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音頻信號紅外轉(zhuǎn)發(fā)器電路
![]() 設(shè)計要求 1輸入為電視中音頻信號或者收音機、MP3等的音頻信號。注:可以直接從喇叭兩端接線,或者用耳機把信號引出來。 2在三米外,能夠接收到紅外信號;且能夠清楚地聽到聲音。 3必須有主要單元電路和元器件參數(shù)計算、選擇; 4畫出總體設(shè)計電路圖; 5安裝自己設(shè)計的電路,按照自己設(shè)計的電路,在通用板上焊接。焊接完畢后,應(yīng)對照電路圖仔細檢查,看是否有錯接、漏接、虛焊的現(xiàn)象; 6調(diào)試電路; 7電路性能指標測試; 8提交格式上符合要求,內(nèi)容完整的設(shè)計報告 3 總體設(shè)計 3.1電路原理
此電路設(shè)計是根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和接收器的原理,即可現(xiàn)無方向性接收,若配制多太接收器,還可多人同時接收。此原理采用紅外線作為傳輸媒介,可以避免無線電波的干擾。
該轉(zhuǎn)發(fā)器由發(fā)射和接收兩部分構(gòu)成。
圖 1(a)為發(fā)射部分電路原理。鑒頻后的伴音(音頻)信號經(jīng)三極管VT放大后推動紅外發(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VD1、VD2所發(fā)出的紅外光,便受到音頻信號的調(diào)制。為了防止失真,VD1、VD2要設(shè)一定的偏置。圖1(b)是接收部分原理圖。其電路采用一塊音頻放大集成電路LM386。VD為紅外線接收管。當(dāng)被音頻信號調(diào)制的紅外光照射到VD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)C1耦合至IC,進行放大。由于IC具有功率放大作用,所以可同時供1-4副耳機收聽。
3.2 主要元器件
3.2.1發(fā)射部分用到的元器件及相關(guān)參數(shù)
耦合電容 C1(4.7uF) C2(100uF) 旁路電容C3(0.01uF)偏置電阻R1*(51K) 電阻R2(100) 三極管VT8050 發(fā)射管VD1和VD2
注:三極管 VT應(yīng)選用8050中功率管, PCM=300mW, ICM=500mA; R2的功率不小于1/4W;因為調(diào)試時是要求三極管VT的靜態(tài)電流為30mA左右的,則R1應(yīng)選用可調(diào)電阻;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有一部分重迭。
3.2.2 接收部分用到的元器件及相關(guān)參數(shù)
電阻 R1′(520K) 電阻R1′′(100K)C1(0.22uF) C2(10uF) C3(100uF) 旁路電容C4(0.1uF) 耦合電容C5(100uF) 電容 C6(0.1uF) 電容C7(100uF) 音頻放大集成電路LM386 接收管VD
注:因為電子元器件中沒有電阻為 620 K的電阻,所以在焊接電路時要用到將電阻分別為550K的電阻和100K的電阻串聯(lián)以構(gòu)成 620K的電阻;VD為紅外線接收管,它不能用光二極管,以防止可見光干擾影響接收的效果;此外應(yīng)選用音頻放大集成電路LM386 以實現(xiàn)音頻信號的轉(zhuǎn)化。
3.3 LM386 的功能
LM386 是一種音頻集成功放,具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)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(yīng)用于錄音機和收音機之中。
3.3.1 LM386內(nèi)部電路
LM386 內(nèi)部電路原理圖如圖2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(gòu)成復(fù)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(fù)合成PNP型管,與NPN型管T10構(gòu)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(yīng)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(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò),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。
3.3.2 LM386 的引腳圖LM386的外形和引腳的排列如下圖3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(shè)定端;使用時在引腳7和地之間接旁路電容,通常取10μF。
3.3.3 集成功率放大電路的主要性能指標
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、總諧波失真等。 靜態(tài)功耗低,約為4mA,可用于電池供電。 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(dāng)電源電壓為12V時,在8歐姆的負載情況下,可提供幾百mW的功率。它的典型輸入阻抗為50K。 4單元電路設(shè)計 4.1發(fā)射部分的設(shè)計
C1是發(fā)射器的核心;當(dāng)伴音信號加在圖1中的A、B點時,經(jīng)耦合電容C1(4.7μ)的隔直作用后會在8050的基極加上一組和音頻信號一樣變化的電流,在由8050的放大作用,驅(qū)動兩紅外發(fā)光管。使其對音頻信號的幅度大小同步調(diào)制,轉(zhuǎn)變?yōu)榧t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(shè)計電路板時需將作用區(qū)有疊加地排列。發(fā)射部分原理圖如圖4示。 4.2 接收部分的設(shè)計 接收器由光電轉(zhuǎn)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5所示。經(jīng)調(diào)制的紅外信號首先被紅外光敏管接收并轉(zhuǎn)換為變化規(guī)律和音頻信號相同的電信號,相當(dāng)于經(jīng)過耦合電容C2(0.22μ)隔直作用后,再由LM386放大后再由路解調(diào)并還原為音頻信號。接收部分原理圖如圖5示。 5調(diào)試 1.首先應(yīng)檢查電路是否接錯,如果接錯應(yīng)進行拆焊,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(yīng)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。 2.調(diào)節(jié)工作臺上的兩個直流穩(wěn)壓電源,一個調(diào)節(jié)為12V,一個調(diào)節(jié)為6V。 3. 將制作好的實物的發(fā)射部分接電源的兩根導(dǎo)線接在電源為12V的正負極兩端,將接收接電源的兩根導(dǎo)線接在電源為6V的正負極兩端,并將做成的實物 A和B代表的導(dǎo)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(chǎn)生音頻信號,在發(fā)射部分線路板的耳機插口處塞上耳機。 4.按這樣連接好線路后,發(fā)射部分調(diào)節(jié)可變電阻 R1使VT的靜態(tài)電流在30mA左右,先使發(fā)射管和接收管靠近,調(diào)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。 5.接收部分只要安裝無誤,不需調(diào)試即可工作。此外應(yīng)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(zhuǎn)發(fā)距離不小于3m。 6 電路測試及測試結(jié)果 將發(fā)射部分和接收部分分別接上+12V和+6V電源,再接上音頻信號,其發(fā)射管和接收管距離大約3米左右,通過耳機聽到音質(zhì)較好的音頻信號。 7設(shè)計總結(jié) 對這一課程的設(shè)計,使我了解了音頻紅外轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)射部分與接收部分的工作原理。當(dāng)伴音信號加在圖中的A、B點時,經(jīng)耦合電容C1(4.7μ)的隔直作用后會在8050的基極加上一組和音頻信號一樣變化的電流,在由8050的放大作用,驅(qū)動兩紅外發(fā)光管。使其對音頻信號的幅度大小同步調(diào)制,轉(zhuǎn)變?yōu)榧t外信號發(fā)送出去。經(jīng)調(diào)制的紅外信號首先被紅外光敏管接收并轉(zhuǎn)換為變化規(guī)律和音頻信號相同的電信號,相當(dāng)于經(jīng)過耦合電容C2(0.22μ)隔直作用后,再由LM386放大后再由路解調(diào)并還原為音頻信號。 進一步搞清楚了8050中功率管的作用和音頻放大集成電路LM386 的作用. 將自己設(shè)計的電路在電路板上焊接成實物,使我更加熟練的掌握了在電工實習(xí)和電子實習(xí)中學(xué)到的電焊技術(shù). 按照原理圖將各元器件逐個焊接上去的同時注意用導(dǎo)線連接某些必要的焊點,同時注意避免出現(xiàn)接錯、漏接、虛焊的問題,最后對實物圖進行分步驟調(diào)試以實現(xiàn)在3米外能夠接受到紅外信號且能夠清楚的聽到聲音這一目的。在這一過程中,我提高了自己的動手操作的能力.
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