1、电 子 装 置 设 计 报 告题目：红外线无线扬声器专业： 电气工程及其自动化 1406 班 姓名： 曹雁鸣 学号： 140301606 时间： 2017.1.10 一、设计任务通过使用适用于声音信号的集成运放芯片和 A/D， D/A 转换器等电子器件，完成对声音信号的采集，红外无线传输和红外接收以及声音信号的放大和播放等功能。二、设计条件本设计的实验条件基于普通实验室场地，并适宜于近距离传输等小型场合。三、设计要求要求完成对声音的采集放大并能够通过红外线无线短距离传输的基本功能。四、设计内容1电路原理图（1）声-电转换模块的设计用麦克风、话筒、或蓝牙均可将声音信号转换为电信号，为了方便起见我
2、们选用音频插孔线路输入声音信号，将转换后的声音信号送入发射电路进行放大处理。（2）发射电路设计红外线发射电路：下图是红外线发射电路，图中的 MIC 是一种常用的动圈式话筒，其输出阻抗为 20000（高阻动圈式 话筒） 。话筒的输出加到运放IC1 的反相端进行信号放大。这里仅用了一级放大器。为了获得足够的增益，其反馈电阻 Rf 用的很大（可到 10M） ，所以其运放的增益AV10721035103（74dB） 。图 1 发射电路为了增大接收距离，应增加图 2 电路的发射能量，只要增加一级简单的功率放大器，同时推动 7 支红外发射管（或更多的） ，即可增大发射能量、扩大接收距离。为了减轻 IC22
3、 的输出激励信号，将未级用的 CD40106 斯米特触发器并联使用。如下图所示：图 2（3）接收电路设计图 3 接收电路通过红外接受管接受从发送端传来的信号，并转化为电信号接入放大电路中，然后经 0.01uF 的电容滤除直流信号后由电位器和 LM386 运放共同作用实现信号的放大，调节电位器的大小可以实现对增益大小的调节，最后再经过喇叭将电信号转化为声信号，播放出音乐信号的音乐。LM386 引脚如图 4 所示。图 4 LM386 引脚图图中引脚 2 为反相输入端，3 为同相输入端，引脚 5 为输出端；引脚 6 和4 分别为电源和地；引脚 1 和 8 为电压增益设定端。如果在对增益要求不高时它可
4、直接去掉，此时的增益内置为 20.LM386 电路原理如图 5 所示图 5 LM386 电路原理图R1R5D2T5T3T1T8T2T4T6R3R4 R6 R7R7R2T73I1ID3T10入入入入入入入入入入入入入入入入入T925648 1入入入入入7图 6 LM386 电路内部原理图LM386 内部电路原理图如图 6 所示。与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路。第一级为差分放大电路，T1 和 T3、T2 和 T4 分别构成复合管，作为差分放大电路的放大管；T5 和 T6 组成镜像电流源作为 T1 和 T2 的有源负载；T3 和 T4信号从管的基极输入，从 T2 管的集电极输出，为双端
5、输入单端输出差分电路。使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益。 第二级为共射放大电路，T7 为放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。第三级中的 T8 和 T9 管复合成 PNP 型管，与 NPN 型管 T10 构成准互补输出级。二极管 D1 和 D2 为输出级提供合适的偏置电压，可以消除交越失真。引脚 2 为反相输入端，引脚 3 为同相输入端。电路由单电源供电，故为 OTL 电路。输出端（引脚 5）应外接输出电容后再接负载。电阻 R7 从输出端连接到 T2 的发射极，形成反馈通路，并与 R5 和 R6 构成反馈网络，从而引入了深度电压串联负
6、反馈，使整个电路具有稳定的电压增益。LM386 小功率音频放大器是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少,电压增益内置为 20，但在 1 脚和 8 脚之间增加一个外界电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至 200.输入端以地位为参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在 6V 电源电压下，它的静态功耗仅为 24mW，使得 LM386 特别适用于电池供电的场合。（4） 电-声转换模块的设计用扬声器、喇叭或耳机将电信号转换为声音信号，实际搭线时我们用的是耳机，将听筒的那端接在接收模块后面。使用 A/D 转换器和 D/A 转换器来实现模拟信号转化
7、为数字信号进行信号的传播，在接收之后再转换成模拟信号，可以达到对声音信号放大高保真的效果。2计算与仿真分析从信号发生器产生 2000Hz,500mv 的正弦波波信号输入发射模块中，经过调节得到较为清楚的调制后的输出波形，可能是由于室内其他红外线的干扰，经接收模块解调后的波形类似正弦波，理论上应该是得到标准的正弦波。3元器件清单麦克风，集成运放芯片 LM386，红外线发射接收装置，喇叭，一些电容，电阻。4调试流程1、器件引脚判断(1)红外发光二极管极性判断长引脚为正极，短引脚为负极。内部电极较宽较大。 (2)红外接收二极管极性判断常见的红外接收二极管外观颜色呈黑色。识别引脚时，面对受光窗口，从左
8、至右，分别为正极和负极。另外，在红外接收二极管的管体顶端有一个小斜切平面，通常带有此斜切平面一端的引脚为负极，另一端为正极。(3)三极管电极判断三极管引脚如图 6 所示。图 7 三极管引脚手拿三极管，平面对准自己，从左向右数依次为 e，b，c，即发射极、基极、集电极。(4)音频线插头、插孔电极判断TRS（大三芯） ，用于平衡信号（此时功能与卡农插一样） ，或者用于不平衡的立体声信号，比如耳机。TS（大二芯） ，用于单声道信号。2、发射电路的安装先在一块电路板上安装发射部分的器件，找到图中所需元件【电容C1(10uF)、 电阻 R1(43K) 、R2（13K） 、R3（5K） 、VD1、VD2、
9、VT1】分辨清楚三极管 VT1 的引脚为基极（b） ，集电极（c） ，发射极（e）以及红外管的正负端。然后，按照发射电路图焊接连线，电源与音频输入保持适当距离，接线时，裸露的线不要靠在一起以免造成短接，接线时线要横平竖直。3、接收电路的安装再在另一电路板上安装接收部分的器件，同样找到图中所需元件，按照接收电路图焊接连线，注意电容的正负端，音频放大集成电路各引脚所接器件，注意不要弄错了引脚位置，接线时同样注意裸露的线不要靠在一起以免造成短接，接线时仍然要横平竖直。5.设计和使用说明设计框图如图 1 所示。图 8 设计框图音频信号输入 放大电路 红外发射管红外接收管音频放大集成电路音频信号输出音频
10、信号红外转发器有发射和接收两部分构成，发射和接收部分均由 12V稳压电源供电。音频信号加在输入端上,经放大电路放大，进行一级放大后驱动红外线发射二极管，使其对音频信号的幅度大小同步调制，转变为红外信号发送出去。当被音频信号调制的红外光照射到红外接收管表面时，接收管将接收的经声音调制的红外光信号转换成电信号，即在接收管两端产生一个与音频信号变化规律相同的电信号，该信号经过音频放大集成电路驱动扬声器发声。(1)调节工作台上的两个直流稳压电源，一个调节为 12V,一个调节为 6V。将制作好的实物的发射部分接电源的两根导线接在电源为 12V 的正负极两端，将接收接电源的两根导线接在电源为 6V 的正负
11、极两端，并将做成的实物 A 和 B 代表的导线接至收音机耳机的两根信号引出线上，以在 A 和 B 两端最先产生音频信号，在发射部分线路板的耳机插口处塞上耳机。(2)用手机照明灯照射两个红外发射二极管看发射管是否发光。(3)按这样连接好线路后，先使发射管和接收管靠近，调频收音机，看是否能通过耳机听到清晰的声音；然后将发射管和接收管逐渐远离左右，若仍能清楚的听到声音却不失真，证明能够接收到红外信号。(4)接收部分只要安装无误，不需调试即可工作。此外应保证红外发射管的辐射角一般在 60 度左右，所以安装时要使它们的辐射要有一部分重迭,以实现转发距离不小于 3m。(5)如果听不到声音首先应检查电路是否
12、接错，如果接错应进行拆焊，然后根据原理图将焊错的元器件正确的焊接到电路板上, 同时应注意二极管的正负极有没有接反，三极管的各个管脚有没有接错等，然后用万用表逐个认真细致的检测各焊点的电流情况，看有没有出现虚焊和元器件损坏现象。注意焊接时不能将芯片插入 LM386，焊接好调试前再插入，以免焊接时损坏内部功能。调试的过程中还发现，在使用该音频信号红外转发器时最好将日光灯关闭，否则可能会有干扰杂音出现。五、设计总结对这一设计，使我了解音频红外转发器发射部分与接收部分的工作原理。当伴音信号加载发射器两端时，经耦合电容的隔直作用后会在三极管的基极加上一组和音频信号一样变化的电流，再由三极管的放大作用，驱动两红外发光管。使其对音频信号的幅度大小同步调制，转变为红外信号发送出去。经调制的红外信号首先被红外光敏管接收并转化为变化规律和音频信号相同的电信号，相当于经过耦合电容隔直作用后，再由 LM386 放大后再由路解调并还原为音频信号。进一步搞清楚了三极管中功率管的作用和音频放大集成电路 LM386 的作用。六、设计参考资料1华成英 童诗白. 模拟电子技术基础M. 北京：高等教育出版社，2006.2阎石. 数字电子技术基础M. 北京：高等教育出版社，2006.
