mA。但以上三極管難以購(gòu)到，且價(jià)格較高，假貨較多。,故選用其他相對(duì)易購(gòu)的三極管C2053和C1970是相當(dāng)不錯(cuò)的，實(shí)際視距通信距離大于1.5Km。若改換成S9018，工作電流小，發(fā)射距離也短。電路中除了發(fā)射三極管以外，線圈L1和電容C3的參數(shù)選擇較重要，若選擇不當(dāng)會(huì)不起振或工作頻率超出88108MHz范圍。 優(yōu)缺點(diǎn)：該單管發(fā)射機(jī)具有電路簡(jiǎn)單，輸出功率大，制作容易的特點(diǎn)，但是不便接高

6、頻電纜將射頻信號(hào)送至室外的發(fā)射天線，一般是將0.70.9的拉桿天線直接連在C5上作發(fā)射的，由于多普勒效應(yīng)，人在天線附近移動(dòng)時(shí)，頻漂現(xiàn)象很嚴(yán)重，使本來(lái)收音正常的接收機(jī)聲音失真或無(wú)聲。若將本發(fā)射機(jī)作無(wú)線話筒使用，手捏天線時(shí)，頻漂十分嚴(yán)重。,綜合方案四：經(jīng)比較以上電路，各有優(yōu)點(diǎn)，但方案實(shí)施大同小異，結(jié)合本實(shí)驗(yàn)要求的綜合分析方案一和方案三電路，設(shè)計(jì)出最終方案，這使電路更為簡(jiǎn)潔，為本設(shè)計(jì)的目標(biāo)更加貼切。由于駐極體話筒效果不好，在方案三的電路圖基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，用VT66a音樂(lè)三極管替換駐極體話筒，s8050替換Q9018。,改進(jìn)電路圖如下：,電路原理分析,模塊劃分及原理 實(shí)驗(yàn)總體分兩個(gè)部分組成，它們分別是

7、發(fā)射部分和接收部分。 接收部分主要用日常生活常用的普通FM收音機(jī)即可，所以本實(shí)驗(yàn)主要研究無(wú)線調(diào)頻發(fā)射裝置，并且主要以實(shí)體實(shí)驗(yàn)為主。 以下是無(wú)線調(diào)頻發(fā)射裝置的主體模塊及它個(gè)個(gè)模塊的詳細(xì)介紹，用于理論研究，但實(shí)體部分做了適當(dāng)調(diào)整以便更簡(jiǎn)化符合實(shí)驗(yàn)的基本功能要求。 (1)語(yǔ)音輸入:將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。可用駐極體電容話筒、音樂(lè)三極管。 (2)調(diào)制電路主要由三極管構(gòu)成，從功能作用上它可細(xì)分為以下四個(gè)部分： 聲音轉(zhuǎn)換：音頻放大級(jí)，將受話器產(chǎn)生的微弱電信號(hào)進(jìn)行放大，以便對(duì)高頻振蕩器的頻率進(jìn)行調(diào)制。 前置處理回路:即高頻振蕩器。它產(chǎn)生發(fā)射所需的高頻信號(hào)(基波f。)，并受到音頻放大級(jí)的調(diào)制。 。 FM調(diào)制網(wǎng)絡(luò)

8、：即倍頻級(jí)，該級(jí)主要是放大主振級(jí)振蕩產(chǎn)生的二次諧波成份，并將主振級(jí)與輸出級(jí)進(jìn)行隔離，以減少末級(jí)對(duì)主振級(jí)的影響，并擔(dān)負(fù)推動(dòng)末級(jí)的作用，即輸送給輸出級(jí)足夠的推動(dòng)功率 高頻發(fā)射網(wǎng)絡(luò)：輸出級(jí)，將倍頻級(jí)的2人再進(jìn)行放大，而后再輸送給天線發(fā)射出去。 （3）天線:它擔(dān)負(fù)著發(fā)射電磁波的任務(wù)。,元器件列表：,設(shè)計(jì)過(guò)程,振蕩電路設(shè)計(jì) 三極管集電極的負(fù)載C1、L組成一個(gè)諧振器，諧振頻率就是是調(diào)頻話筒的發(fā)射頻率，根據(jù)圖中元件的參數(shù)發(fā)射頻率可以在88-108MHZ之間，正好覆蓋調(diào)頻收音機(jī)的接收頻率，通過(guò)調(diào)整L的數(shù)值（拉伸或者壓縮線圈L）可以方便地改變發(fā)射頻率，避開(kāi)調(diào)節(jié)器調(diào)頻電臺(tái)。 L是空心電感線圈。用05毫米的漆包線（

9、實(shí)體用銅線）在元珠筆芯上密繞10圈。用小刀將線圈兩端刮去漆皮后鍍錫，可點(diǎn)上一些石蠟油固定線圈然后抽出元珠筆芯，形成空心線圈。如圖：,電容三點(diǎn)式振蕩電路。所謂三點(diǎn)式振蕩器，是指LC振蕩器中選頻網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)電容、一個(gè)電感或者兩個(gè)電感、一個(gè)電容組成的振蕩器。一般LC振蕩電路在直流通路正常情況下判別能否振蕩時(shí)由于振幅條件不便于判別，只看相位條件即可，只要相位條件滿足，我們就說(shuō)它能夠振蕩。振蕩電路中的放大器可以是運(yùn)放，也可以是由晶體管或者場(chǎng)效應(yīng)管組成。本實(shí)驗(yàn)用的是電容三點(diǎn)式振蕩電路，有射同基反的特點(diǎn)。,主要器件介紹,VT66和VT66A都是單音音樂(lè)三極管，但兩者有所區(qū)別，即VT66是普通音樂(lè)三極管，VT6

10、6A是內(nèi)部帶有功放的音樂(lè)三極管。實(shí)際上，VT66和VT66A都是儲(chǔ)存有單音音樂(lè)的三腳集成塊，由于它們的外型與普通塑封三極管相似，所以習(xí)慣上被統(tǒng)稱為音樂(lè)三極管。它們只是在平面的頂部上比普通塑封管多一塊金屬電極。 VT66和VT66A的外形如圖(a)和圖(b)所示：,VT66A音樂(lè)三極管內(nèi)部已具有功率放大電路，有足夠的輸出功率，所以不用外接任何元器件，就能直接推動(dòng)8英寸揚(yáng)聲器放音，聲音清晰洪亮。如改用蜂鳴片，需在揚(yáng)聲器兩端并聯(lián)一只30mH的電感線圈，音量可高達(dá)110dB。VT66和VT66A都各有兩種觸發(fā)方式。凡是型號(hào)下面有S字樣的音樂(lè)三極管，其觸發(fā)方式是每觸發(fā)一次，就啟動(dòng)演奏單首樂(lè)曲，播完了即停

11、。附表列出了VT66和VT66A單音音樂(lè)三極管的電氣特性。,制作過(guò)程,開(kāi)始做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)翻閱很多資料，經(jīng)過(guò)綜合比較得到了改進(jìn)后的圖，起初用的是駐極體話筒作為信號(hào)輸入，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)效果不好，后改用VT66a音樂(lè)三極管，并把Q9018換成S8050，效果得到了很大的改善。 本實(shí)驗(yàn)是用模擬電子制作的，并且器件少，電路層次分明，但有的器件需要自己手工制作，一些器件不常見(jiàn)需要單獨(dú)購(gòu)買。實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)是在調(diào)試過(guò)程。 收集完器件，現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)箱做測(cè)試實(shí)驗(yàn)，由于電路簡(jiǎn)單并且模擬電路受器件、制作過(guò)程等影響就不用在電腦上做仿真實(shí)驗(yàn)。 在實(shí)驗(yàn)箱上完成基本電路測(cè)試后，確定方案用圖。 再做PCB電路板，用很小一塊單面板即可，再經(jīng)打孔

12、，把器件按照原理圖按好，在制作電感時(shí)要注意調(diào)試。由于本實(shí)驗(yàn)屬高頻，制作印刷電路板對(duì)此影響比較大，效果不是特別好，后改用萬(wàn)用板做，注意連線不要過(guò)于雜亂即可。 做的PCB圖中三極管的地方注意焊孔要大一些，并且孔與孔之間的距離也要稍大一點(diǎn)，不然會(huì)出現(xiàn)銅相連的情況。 做板時(shí)一開(kāi)始布局不夠好，信號(hào)源距離天線過(guò)近，測(cè)試時(shí)產(chǎn)生干擾。 制作相對(duì)簡(jiǎn)單，不到二十個(gè)元器件，但一個(gè)出現(xiàn)問(wèn)題調(diào)試也不能成功，所以做的時(shí)候也是萬(wàn)分的小心。,PCB圖,在焊接時(shí)主要是注意三極管的管腳判斷，具體方法如下： 測(cè)試三極管要使用萬(wàn)用電表的歐姆擋，并選擇R100或R1k擋位。紅表筆所連接的是表內(nèi)電池的負(fù)極，黑表筆則連接著表內(nèi)電池的正極。

13、,1）測(cè)試的第一步是判斷哪個(gè)管腳是基極。這時(shí)，任取兩個(gè)電極(如這兩個(gè)電極為1、2)，用萬(wàn)用電表兩支表筆顛倒測(cè)量它的正、反向電阻，觀察表針的偏轉(zhuǎn)角度；接著，再取1、3兩個(gè)電極和2、3兩個(gè)電極，分別顛倒測(cè)量它們的正、反向電阻，觀察表針的偏轉(zhuǎn)角度。在這三次顛倒測(cè)量中，必然有兩次測(cè)量結(jié)果相近：即顛倒測(cè)量中表針一次偏轉(zhuǎn)大，一次偏轉(zhuǎn)??；剩下一次必然是顛倒測(cè)量前后指針偏轉(zhuǎn)角度都很小，這一次未測(cè)的那只管腳就是基極。 （2）找出三極管的基極后，將萬(wàn)用表的黑表筆接觸基極，紅表筆接觸另外兩個(gè)電極中的任一電極，若表頭指針偏轉(zhuǎn)角度大，則說(shuō)明被測(cè)管為NPN型管；若表頭指針偏轉(zhuǎn)角度小，則被測(cè)管即為PNP型。 （3）找出了基

14、極b，可以用測(cè)穿透電流ICEO的方法確定集電極c和發(fā)射極e。 對(duì)于NPN型三極管，用萬(wàn)用電表的黑、紅表筆顛倒測(cè)量?jī)蓸O間的正、反向電阻Rce和Rec，雖然兩次測(cè)量中萬(wàn)用表指針偏轉(zhuǎn)角度都很小，但仔細(xì)觀察，總會(huì)有一次偏轉(zhuǎn)角度稍大，此時(shí)電流的流向一定是：黑表筆c極b極e極紅表筆，電流流向正好與三極管符號(hào)中的箭頭方向一致，所以此時(shí)黑表筆所接的一定是集電極c，紅表筆所接的一定是發(fā)射極e。 對(duì)于PNP型的三極管反之。,調(diào)試及性能分析,(1)先檢查印刷電路板和焊接情況，應(yīng)元短路和虛、假焊現(xiàn)象。然后可接通電源。(2)用萬(wàn)用表直流電壓檔測(cè)量晶體管V基極發(fā)射極問(wèn)電壓，應(yīng)為07伏左右。若將線圈兩端短路，電壓應(yīng)有一定變化，說(shuō)明電路已經(jīng)振蕩。(3)打開(kāi)收音機(jī)，拉出收音機(jī)天線，波段開(kāi)關(guān)置于FM波段，（頻率范圍為88兆赫至108兆赫）將無(wú)線話筒天線搭在收音機(jī)上。(4)慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)收音機(jī)調(diào)諧旋鈕，調(diào)到收音機(jī)收到信號(hào)聲為止。若收音機(jī)在調(diào)諧范圍內(nèi)收不到信號(hào)，可拉伸或壓縮線圈L，改變其寬度，再仔細(xì)調(diào)諧收音機(jī)直至收音機(jī)收到清晰的信號(hào)。然后逐漸拉開(kāi)無(wú)線話筒和收音機(jī)間的距離，直到距離在810m時(shí)，仍能收到清晰信號(hào)為止。如果在整個(gè)頻段（88MHz108MHz）都收不到自己的聲音，或者收到聲音效果不好（不清晰或者與某一電臺(tái)重疊），說(shuō)明調(diào)頻無(wú)線話筒的發(fā)射頻率不合適，可以小心撥動(dòng)振蕩線圈