紅外音頻信號轉發(fā)課程設計報告書

1、<p>　　課 程 設 計 報 告 </p><p>　　課程名稱 模擬電子技術 </p><p>　　設計題目 紅外音頻信號轉發(fā)器 </p><p>　　專 業(yè) </p><p&

2、gt;　　班 級 </p><p>　　學 號 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　完成日期

3、 </p><p>　　紅外音頻信號轉發(fā)器設計</p><p><b>　　一、設計原理</b></p><p>　　1.紅外紅外線的特點</p><p>　　人的眼睛能看到的可見光，若按波長排列，依次（從長到短）為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。紅光的波長范圍為0.62μm～0

4、.76μm，比紅光波長還長的光叫紅外線。紅外線遙控器就是利用波長0.76μm～1.5μm之間的近紅外線來傳送控制信號的。 紅外線的特點是不干擾其他電器設備工作，也不會影響周邊環(huán)境。電路調試簡單，等優(yōu)點。</p><p>　　2.紅外線發(fā)射和接收</p><p>　　人們見到的紅外遙控系統(tǒng)分為發(fā)射和接收兩部分。發(fā)射部分的發(fā)射元件為紅外發(fā)光二極管， 常用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940

5、nm左右，外形與普通φ5mm發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。一般有透明、黑色和深藍色等三種。</p><p>　　接收電路的紅外接收管是一種光敏二極管，使用時要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作而獲得高的靈敏度。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率較小，紅外接收二極管收到的信號較弱，所以接收端就要增加高增益放大電路。 </p><p><b>　　二、設計方案</b>&

6、lt;/p><p><b>　　整體方案圖</b></p><p>　　音頻信號紅外轉發(fā)器有發(fā)射和接收兩部分構成，發(fā)射和接收部分均由12V穩(wěn)壓電源供電。</p><p>　　發(fā)射部分：音頻信號經(jīng)過鑒頻后的伴音信號經(jīng)過三極管VT放大后推送到紅外發(fā)射管由于發(fā)射管的發(fā)射強度與通過其電流成正比，所以，紅外管便收到了音頻信號的調制。為了增加傳輸距離，使用兩個

7、紅外管并設置一定的偏置。</p><p>　　接收部分：紅外線接收管被音頻信號調制的紅外光照射到時，在其兩端產(chǎn)生一個與音頻信號變化規(guī)律相同的電信號，經(jīng)電容耦合至一塊音頻放大集成電路LM386，進行放大，并將信號傳至擴音器。</p><p><b>　　三、單元電路設計</b></p><p><b>　　1.發(fā)射端</b>

8、</p><p><b>　　(1)發(fā)射端電路圖</b></p><p><b>　?。?）發(fā)射端原理</b></p><p>　　當信號加在圖2中的信號輸入時，經(jīng)耦合電容C1（10μ）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，在由其的放大作用，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)?/p>

9、紅外信號發(fā)送出去。由于每只紅外發(fā)光管的正向壓降均為1.15V，發(fā)射功率都小于100mW，將兩只紅外管進行串聯(lián)的目的在于提高紅外線的發(fā)射功率。此外，由于紅外發(fā)光管的輻射角度有限，因此在設計電路板時需將作用區(qū)有疊加地排列。</p><p>　　（3）發(fā)射部分用到的元器件及其相關參數(shù)</p><p>　　耦合電容C1(10uF) </p><p>　　電阻R1(43K

10、) 電阻R2(13K) 電阻R3*(5K)</p><p>　　三極管VT8050 </p><p>　　發(fā)射管VD1和VD2</p><p>　　注：三極管VT應選用8050中功率管， PCM=300mW, ICM=500mA； R2的功率不小于1/4W；因為調試時是要求三極管VT的靜態(tài)電流為30mA左右的，則R1應選用可調電阻；紅外發(fā)射管的輻射角一般在60

11、度左右，所以安裝時要使它們的輻射有一部分重迭。所以安裝時要使它們的輻射有一部分重迭，如圖2所示。</p><p><b>　　2.接收端</b></p><p><b>　?。?）接收電路圖</b></p><p><b>　?。?）接收端原理</b></p><p>　　接收

12、器由光電轉換、電源、耳機插孔及音頻放大器四大部分組成，接收器電路如圖4所示。經(jīng)調制的紅外信號首先被紅外光敏管接收并轉換為變化規(guī)律和音頻信號相同的電信號，相當于經(jīng)過耦合電容C2隔直作用后，再由LM386放大后再由路解調并還原為音頻信號。</p><p>　?。?）接收部分用到的元器件及相關參數(shù)</p><p>　　電阻R1(470K) 電阻R(100) </p><

13、;p>　　C1(10uF) C2(47uF) C4(10uF) </p><p>　　C5(220uF) C6(47nF) </p><p>　　音頻放大集成電路LM386</p><p><b>　　接收管VD</b></p><p>　　注：VD為紅外線接收管，它不能用光二極管，以防止可見光干

14、擾影響接收的效果；此外應選用音頻放大集成電路LM386 以實現(xiàn)音頻信號的轉化。</p><p>　?。?）LM386的功能</p><p>　　LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點，廣泛應用于錄音機和收音機之中。 </p><p>　　LM386內部電路 </p><p>

15、;　　LM386內部電路原理圖如圖5所示。與通用型集成運放相類似，它是一個三</p><p><b>　　級放大電路。 </b></p><p>　　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

16、鏡像電流源作為差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。 </p><p>　　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)。 </p><p>　　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。 </p><p

17、>　　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。</p><p>　　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。 </p><p>　　2）LM386的引腳圖</p><p>　　LM386

18、的外形和引腳的排列如下圖6所示。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；使用時在引腳7和地之間接旁路電容，通常取10μF。 </p><p>　　3）集成功率放大電路的主要性能指標 </p><p>　　集成功率放大電路的主要性能指標除最大輸出功率外，還有電源電壓范圍、電源靜態(tài)電流、電壓增益、頻帶寬、輸入阻抗、輸入偏置電流、

19、總諧波失真等。</p><p>　　靜態(tài)功耗低,約為4mA,可用于電池供電。 工作電壓范圍寬,4-12V or 5-18V。 外圍元件少。 電壓增益可調,20-200。 低失真度。 </p><p>　　LM386電源電壓4--12V，音頻功率0.5w。LM386音響功放是由NSC制造的，它的電源電壓范圍非常寬，最高可使用到15V，消耗靜態(tài)電流為4mA，當電源電壓為12V時，在8歐

20、姆的負載情況下，可提供幾百mW的功率。它的典型輸入阻抗為50K。</p><p><b>　　四、安裝調試</b></p><p>　　1.首先應檢查電路是否接錯，如果接錯應進行拆焊，然后根據(jù)原理圖將焊錯的</p><p>　　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

21、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。</p><p>　　2.測試電路板的電源正負極是否短路，防止燒壞測試電源。</p><p>　　3.測試音頻輸入兩端是否短路，防止燒壞mp3、收音機或手機等音頻輸入設備。</p><p>　　4.確定沒有短路后，接通工作臺上的兩個直流穩(wěn)壓電源。</p><p>　　5.輸入音頻信號

22、，在接收部分線路板的音頻輸出處接上喇叭。</p><p>　　6.按這樣連接好線路后，發(fā)射部分調節(jié)可變電阻 R1使三極管的靜態(tài)電流在30mA左右，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至3米左右，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。</p><p>　　7.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

23、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。</p><p>　　注：若發(fā)現(xiàn)喇叭不響則應立即切斷電源檢查線路是否連接正確，有無虛焊，檢查無誤后再接上電源，若還沒有聲音，則可通過手機攝像頭觀察發(fā)射端紅外發(fā)射管看是否有白紫色光若有則說明紅外發(fā)射管導通。如果有條件，可用示波器觀察紅外管兩端的電壓波形，若不變化則說明音頻信號沒有加進來，若為變化電壓則說明音頻信號已經(jīng)加進來

24、，即發(fā)射端已正常工作。必要時可選擇已經(jīng)調試好的接收端看自己的發(fā)射端是否正常工作。接收端焊接好后基本無需調試即可工作。當發(fā)射端正常工作時但接收端未正常工作時應首先檢查電路，確認電路無誤但還不能工作時，可將音頻信號直接加到紅外接收管兩端若喇叭不發(fā)聲則說明LM386芯片或電容電阻等元件內部有損壞，若喇叭發(fā)聲則說明紅外接收管有問題需要更換。排除故障后便可成功完成設計。</p><p><b>　　五、測試結果

25、</b></p><p>　　設計完成后可以正常工作，最大距離可達到2米左右。</p><p><b>　　作品展示</b></p><p><b>　　七、設計心得</b></p><p><b>　　一百度，一大堆。</b></p><p&g

26、t;<b>　　八、參考文獻</b></p><p>　　[1] 趙淑范，王憲偉.電子技術試驗與課程設計[M].北京：清華大學出版社，2006</p><p>　　[2] 劉修文.實用電子電路設計制作[M].北京：中國電力出版社，2005</p><p>　　[3] 孫留宏，陳金華.電視伴音無線轉發(fā)器[J].家庭電子，2004.6<