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2011年6月27日星期一
红外无线音响
【摘要】
本无线收发系统主电路采用红外发射接收二极管进行数据传输。
电路块采用LM317线性稳压源供电。
发射电路由晶体管搭建的驱动电路,驱动红外发光管发光,实现信号的幅度调制。
接收电路由晶体管构成一级运放,而后经过LM386进行功率放大输出信号。
制作中先通过仿真实验,然后进行实物焊接接。
制作中用到的仿真软件有,mutisim,proteus,印制电路板通过altiumdesigner
绘制完成。
又通过制版机做成腐蚀板。
关键词:
红外发射二极管,红外接收二极管,LM386语音放大芯片,mutism仿真,Proteus仿真,AD腐蚀板制作。
目录
1、总体方案设计………………………………………………………1
1.1、设计任务和要求……………………………………………………………………1
1.2、设计基本思路………………………………………………………………………2
1.3、系统组成框图………………………………………………………………………2
1.4、电路主芯片介绍……………………………………………………………………2
1.4.1、通用型功放LM386…………………………………………………………2
1.4.2、线性稳压芯片LM317………………………………………………………3
1.4.3、红外发射接收管……………………………………………………………3
2、单元电路设计…………………………………………………
2.1、线性稳压源电路…………………………………………………
2.1.1、电路仿真图…………
2.1.2、原理图分析………
2.1.3、仿真结果……………
2.2、红外发射电路…………………
2.2.1、proteus仿真电路
2.2.2、原理图分析
2.3、红外接收电路……………………
2.3.1、红外接收proteus仿真图
2.3.3、原理图分析…………………
2.3.3、Pcb制作之Protel原理图与Pcb图绘制
3、性能测试与电路调试问题说明……………………….
第一章总体方案设计
1.1设计任务和要求
1.1.1设计一款电源供音响电路使用
1.1.2设计发射机和接收机电路要求能实现近距离的音频无线传播。
1.2设计基本思路
该无线音响是借助红外线来实现音频信号的近距离传递的,因此称之为“红外无线音响”。
红外无线音响是以红外线作为通信载体,通过红外光在空中的传播来传输信号,它由红外发射器和红外接收器完成。
在发射端,发射的信号经过幅度调制后,送入电光变换电路,经红外发射管转变为红外光信号发射到空中;
在接收端,红外接收器对接收到的红外光信号进行光电变换,幅度解调后恢复出原信号。
1.3系统组成框图
图1.2红外接收框图
1.4电路主要芯片介绍
1.4.1通用型集成功率放大器LM386
LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,具有功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点,广泛应用于录音机、收音机、对讲机、方波发生器和正弦波振荡器等低电压消费类产品中。
LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。
LM386的引脚排列如图1.3所示,引脚2为反相输入端,引脚3为同向输入端;
引脚5为输出端;
引脚6和4分别为电源和地;
引脚1和8为电源增益设定端;
使用时在7引脚和地之间接旁路电容,通常取10uF。
图1.3lm386引脚图
1.4.2线性稳压芯片lm317
LM317作为输出电压可变的集成三端稳压块,是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。
317系列稳压块的型号很多:
例如LM317HVH、W317L等。
电子爱好者常用其做线性可调电源。
常见的有金属封装和塑料直插封装。
LM317引脚排列如图1.4所示1脚为ADJ即为调整端,一般通过滑动变阻器接地。
三脚输入,二脚输出。
通过改变滑动变阻器的阻值来改输出的电压值。
如图1.4lm317引脚图
1.4.3红外光发射接收二极管
常用的红外发光二极管(如SE303.PH303),其外形和发光二极管LED相似,发出红外光。
管压降约1.4v,工作电流一般小于20mA。
为了适应不同的工作电压,回路中常常串有限流电阻。
如图1.5所示
如图1.5红外发射管
红外接收二极管又叫红外光电二极管,也可称红外光敏二极管。
它广泛用于各种家用电器的遥控接收器中,如音响、彩色电视机、空调器、VCD视盘机、DVD视盘机以及录像机等。
如图
如图1.6红外接收管
1、单元电路设计
2.1线性可调稳压源电路
2.1.1电路仿真图如下
图2.1稳压电源mutisim仿真图
2.1.2原理图分析
220v交流市电经变压器后变为14v交流电,然后经过整流桥变为脉冲直流正弦线号,经过然后经过2200u的大电容削去脉冲的尖波。
电压变成平滑的正弦信号。
之后又经过0.33u的电容滤去高频信号,进LM317三端,然后从二端出,一端通过电位器接地。
一、三端之间
接210欧姆的电阻。
之所以这样选阻值是因为317要正常工作必须满足流过R1的电流大于1.5mA,而这IR1=V0/(R1+R2),而317可调范围为1.25到37。
V0=1.25(1+R2/R1);
故经计算R2约等于27倍R1。
最大值时37/1.5/(27+1)=0.88k;
最小时1.25/1.5=0.83k。
所以电阻取小于0.83k。
2.1.3电路仿真结果
图2.2电位器阻值分别为5k和2k时的波形(从左到右)
2.2红外发射电路
2.2.1Proteus仿真电路如图2.3所示,
图2.3.1图2.3.2
2.2.2原理图分析
组成一个单管共射极放大电路。
静态工作点VC=7.5V,VB=1.48,VE=0.68;
R1,R3组成静态分压路,为基极提供静态工作点。
R2作为发射极电阻提高电路稳定性。
它是一个自动稳定工作点的共射极发大电路。
D宜选用外壳透明的品种,那些从外部不能看到内部电极的品种其通信距离将会很小。
在仿真中当加入脉冲时钟信号时,二极管呈现出忽明忽暗的现象。
即脉冲信号为低时二极管不亮,脉冲为高时二极管变亮。
效果如图2.3.1和2.3.2所示:
2.3红外接收电路
2.3.1Proteus仿真图如图2.4所示。
图2.4红外接收Proteus仿真电路
2.3.2基本工作原理分析:
当被音频信号调制的红外光照射到D1-D2时表面时,D1-D2将接收的经声音调制的红外线光信号转换成电信号,即在D1-D2两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C2耦合至Q2进行一级放大,在经过C3耦合至音频放大集成电路进行功率放大后驱动扬声器发声。
由于LM386可以输出约1W的功率,所以该接收器可以同时供两个喇叭收听。
三极管Q2选用中功率管2SC8050,PCM=3mW,ICM=500mA,R2的功率要在l/4W以上。
D1-D2为红外线接收管(不要选用光电二极管,以免受干扰,影响接收效果)。
在仿真实验中我们还用脉冲信号来代替红外接收管接收到的信号。
如图2.4所示高信号高电平来时,会听到喇叭发出基础而干脆的“啪”的声音,当信号低电平来时,则听不到声音。
2.3.3 Pcb制作之Protel原理图与Pcb图绘制
注意本图中红外接收管变成了四个,原因是增大接收面积,获得较强的信号。
图2.5红外接收电路AD原理图
图2.6红外接收Pcb图
3、性能测试与电路调试问题说明
3.1实际电路制作原则,分模块制作。
3.1.1问题1:
317稳压源能稳定工作,对于电源模块本来是加上了一个337负电源但是负电源无法正常显示,与317一共地发现电压不稳了317的电压瞬间增大了好多。
可能原因:
电路连接错误。
解决方案:
经过仔细分析发现把337引脚输入输出接反了,导致了上述情况的发生。
最后将337拆掉,由于拆线过程中,一不小心,337引脚弄断了结果双电源成了单电源。
3.1.2问题2:
红外接收电路,本来如下图所示焊接完毕后,通过测量三级管两端电压,发现集电极对地电位恒为9V。
是二极管烧了。
经过仔细测量发现二极管正反接均导通,最后将二极管换掉发现电路电压正常了。
图3.1 红外发射
3.1.3问题3:
对于红外接收电路,发现上电就有很大的信号,原来红外接收管接反了,本来应该
是反向接入电路如图3.2,结果把二极管正向接进了电路。
解决方法,把电源线和地线截断,重新接入正负极。
最后电路完成了工作。
3.2 制作中存在的不足:
噪声信号较大失真严重。
电路原理有待改进。
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