1、中南民族大學(xué)有線對講機課程設(shè)計報告院系: 計算機科學(xué)學(xué)院 專業(yè)： 自動化類 班級： 2015級1502班 課程名稱： 模擬電子技術(shù) 學(xué)號： 201522222222 姓名： 等等等 指導(dǎo)教師： 等等等 時間：2017年5月24日目錄1 設(shè)計任務(wù)12 需求分析13 設(shè)計方案23.1 流程圖23.2 理論分析24 詳細設(shè)計24.1 話筒電路24.2 前置放大電路34.3 功率放大電路45 調(diào)試與測試45.1 電路仿真45.2 電路調(diào)試56 總結(jié)7有線對講機1 設(shè)計任務(wù)設(shè)計并制作一個有線對講機： 實現(xiàn)甲、乙雙方異地有線通話。 作用距離1米。 電源電壓+9V，PO0.5W。2 需求分析隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)

2、展，人們生活水平越來越依賴于電子產(chǎn)品，對講機作為一種近距離的、簡單的傳輸工具，不需要中轉(zhuǎn)站和地面交換站的支持，就可以進行有效的通信，即使在沒有手機信號的地方，對講機也可以使人們便利地與朋友或整個團隊溝通，設(shè)計克服了電路復(fù)雜、故障范圍大、對講距離近的矛盾，電路經(jīng)過優(yōu)化組合，制作容易，性能更高。就對講機而言，可分為單工通信、半雙工通信及雙工通信三種。但前兩種方式現(xiàn)已基本不實用。單工通信信息只能單方向進行傳輸。發(fā)送端只能發(fā)送信息，不能接受信息，接收端只能接收信息，不能發(fā)生信息，數(shù)據(jù)信號僅從一端傳送到另一端。半雙工通信通信雙方都能收發(fā)消息，但不能在兩個方向上同時進行收發(fā)的工作，必須輪流交替地進行。雙工

3、通信通信雙方同時進行雙向傳輸信息。在這種方式下，雙方可同時進行收發(fā)信息。雙工通信的信道必須是雙向信道。綜上所述，可見雙工通信相對來說比較優(yōu)越的，使用雙工通信方式制作的對講機具備了傳統(tǒng)對講機所有的優(yōu)點和特點，具有切實可行的設(shè)計理念和廣泛的應(yīng)用市場。對講機一般主要應(yīng)用在公安、民航、運輸、水利、鐵路、制造、建筑、服務(wù)等行業(yè)，用于團體成員間的聯(lián)絡(luò)和指揮調(diào)度，以提高溝通效率和提高處理突發(fā)事件的快速反應(yīng)能力。3 設(shè)計方案圖3.1 總流程圖3.1 流程圖話筒將語音信號轉(zhuǎn)換成電信號。前置放大完成對所轉(zhuǎn)換成的弱電信號的電壓放大。音頻放大完成弱信號的電壓和電流放大。揚聲器將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號。3.2 理論分析對于

4、揚聲器，其輸出功率為0.5瓦，阻抗為8歐姆，因此，從電路輸出的正弦波的電壓幅值：人說話時產(chǎn)生的聲音信號經(jīng)過話筒轉(zhuǎn)換為電信號，幅值約為10mV，要使揚聲器工作在額定功率下，則需要對輸入信號進行放大，整個電路的放大倍數(shù)：因此，本次設(shè)計中使信號通過前置放大電路后，前置放大電路使電壓放大10倍左右，功率放大電路的放大倍數(shù)在30倍以上。4 詳細設(shè)計4.1 話筒電路用駐極體話筒對外界音頻進行采集，駐極體話筒體積小、頻率范圍寬且價格客觀。如圖4.1所示，其中R1()作為話筒內(nèi)場效應(yīng)管的負載電阻，它的取值直接關(guān)系到話筒的直流偏置。駐極體話筒引出端有兩端式和三端式，本次設(shè)計采用兩端輸出方式。二端輸出方式是將場效

5、應(yīng)管接成漏極輸出電路，類似晶體三極管的共發(fā)射極放大電路，只需兩根引出線，漏極D與電源正極之間接一個漏極電阻R，信號由漏極輸出有圖4.1 駐極體話筒電路一定的電壓增益，因而話筒的靈敏度比較高，但動態(tài)范圍比較小。4.2 前置放大電路為了提高前置放大器電路的輸入電阻和共模抑制性能，減少輸出噪聲，集成芯片接成同相比例放大器并加入負反饋，保證輸出電壓不失真，輸出接滑動變阻器以調(diào)節(jié)音量。電路圖如圖4.2所示，該運算放大器的放大倍數(shù)由其中的R1()和R2()確定，前置放大電路放大倍數(shù)約為10倍，計算方式如下：R4是作為輸出衰減作用，使得放大后的電壓增益在011倍之間。C1、C3為輸入輸出耦合電容，用以削弱直

6、流信號從而減弱信號的失真度。對于集成芯片，選用NE5532，主要是有下面三個原因： 小信號帶寬：10MHZ。圖4.2 前置放大電路 共模抑制比高（70dB）。 電源電壓范圍為515V，可與駐極體話筒和等芯片使用同一電源。4.3 功率放大電路功率放大電路放大倍數(shù)要大于30倍，因此選擇使用LM386集成運放芯片。LM386是一種音頻集成功放，自身功耗低、電源電壓范圍大、外接元件少、低失真度的低頻功率放大器，且根據(jù)外接電路的不同可使放大倍數(shù)在20倍到200倍范圍內(nèi)可調(diào)。LM386的2號引腳為反相輸入端，3號引腳為同相輸入端；5號引腳為輸出端；6號和4號引腳分別為電源和地；1號和8號引腳為電壓增益設(shè)定

7、端；使用時在7號引腳和地之間接旁路電容，通常取10F。如無震蕩7腳可懸空不接。圖4.3 功率放大電路電路圖如圖4.3所示，其中C1電容做耦合電容；C2做旁路電容。1腳和8腳之間接C3使得放大器的增益為200；6腳上并聯(lián)的兩個電容可消除可能產(chǎn)生的自激震蕩。5 調(diào)試與測試5.1 電路仿真前置放大采用函數(shù)信號發(fā)生器模擬人說話的聲音并用示波器觀察輸出信號變化。人說話時產(chǎn)生的聲音信號峰峰值約為10mV，頻率約在651000Hz，前置放大電路在Multisim軟件中的仿真結(jié)果如圖5.1.1所示。A通道（紅色）為輸入電壓，B通道（紫色）為輸出電壓。放大倍數(shù)約為11倍，與理論值相同。圖5.1.1 電壓放大輸出

8、波形功率放大由于Multisim中沒有LM386芯片，而自己又封裝比較麻煩，因而改用Proteus軟件進行仿真，仿真結(jié)果如圖5.1.2所示。圖5.1.2 功率放大輸出波形A通道（紅色）為輸入電壓；B通道（紫色）為輸出電壓，放大倍數(shù)大于30倍，符合理論計算結(jié)果。5.2 電路調(diào)試將一個小模塊在電路板上搭建出來之后，用信號發(fā)生器作為信號輸入，將輸出信號與理論值進行對比，最后將各個模塊組合在一起，進行最后的調(diào)試。所有實物搭建完成之后，進行功能測試時，出現(xiàn)以下情況：1. 前置放大輸出無波形原因：駐極體話筒的正負極分辨錯誤。駐極體話筒輸出端的上拉電阻應(yīng)為10千歐以上，而一開始用的是一個50歐姆的電阻，使得

9、采集的信號很小，因而放大后無明顯波形。2. 功率放大輸出為雜波原因：功放電路的輸入輸出端未接電容。開始的時候有個電解電容極性接反了，老師說，對于單向通過的信號沒有影響，但是經(jīng)過試驗，還是有一點點小波動的。3. 輸出有大量雜音原因：未加入濾波電路，比如：切比雪夫濾波器、貝塞爾濾波器等等理論輸入幅值為毫伏級電壓，且頻率約為30Hz至800Hz的低頻范圍，若輸入信號未在該范圍內(nèi)，則會導(dǎo)致輸出結(jié)果出現(xiàn)失真或無響應(yīng)。圖5.2 實物圖線路的布置不是很合理，線路之間產(chǎn)生了干擾，使得信號有了損失。實物圖如圖5.2所示。調(diào)試過程花費了大量時間，不能正確輸出很大原因是焊接線路的問題，還有調(diào)試過程中使用的儀器不穩(wěn)定

10、，比如：直流雙電源的輸出電壓與儀器顯示的數(shù)值不相符、示波器未接入任何信號卻顯示波形等等。調(diào)試結(jié)果：實現(xiàn)了清晰的聲音單向傳輸，原因是因為沒能使雙方都能進行對話，僅能單方面語音傳輸。雖然電路都相同，但另一方的電路不能輸出正確的語音信息。6 總結(jié)本次課程設(shè)計完成了設(shè)計目的：實現(xiàn)有線對講，傳輸距離1米。該電路主要應(yīng)用了集成運放芯片NE5532搭建的電壓放大電路和LM386芯片搭建的功率放大電路，完成了聲音信號到電信號，再由電信號轉(zhuǎn)換為聲音信號的過程，從而實現(xiàn)了對講機的基本功能。集成運放電路主要由負反饋電路組成，其放大倍數(shù)的計算相對較簡單，而功率放大器LM386的放大增益有幾種不同的形式，放大倍數(shù)由20倍到200倍不等，且該部分電路的組成比較復(fù)雜，需要虛擬仿真之后再進行實物制作以節(jié)約成本。7 心得體會在本次設(shè)計過程中，遇到了很多問題，比如雙電源供電的解決方式、電容濾波等等，這需要對模擬電子技術(shù)的應(yīng)用比較熟悉。設(shè)計有幾種不同的方