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1、四川航天职业技术学院电子工程系课程设计专业名称： 电子工程系 课程名称： 模电课程设计 课题名称： 模电双工对讲机 设计人员： 黎 丹 丹 指导教师： 李 彬 2012 年 5 月 30 日课程设计任务书一、课题名称：模电双工对讲机二、技术指标：采用集成运放和集成功放及阻容元件构成对讲机。实现甲乙双方异地有线通话对讲。用扬声器兼作话筒和喇叭，对向对讲，互不影响。电源电压+5V，功率=0.5W，三、要求：1、拟定测试方案和设计步骤2、根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图。3、利用电路制版软件画出原理图、PCB电路板图、装配图。指导教师：李彬学 生：黎丹丹电子工程系2012年
2、 5 月30 日课程设计报告书评阅页课题名称：双工对讲机班 级：G11应电班姓 名：黎丹丹 201 2 年 5 月30 日指导教师评语：考核成绩： 指导教师签名：201 2 年 月 日目录摘要4一、选题背景：51.1背景介绍：51.2设计任务与要求:6二、设计总方案：62.1设计原理：62.2方案比较选择62.2.1方案一：62.2.2方案二：72.2.3方案三:8三、过程设计论述：93.1设计方案详细描述：93.2元器件选择：93.2.1话筒选择：93.2.2集成运放选择：103.2.3扬声器选择：113.2.4其它器件选择：113.3直流稳压电源设计：113.3.1设计要求：113.3.2
3、器件选择：11四.结果分析：114.1 直流稳压电源仿真图如下：114.2双工对讲机:12五.结论：14六、制作心得： 14附件1 双工对讲机原理图14附件2 PCB图15附件3 3D图16参考文献18摘要模拟电子技术课程设计对所学的基础理论知识是一次实践检测的过程。本次实验课题为双工有线对讲机，完成对多路对讲机的设计、装配与调试。设计基于无线通信原理制作无线双工对讲机，采用高频管9018两级放大石音信号，电容三点式振荡产生谐振高频载波，通过天线发射进入空中；接收部分采用直接接收方式，采用LC振荡网络检波，检波后的原信号在由集成功放LM386两级放大推动扬声器发声。整个系统结构简单、易行，无线
4、对讲机在生活中应用广泛，具有很好的应用前景。The curriculum design of electronic technology simulation study of the basic theory of knowledge is a practical detection process. This experiment titled duplex cable radio and the completion of the design of multi-channel interphone, assembly and testing. Design based on the w
5、ireless communication principle make wireless duplex interphone, with high frequency tube 9018 two level put rock sound signal, capacitance SanDianShi oscillation due to the resonance frequency carrier, through the antenna is launched into the air; Receiving part adopts directly receive way, USES th
6、e LC oscillation network detection, the detection of the original signal after in the integrated amplifier LM386 two stage amplifier drive a speaker voice. The whole system structure is simple, easy, wireless radios in the life applied widely, has the very good application prospects. 关键字：双工对讲机、无线通信原
7、理制作无线双工对讲机、装配、调试。 一、选题背景：1.1背景介绍：随着现代通讯技术的发展，人们之间的联系越来越普遍，手机、电话在这种时刻起到了不可替代的作用。然而这些通讯工具都需要通讯中转（即移动通讯公司的服务），在远距离通讯非常实用，但若是近距离的话就显得有些大材小用了，昂贵的花费对一般用户来说可不是小意思。这时，对讲机就凸显出了它得天独厚的优势。它使用方便，用法简单，价格便宜，而且一次购买可终生受用，只要提供所需电源即可。这就为用户节省了大量的花费，在短距离通讯中普遍得到应用。对讲机一般分为半工、半双工、双工三种。本设计是一种有线双工对讲机，主要用于较短距离通讯。 1.2设计任务与要求:
8、元件采用集成运放和集成功放及电阻、电容等，实现甲、乙双方异地有线通话对讲功能； 1)用扬声器兼作话筒和啦叭，双向对讲，互不影响； 2)电源电压选用+9V，输出功率05W，工作可靠，效果良好； 3)设计电路所需的直流稳压电源（即+9V电源）；二、设计总方案：2.1设计原理： 本设计主要采用扬声器兼作话筒和喇叭作为人音频信号的采集接受转换装置，集成运放及电阻、电容等构成对微弱声音信号的前置放大电路，对信号进行适当的放大，再由集成功放及电阻、电容等构成功率放大电路对经前置放大的音频信号进行功率放大，然后推动扬声器工作，从而实现异地有线通话。本双工对讲机的设计框图如下：图2-1 对讲机设计框图声电转换
9、电路功率放大器前置放大器功率放大器直流电源电路声电转换电路前置放大器甲乙2.2方案比较选择2.2.1方案一：采用电桥构成测量电路，对由扬声器产生的微弱信号进行测量，然后经过集成运放UA741进行电压放大，然后再经集成运放386D进行功率放大，推动扬声器工作。电路图设计如下图所示：图2-1-1 方案一原理图该电路的设计虽然考虑到了所有设计要求，电路结构也比较简单，但是此方案有三个缺陷：（1）是用扬声器兼作话筒和喇叭，在理论上可行，但实际中实现可能性不高，一般的扬声器感应声音信号的灵敏度不是很高，一般达不到比较理想的效果。（2）是对扬声器中的微弱信号用电桥进行测量要求电桥要达到平衡，这在一般的电路
10、板制作中比较难以实现。（3）是该电路中两个扬声器在同一回路中，一边的声音信号对另一边都会产生影响，这是该电路的最大缺陷。考虑到上述原因，该方案不适合采用。 2.2.2方案二： 考虑到上述方案的缺陷，决定将用扬声器兼作话筒和喇叭改为用驻极话筒充当话筒，扬声器制作喇叭，通过下面的电路来实现： 图2 -2-2 方案二原理图2.2.3方案三: 这是一款适合电子爱好者自制的有线双工对讲机(又可称有线对讲电话机)电路图。该机有呼叫、双向对讲、微功耗待机等功能，适于在公众通讯网络覆盖的盲区及有特殊要求的场所做专用通话工具。电路包含：话筒电路、话筒放大电路、消侧音电路、功率放大电路、振铃电路等单元电路。按该图
11、电路制作两部对讲机，用两根导线，按正确的极性连接起来，就构成一对一有线通话系统。该电路图如下图所示：三、过程设计论述： 3.1设计方案详细描述： 本设计采用方案二，具体过程如下： 考虑到实际状况，用话筒作为声音信号的接受和转换装置，然后通过集成运放对话筒中微弱的电信号进行功率放大，最后由扬声器将放大后的电信号转化为声音信号输出，从而实现甲乙双方的短距离通话，这只是实现了“单工”对讲，即有一方只能说而另一方只能听。 接下来，再做以同样的“单工”对讲机，然后把它与第一个单工对讲机的话筒端与扬声器端对调。这样双工对讲机就大体实现了，在用两个单刀双掷开关对其进行控制，便可实现甲乙双方的短距离有线通信了
12、，双方间可同时通话互不干扰。 3.2元器件选择： 3.2.1话筒选择：本设计采用驻极话筒，因为驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。属于最常用的电容话筒。由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳内设置一个场效应管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。 驻极体话筒与电路的接法有两种：源极输出与漏极输出。源极输出类似晶体三极管的射极输出。需用三根引出线。漏极D接电源正极。源极S与地之间接一电阻Rs来提供源极电压，信号由源极经电容C输出。编织线接地起屏蔽作用。源极输出的输出阻抗小于2k，电路比较稳定，动态范围
13、大。但输出信号比漏极输出小。漏极输出类似晶体三极管的共发射极放入。只需两根引出线。漏极D与电源正极间接一漏极电阻RD，信号由漏极D经电容C输出。源极S与编织线一起接地。漏极输出有电压增益，因而话筒灵敏度比源极输出时要高，但电路动态范围略小。Rs和RD的大小要根据电源电压大小来决定。一般可在2251k间选用。例如电源电压为6V时，Rs为47k，RD为2。2k。图3输出电路中，若电源为正极接地时，只须将D、S对换一下，仍可成为源、漏极输出。一声控电路前置放大级中驻极体话筒的源极输出和漏极输出的两种不同的接法，最后要说明一点，不管是源极输出或漏极输出，驻极体话筒必须提供直流电压才能工作，因为它内部装
14、有场效应管。 图3-2-1 驻极话筒接线图 由上述分析并会结合本次设计对讲机的性能要求：驻极话筒采用漏极输出接法，以后的较高的电压增益。（即接法2） 3.2.2集成运放选择： 集成运放选用386D，因为386D音频功率放大器主要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的电阻和电容，便可将电压增益调至任意值，直至200.输入端以地为参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半。在6 V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW，使得386D特别适合于电池供电的场合。 386D有如下特点： 1.静态功耗低，约为4mA，可用电池供电。 2.电压增益由20 2
15、00可调 3.电源电压范围宽,Vcc=412V 4.外围元件少结合386D的这些优点，本次设计集成功放选用386D，因为要使扬声器正常工作，需要使得功放增益足够大，所以选用下如图对386 D进行连接。 3.2.3扬声器选择： 扬声器选用8，0.5W的普通扬声器 3.2.4其它器件选择： 剩下的元件主要是电阻和电容，由于本次设计精度要求不高，为减小成本，都选用普通型合适阻值或容值的电阻或电容。 经过上面的描述，完整的电路图如下：3.3直流稳压电源设计： 3.3.1设计要求：输出+9V电压，输出功率0.5W，工作可靠，效果良好器件选择： 3.3.2器件选择：根据电源的设计要求，选用三端式集成稳压器
16、LM7809CT为电源的核心器件，因为它的主要参数有：输出直流电压+9V，输出电流L：0.1A，M：0.5A，电压调整率为10mV/V，输出电阻Ro=0.15,输入电压Vi的范围为1216V。因为一般Vi要比Vo大35V，才能保证集成稳压其工作在线性区。 变压器采用n=Ui/U1=220/16=14,输出16V的交流电压，整流部分采由四个二极管组成的桥式整流器，滤波电容C1、C3 一般选几百到几千微法，这里选用100uF。由于稳压器距离整流滤波电路较远，输入端接入电容器C2（数值为0.33uF）用以滤除输出端的高频信号，改善电路的暂态响应。具体电路图如下： 图3-3 直流稳压电源电路图四.结果
17、分析： 4.1 直流稳压电源仿真图如下：图4-1-1 V1与V2的的仿真图 图4-1-2 V2和V3的仿真图 图4-1-3 V3和Vo的仿真图 由上面三个电压的图形关系并结合直流稳压电源电路图可知其依次为：变压、整流、滤波稳压电路，最终使220V/50Hz的交流电变成+9V的直流稳压电，实现了设计要求。4.2双工对讲机: 通过设计的电路原理图，制作成实物，加上+9V直流电压，进行调试结果如下： 一个人用驻极话筒讲话在一边讲话，另一个人在对面的扬声器旁听，只听见“嗡嗡”的噪音，但若是对着话筒打口哨，扬声器那边会传出清新嘹亮的口哨声。然后两人相互对对方打口哨，都能从自己那边的扬声器清楚地听到对方的
18、声音。出现双方话语不能相互长达的主要原因可能有两点：一是人说话时声音的频率变化太快，电路来不及感应；二是人正常说话时话筒接收到的声音信号非常微弱，经运放放大时被噪声信号干扰。下面为测定的对讲机输出波形曲线： 由图4-2-14-2-4可知：当输入信号频率过（小于20Hz）时，受外界噪声信号干扰厉害，输出波形很不稳定；当输出信号大小适中（频率在201600Hz左右）时，输出波形没有失真，能够精确地放大话筒感应的信号；当频率过大时，输出波形出现如图4-2-3所示的失真情况；但当频率适中(在此取频率为300Hz)同时增大信号的电压幅值时，输出波形逐渐出现失真，如图4-2-4所示。因为人的正常声音在30
19、0Hz3400Hz之间，通过波形分析可知该对讲机性能不是很理想，需要进一步改进。五.结论： 本次课程设计基本完成了设计的两大要求：双工对讲机和直流稳压电源。在对讲机设计部分重点应用了驻极话筒、集成运放386D和普通的扬声器这三个核心器件，完成了对声音信号的转换、放大和输出，从原理上实现了对讲机的基本功能。在直流稳压电源设计部分中，主要在于三端稳压器件LM7809CT的选择，通过该器件直接可输出+9V的直流电，只要保证其工作在线性区即可。其他器件都是围绕该器件展开的。这次设计使我对电子技术课程，尤其是模拟电路中学过的知识有了更深刻的掌握，并学会了将理论知识用于实践，解决实际问听的能力。此外，我还
20、意识到对一个电路的设计，首先要从其要求入手，明白要达到的目的，然后确定方案，选择核心器件，在围绕核心部件展开整个电路原理图的设计，在进行参数进算并仿真，制作实物和调试。制作心得：通过这次对数字电子技术课程设计，我了解数字电子的许多方面的作用，也使我们从学到的理论与实践相结合起来，更加使我们更好的掌握这门课程和有效的利用。而且通过对此课程的设计，我不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前知道的知识。最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛。也明白老师为什么要求我们做好这个课程设计的原因。他是为了教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题，提高我们的动手能力。更加理解了它的结构。最后，衷心感谢老师和同学的帮助。附件1 双工对讲机原理图双工对讲机原理图附件2 PCB图附件3 3D图参考文献1. 电子技术基础（模拟部分） 主编：康华光 高等教育出版社2. 新型集成电路及其应用实例 何希才 编著 科学出版社3.Protel DXP电路设计与制板 主编：夏江华 北京航空航天大学出版社4. 5.
