语音传输光发射光接收电路设计课程设计报告郑强.docx
- 文档编号:11131401
- 上传时间:2023-02-25
- 格式:DOCX
- 页数:10
- 大小:116.50KB
语音传输光发射光接收电路设计课程设计报告郑强.docx
《语音传输光发射光接收电路设计课程设计报告郑强.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《语音传输光发射光接收电路设计课程设计报告郑强.docx(10页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
语音传输光发射光接收电路设计课程设计报告郑强
西安邮电学院
课程设计报告书
系部名称
:
电子与信息工程
学生姓名
:
郑强
专业名称
:
电子科学与技术
班级
:
科技0505(47)
时间
:
2008年5月19日至2008年5月30日
一、设计题目:
语音传输光发射/光接收电路设计
二、设计要求
1.用三极管9018作为LED发射电路的偏置和放大器件;
2.用硅光电池作为接收电路的信号采集器件;
3.用运算放大器LM741对硅光电池所采集的信号进行放大;
4.用MIC作为语音信号源,最后用耳机将语音信号输出;
三、分析设计
1.硅光电池
光电池是利用光生伏特效应把光直接转变成电能的光电器件。
由于它可把太阳能直接转变为电能,因此又称为太阳能电池。
它有较大面积的PN结,当光照射在PN结上时,在结的两端出现电动势。
故光电池是有源元件。
硅光是在一块N型硅片上用扩散的办法掺入一些P型杂质(如硼)形成PN结。
当光照到PN结区时,如果光子能量足够大,将在结区附近激发出电子-空穴对,在N区聚积负电荷,P区聚积正电荷,这样N区和P区之间出现电位差。
若将PN结两端用导线连起来,电路中有电流流过,电流的方向由P区流经外电路至N区。
若将外电路断开,就可测出光生电动势。
光照特性:
开路电压曲线:
光生电动势与照度之间的特性曲线,当照度为2000lx时趋向饱和。
短路电流曲线:
光电流与照度之间的特性曲线
2.发光二极管
发光二极管的伏安特性与普通二极管相似,但随材料禁带宽度的不同,开启(点燃)电压略有差异。
图为砷磷化镓发光二极管的伏安曲线,红色约为1.7V开启,绿色约为2.2V。
注意,图上的横坐标正负值刻度比例不同。
一般而言,发光二极管的反向击穿电压大于5V,为了安全起见,使用时反向电压应在5V以下。
3.运算放大器LM741:
集成运算放大器简称“运放”,它实质上是一种高增益的直接耦合放大器,当运放工作在
线性区时,具有“虚断”和“虚短”两个特性,通过不同的电路组合,可实现模拟信号的加、减、积分、微分、对数,指数运算,这些运算电路是构成一些复杂运算的基础及其它各种应用基本单元。
4.发射电路:
在设计中,将光发射电路分为两个部分。
第一级为信号偏置电路,可以提供稳定合适的静态工作点,用三极管加偏压电阻实现。
第二部分为共集电极三极管放大电路。
共集电极放大电路具有输入电阻高、输出电阻低、电压放大倍数接近于1、输出电压与输入电压同相的特点,输出电压能够在较大的范围内跟随输入电压作线性变化,又称为射极跟随器。
一、二级之间通过耦合电容级联。
语音信号源用1khz、
=1V的正弦交流信号来代替进行仿真。
使用器件:
100k——3个、400k——1个、100
——2个、1.2k——1个
50k——1个、10
——2个、BJT9018——2个、LED——1个
5.接收电路:
发射电路的设计采用运放ML741对光电池采集的信号进行放大。
集成运算放大器LM741具有很高开环电压放大倍数、高输入阻抗、低输出阻抗的特性。
可以工作在线性和非线性两种状态。
线性工作状态必须引入负反馈。
反相输入运算电路无共模电压的影响,但输入阻抗低,同相输入运算电路的输入阻抗高,但存在共模信号的影响。
当运放工作于开环或正反馈的工作状态时,运放工作在非线性区。
主要用于电压比较和波形产生电路。
在设计中采用通向输入的方法进行放大处理。
电阻R3可以调整运放对电压信号的放大。
率在硅光电池的使用是采用方向电压,保证硅光电池的正常工作。
同样使用语音信号源用1khz、
=1V的正弦交流信号来代替进行仿真。
使用器件:
10k——2个、100k——1个、5.1k——1个、1k——1个
四、实验调试
由于在使用Multisim7仿真软件进行仿真时,软件本身的器件库中并没有BJT9018,采用其的三极管替代。
经过测量,BJT9018的
约为100。
所以实际在面包板上搭建出来的电路,所测得的波形是失真的。
所要要对偏置电路的电阻阻值进行调整。
主要是对基极电阻和集电极电阻阻值进行调整。
根据波形是截止失真还是饱和失真分别对这两个电阻阻值调整。
在接收电路中,使用LM741运放,在开始仿真时,最大将控制放大增益的电阻阻值设置为100k,当超出时,仿真软件就会出现错误警告。
但是在实际中可以将这个电阻的阻值设置为400都不会出现波形的失真。
我人为可能是在仿真时使用的信号源比实际的信号源电压大很多,使得进一步放大的时候会出现错误。
在用耳机接受信号时,一开始有很大的噪音,当在耳机与接收电路之间再加上一个电容时,就可以将噪音滤掉。
我认为这是电路中的直流电流造成的影响,加上电容就可以隔绝直流分量。
这样处理之后,耳机中的噪音几乎没有了。
适当的调小控制放大增益电阻阻值,可以改善放大后的音质。
五、设计结果
静态工作点:
第一级:
μA
mA
V
第二级:
μA
mA
V
发射端波形仿真结果:
红色正弦波为输入信号,蓝色正弦波为经过发射电路后放大的输出信号
仿真波形得出输出电压的增益为20。
而且输出的波形又半个周期的延迟。
接收端波形仿真:
红色正弦波是由硅光电池采集到的输入信号,黑色正弦波是经过LM741放大的输出信号,以便于用耳机接听。
由仿真波形可以得出输出正弦电压增益为11。
可近似得出功率增益为100。
六、体会:
在这两个礼拜的设计中,有许多收获的地方。
在设计初,总会是感觉到对设计的无从下手。
去图书馆找了好多有关的资料。
回宿舍也把以前的模电书拿了出来。
在设计时,不断的回顾以前学过的知识,着重对于三极管放大电路和运放电路这方面的知识。
渐渐的知道了,设计的方法和实际搭电路的技巧,知道饱和失真、截止失真应该对那些电阻进行调整。
而仿真和实际的差别就是通过人来进行调整,将仿真作用在实际上。
而且在搭电路的过程中也会因为实际中遇到的问题,对设计不断的修改调整。
使得设计更加完善和稳定。
在对电路进行调试的时候,由于在BJT上加的电压过大,以至于将其击穿。
让我知道了在是用一个器件的时候,一定要对它的参数有所了解。
其实器件是很脆弱的。
也可能是很小的静电就可能让这个器件失去作用。
当设计完成的时候,心里有种成就感。
自己的付出有所回报,平时所学的课本上的知识并不是没有用。
七、附录
1.康华光:
《电子技术基础》(模拟部分第四版),高等教育出版社,1999年6月。
2.赵远:
《光电信号检测原理与技术》,科学技术出版社,2002年7月。
3.《LM741DATASHEET》,WWW.NATIONAL.COM,MAY1998
西安邮电学院电信系课程设计过程考核表
学生姓名
郑强
班级/学号
科技0550/47
承担任务实验室(单位)
光纤通信实验室
所在部门
电信系
实施时间
2008年5月19日—2008年5月30日
具体内容
第一周
设计分析并且仿真
第二周
搭电路并且调试
……
指导教师(师傅)姓名
陆蓉
职务或职称
讲师
指导教师(师傅)
对学生的评价
学习态度
□认真□一般□不认真
学习纪律
□全勤□偶尔缺勤□经常缺勤
实践能力
□很强□一般□较差
指导教师(师傅)对学生专业知识或社会实践能力等情况的意见
指导教师(师傅)签字
年月日
西安邮电学院电信系课程设计成绩鉴定表
学生姓名
郑强
班级/学号
科技0505/47
进行时间
2008年5月19日—2008年5月30日
成绩鉴定
学习内容(20分)
与教学任务计划结合程度(10分)
与专业培养结合程度(6分)
其它(4分)
接受单位评价
(20分)
实践能力(10分)
学习态度(6分)
学习纪律(4分)
报告鉴定
(60分)
报告内容与实践过程紧密结合(15分)
报告内容与教学计划内容紧密结合(15分)
报告质量(主题、结构、观点、逻辑、资料、字数30分)
评阅教师姓名
陆蓉
职称
讲师
成绩
评语
评阅教师签字
年月日
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 语音 传输 发射 接收 电路设计 课程设计 报告