有线对讲机设计制作.docVIP

有线双工对讲机 摘要：有线双工对讲机主要应用于对音频信号的功率放大，本文介绍了具有弱信号放大能力的有线双工对讲机的基本原理、内容和实现过程。整个电路主要由稳压电源、前置放大器、功率放大器、共三部分构成。稳压电源主要是为前置放大器、功率放大器提供稳定的直流电源；前置放大器主要是电压的放大；功率放大器实现电流、电压的放大；设计的电路结构简洁、实用，充分利用到了集成功放的优良性能。 关键字：集成运放 功率放大 扬声器 一、题目理解与分析 1、设计任务 用中小规模集成芯片设计并制作一对实现甲乙双方异地有线通话的双工对讲机。 2、设计要求 1）用扬声器兼作话筒和喇叭，双向对讲，互不影响； 2）对讲距离30m~50m； 3）电源电压为9V，PO≤0.5W。 二、系统方案设计 设计有线双工对讲机系统如图2.1所示。主要由弱声音采集，前置放大器、功率输出放大器、功能切换开关、扬声器、直流稳压供电电路等组成。 图2.1 有线双工对讲机系统框图 其中弱声音采集，弱信号前置放大级完成弱信号的电压放大，功率输出放大级完成弱信号的电压和电流放大，直流稳压电源部分为整个功放电路提供电量。 三、模块方案设计 3.1 弱声音采集模块设计 方案一：采用驻极体电容器麦克风(ECM) 工作原理是利用具有永久电荷隔离的聚合材料振动膜。体积小巧，成本低廉，在电话、手机等设备中广泛使用。电容式麦克风因灵敏度较高，常用于高品质的录音。 方案二：采用电动式锥形纸盆扬声器 电动式锥形纸盆扬声器的工作实际上是把一定范围内的音频电功率讯号通过换能方式转变为失真小并具有足够声压级的可听声音。同时该种扬声器可以将声音信号转换为电信号。 综合比较，因设计要求用扬声器兼作话筒和喇叭，方案二的设计效果优于方案一，因此采用方案一。 3.2 前置放大模块设计 方案一：采用集成运算放大器构成前置放大电路 设计前置放大电路的可供选用的集成运算放大器由很多，如National Semiconductor公司的LF347/356/357，Precision Monolithics公司的OP16/37，Signetics公司的NE5532/5534等。具有带宽高，电压增益高，转换速率快，噪声低和电流消耗低等优点。 方案二：采用专用前置放大器IC构成前置放大电路 目前有很多性能优越的专用低频前置放大器IC，如日本夏普公司的IR3R18/16，NEC公司的Μpc1228H，富士通公司的MB3105/06。其频带BW均能达到30Hz—20KHz，增益高，失真系数小。 综合比较，方案二的设计效果优于方案一，但是专用前置放大器IC价格比较贵，而且采购不便，而集成运放价格便宜，性能高，能够满足题目放大要求，因此采用方案一。 3.3 功率放大模块设计 方案一：采用分立元件构成低频功率放大器电路 分立元件构成的低频功率放大器电路可分为输入级、功率激励级和OCL输出级三部分。输入级采用双管差分放大器使电路工作稳定，功率激励级采用互补复合管推挽输出电路来提高线性放大及降低波形失真，而输出级采用直接耦合形式确保电路的低频响应。这种方案的优点在于反馈深度易控制，故放大倍数易控制。且失真度可以做到很小，使音质很纯净。但外围元器件较多，调试要困难很多。 方案二：采用集成运放构成低频功率放大器电路 LM386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脚之间增加一只外接电阻和电容，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。 特性(Features): * 静态功耗低，约为4mA,可用于电池供电。 * 工作电压范围宽，4-12V or 5-18V。 * 外围元件少。 * 电压增益可调，20-200。 * 低失真度。 综合比较，方案一电路复杂，调试难度非常大，而方案二电路简单，易于调试。因此，采用方案二。 四、硬件电路设计 设计要求有线双工对讲机输出功率小于0.5W，需要放大电路才能完成。在额定输出功率Por = 0.5W时，在RL = 8Ω上的正弦波输出电压幅值为 语音信号范围一般在10mV，整个放大器需要的电压倍数为 42dB的增益需要在弱信号前置放大器和功率输出放大 中进行分配，按照一般情况，功率输出级的增益为20dB左右，前置放大级需要承担22dB以上的增益。 4.1 前置放大电路设计 为了提高前置放大器电路的输入电阻和共模抑制性能，减少输出噪声，采用集成运算放大器构成前置放大电路必须采用同相放大电路结构，为尽可能保证不失真放大，电路采用两级运算放大器电