《模拟电子技术基础》课程设计说明书-有线半双工对讲机.doc

武汉理工大学模拟电子技术基础课程设计说明书摘要模拟电子技术课程设计是对所学的基础理论知识的一次实践检测的过程。我选择的项目是制作有线半双工对讲机，为了实现有线条件下的半双工对讲，我以LM386集成运算放大器为核心器件来进行制作。该电路以LM386集成功率放大器为核心电路以压电式扬声器兼作话筒和听筒。通过一个双刀双掷开关实现听筒的听说转换功能，当双刀双掷开关把扬声器与说话通路接通时，本扬声器为听筒，声音信号传入集成功率放大器，从另一扬声器传出，即话筒；当双刀双掷开关转换时，两个扬声器功能对调，以此实现半双工对讲功能。关键词：LM386集成功放 半双工 对讲英文对照AbstractSimulating electron technology curriculum design is the process checking a practice of what be learned basic theory knowledge. My alternative project is the intercom making wired half duplex operation, in order to realize wired lower condition half duplex operation correct talk, come I to carry out fabrication component centering on LM386 integration arithmetic amplifier. Be the circuit of circuit centering on integrated power amplifier of LM386's turn to annex with dyadic loudspeaker of piezoelectric to do the microphone and the telephone receiver. It is said that by the fact that a two knife commutator realizes a telephone receiver changes a function , think that the loudspeaker is a telephone receiver when , two knife commutator puts the loudspeaker and gossip passage through, sound signal conducts entering the integrated power amplifier, from another loudspeaker biography take place , namely the microphone; While two knife commutator changes, two loudspeaker functions exchange , realize half duplex operation the correct talk function on this account. Keywords: LM386 collection half duplex operation correct talk 第一章 绪 论1.1 半双工有线对讲机概述有线对讲机可以方便简单地实现异地远距离双路或多路通话，与电话相比的优点是不产生通信费。有线对讲机有双工和半双工之分，本次课程设计制作的是半双工对讲机。半双工对讲机通过集成运算放大器对语音的拾取和放大，用扬声器兼作话筒和听筒，通过双刀双掷开关来实现扬声器的听说转换。半双工就是指一个时间段内只有一个动作发生，举个简单例子，一天窄窄的马路，同时只能有一辆车通过，当目前有两量车对开，这种情况下就只能一辆先过，等到头儿后另一辆再开，这个例子就形象地说明了半双工的原理。原理框架图第二章 总体设计2. 1 设计的目的和任务2.1.1 设计目的1、通过半双工有线对讲机的设计，安装和调试，学会使用集成运算放大器来实现语音的拾取和放大。2、学习用集成运算放大器的外接电容来该善增益和滤波除杂音。3、学习负反馈可减小输出信号失真的作用。2.1.2 设计任务1、设计任务根据技术要求和已知条件，完成对双路对讲机的设计、装配与调试。2、设计要求采用集成运放和集成功放及阻容元件等构成对讲机电路，实现双方异地有线通话对讲；用扬声器兼作话筒和喇叭，双向对讲，互不影响；工作可靠，效果良好。电源电压：9V，功率0.5W。2. 2 设计原理及其方案图 2.2.1 设计原理 本次课程设计所设计的半双工对讲机采用集成运算放大器来实现语音的放大，扬声器既作听筒又作话筒，以双刀双掷开关来实现听说转换功能。当把扬声器1与讲话通路连通时，扬声器1为讲话方，扬声器2为听话方；当把扬声器2与讲话通路连通时，扬声器2为讲话方，扬声器1为听话方。以此实现对讲机的半双工功能。原理框架图2.2.2总体设计方案图电路原理图41. 器件选择1、语音功放：本次课程设计采用LM386集成运算放大器来实现语音的功放。LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、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，广泛应用于录音机和收音机之中。LM386内部电路3LM386内部电路原理图如图所示。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反馈，使整个电路具有稳定的电压增益。LM386的引脚图 LM386的外形和引脚的排列如右图所示。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；使用时在引脚7和地之间接旁路电容，通常取10F2、在LM386的1和8脚间接电容C1以改善增益，在引脚7和地之间接旁路电容C4来作负反馈以减小输出信号的失真，C1、C4通常取10uF。3、负载用8欧0.5瓦的压电式扬声器。第三章 单元电路的设计3.1功放电路的设计1.5用LM386集成运算放大器作为音频放大电路的核心器件，外接相关电容来改善增益和减小输出信号的失真。LM386功放电路3.2听说转换的电路设计2用双刀双掷来作扬声器的听说转换器。当扬声器1的1端与电路接通，扬声器2的2端与电路接通时，扬声器1为讲话方，扬声器2为听话方；当扬声器2的1端与电路接通，扬声器1的2端与电路接通时，扬声器2为讲话方，扬声器1为听话方。输入输出听说转换电路第四章 电路安装与硬件调试4.1总体电路仿真测试在完成其总体设计后，先用仿真软件对其进行仿真，以检查电路是否设计得正确合理。取Vcc=9V，Vi模拟声音信号取正弦信号，其频率f=600HZ，峰峰值Vp-p=60MV，经放大后输出为频率f=625HZ，峰峰值Vp-p=9.6V。基本实现音频放大的功能。仿真电路Vi波形 Vo波形4.2 硬件安装与调试通过电脑仿真确定所设计的电路切实可行后，按照总体电路图焊接出半双工有线对讲机实物。连接电路时尽量少连线，必须时尽量使用胶皮线，以减少干扰。焊接好实物后，首先对各个焊接点进行检查，是否有虚焊、漏焊、元件位置焊错、电解电容极性焊反等情况，在检查结束并改正之后才接上电源。接上9V直流电源后，作为听话一方的扬声器发出较大的鸣叫声，可能是由于集成运算放大器LM386的质量问题，共模抑制比不是很理想；在讲话端输入语音信号时，听话端受到的语音信号不是很大，且有较多杂音，当把线路整理好后，效果有所好转，因此线路间的相互干扰是其中的原因之一，又根据电路仿真确认电路设计没问题，所以效果不理想主要是因为相关元件的参数误差造成的。第五章 课程设计心得体会通过此次模拟电路课程设计，我学习了半双工有线对讲机的基本设计方法和设计原理，对几种基本电路和集成运算放大器有了更深刻的认识。学会了使用集成运算放大器来实现语音信号的功放，以及对相关附属电路的有关设计。明白了半双工有线对讲机对讲机虽然是一个小型系统，但各级都紧密联系，相互影响。各级系统都有相应的技术指标。这是对课本知识的检测，也是一种新的测验，通过理论联系实际来加深对课本知识的了解。其次，在电路仿真和硬件焊接过程中总会出现一些问题，需要我们细心、耐心解决，在电子设计和实物焊接调试过程中没有耐心，急躁不认真，这是不可能取得好成果的。再次，通过此次课程设计，我对设计所用到的软件和硬件有了更加深刻的了解，这对我以后的工作和学习会有很大的帮助。在本次课程设计过程中，自己诸多的不足也体现出来：电子理论基础知识不扎实，对相关电子设计软件使用的不熟练，对集成电子产品的不了解，动手焊接电子电路能力较差，做事缺乏耐心，马马虎虎。针对自身的不足，以后必须多翻阅相关电子学习资料，以丰富自己的理论知识，虽然有时候会觉得很枯燥，但要想设计出优秀的电子产品，就必须得有夯实的理论基础，同时要培养自己的实践动手能力，为自己以后更好地走向社会，在电子行业中有所建树打下夯实的基础。参考文献1 吴友宇主编模拟电子技术北京：清华大学出版社，2009.52 吴慎山主编. 电子线路设计与实践高等学校电子信息类教材.北京： 电子工业出版社 2005 .09 3 胡斌主编. 图表细说电子元器件 .北京：电子工业出版社 2004.54 刘修文主编 .图解电子技术要诀.北京： 中国电力出版社 2005.5 康华光主编. 电子技术基础.北京：高等教育出版社 2006.1.15附.1总电路图附.2元件清单名称序号型号参数数量电容C110uF1C2270uF1C351nF1C410uF1集成功放LM3861电阻R1101R42K1开关双刀双掷1扬声器R2压电式0.5W1R3压电式0.5W1