中南民族大学有线双工对讲机课程设计.doc

《中南民族大学有线双工对讲机课程设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中南民族大学有线双工对讲机课程设计.doc（19页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、中南民族大学 计算机科学学院 自动化专业创新设计大赛 题目： 有线双工对讲机 姓名： 石幸 王洋洋 方永疆 学号： 指导老师： 张志俊 2014年 5 月 17 日目录一、 设计前的准备及总体思路.3二、 报告设计的题目及要求.4三、 报告设计的目的及元件的选取.5四、具体设计.6五、调试过程中出现的问题及解决方法.15六、心得体会及建议.17七、参考文献.19有线双工对讲机一、 设计前的准备及总体思路 准备工作：在确定了要做“有线语音传送机”这个设计课题后，我首先熟读了教材，使自己掌握了一些必要的理论基础，在此基础之上，我带着课题又参考了有关“有线双工对讲机”的一些资料，为自己的课程设计理清

2、了头绪，并且在脑海中形成一个清晰的设计思路。基本设计思路：有线对讲机设计主要利用了运算放大器能放大信号的原理。我们设计一个简单的电路图在一边装上喇叭，作为微弱信号源，信号通过电容而且只能通过交流信号，经过NPN型三极管后接入运算放大器的正极接入端，在放大A倍后，信号基本可以听到拉，然后接入电容也有消除失真的作用，在运算放大的输出端接上前面加有电容的扬声器，就可以完成实验，在EWB仿真中，只要将输入端的喇叭换成信号输入器，输出端的扬声器换成试波器既可完成仿真。二、 报告设计的题目及要求1.采用集成运放和集成功放及阻容元件等构成对讲机电路，实现甲、2.乙双方有线通话对讲；3.用扬声器兼作话筒和喇叭

3、，双向对讲，互不影响；4.用控制按钮来控制发话或收听，同时对方呼叫时有铃声响；5.计算参数，安装调试对讲机电路；6.画出完整电路图，写出设计总结报告。三、报告设计的目的及元器件选取目的：模拟电子技术课程设计是电气工程及其自动化专业必修的技术基础课。该课程不仅具有自身的理论体系且是一门实践性很强的课程。通过该教学环节，要求达到以下目的：1.使学生进一步掌握模拟电子技术的理论知识，培养学生工程设计能2.力和综合分析问题、解决问题的能力。3.使学生基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力。熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。模拟电子技术的鲜明特点

4、是强调实践性教学，注重工程素质培养和专业基本训练。因此加强实践环节和实验课改革，是模拟电子技术课程建设的重要任务之一。实践是学习电子线路知识和培养电子线路能力的最有效的途径，实验是对理论学习的强化和补充。国外许多学校电子线路的教学重点在实验室而不在教室，国内许多学校加强实验采取实验单独设课，这些做法都是有益的。提高电子设计能力不能不提到EDA。由于计算机和集成电路技术的发展，电子设计已经由CAD发展到EDA的阶段。从传统的“基于电路板的设计”到当前“基于芯片的设计”，从“自下而上”到“自上而下”的设计，电子设计的思想和方法都发生了很大的变革。使用EDA工具软件可以直接设计“芯片”，采用ISP方

5、法和CPLD/FPGA芯片，在实验室甚至家中就可以方便地实现电子设计和产品开发。EDA技术已经成为当今世界电子设计的潮流，应该让我们学生尽快掌握这种先进的设计方法和技术。加强EWB的仿真应用，课程设计和毕业设计广泛使用EDA工具软件和CPLD/FPGA芯片。元器件的选取：元器件的选取其实是重要的一个步骤，它的选择是否恰当直接影响电路图的绘制，为了为自己所设计的电路图尽量显得准确简便，可预先想好电路设计中必要的元件，选择出来如下：电阻：几欧几兆欧的约为30个；扬声器：8欧的两个；电容：10微以下的约为10个；放大器：型号为F007和5G37的各为2个；二极管：约5个；直流稳压电源：几伏的约8个；

6、导线：若干；开关：若干。四、具体设计设计工作原理及设计思路实现对讲的关键是将声音信号变换成电信号，经过放大、传输后又将电信还原成声音信号输出，供对方接收（听），故电路主要由下列部分组成：声电转换电路实现声电信号的转换；放大电路将微弱电信号经过前置放大和功率放大，去推动扬声器发出声音。图1中所示为双向对讲机的原理框图。其中，平衡转换器可由平衡电桥电桥构成，扬声器内阻作为一桥臂电阻。不讲话时，电桥平衡，输出为零；讲话时内阻发生变化，电桥电路产生输出电压，此电压经过电压放大电路放大后经过功放电路加到对方的平衡转换器上，推动扬声器平衡转换器电压放大功率放大电压放大大功率放大平衡转换器、图功率放大器前置

7、放大器声电转还电路直流电源功率放大器声电转换电路前置放大器图1双向对讲机的原理框图具体分析（图2所示）声电信号的转换电路可采用电桥，扬声器（8欧姆）与三个电阻构成平衡电桥，电桥的对称两端取输出电压作为前置放大器的差动输入信号，电路图如下：图2具体分析图 前置放大器用集成运放构成差动放大器，甲、乙双方不讲话时，其差动输入信号为零，则输出信号为零，某方讲话时使输入信号为零，电桥处于非平衡状态。 功率放大器可选用集成功放，其输入信号经功率放大，使对方电桥电路产生较强的变化信号，推动扬声器发出声音。由于一方不讲话，不讲话方的输入信号为零，所以不会干扰讲话方，实现双工对讲互不影响的功能。例如：TDA20

8、30A能在最低6V最高22V的电压下工作（TDA2030比TDA2030A耐压低点）。在19V、8阻抗时能够输出16W的有效功率，THD0.1%。无疑，用它来做对讲机的功率放大部分或小型功放再合适不过了。这可不只是我个人的想法，市面上多数中高档的对讲机都选择了此功放集成。电路图3如下：图3集成功放图当然，还有一些功率放大器的电路图也可实现功率放大，列如：已知Vcc=12V ， mH ， ， mH ， mH ， ， pF ， ， RB=1k ， CB=1uF ， Rc=10k ， RL=1k ， Rs=10k 。 输入 vs为正弦波（0.1V,100kHz） 。a.失真分析 c；b.失真分析 v

9、o；图4a.失真分析ic（取 Rc 电压分析，如图5所示） 图5b.失真分析vo（如图6所示） 图6总电路图的绘制经过权衡，为使电路的稳定性好的同时又能保证电路图的简洁，特选取以下路图。（b）二四平衡转换器原理图工作原理及参数分析 a)讲机电路如图（a）所示。对讲机前置放大器是由F007组成的差动电路。扬声器（R2）与电阻R1（8），R3（10k）,R4(10k)组成电桥电路。由于电桥电阻远小于差动放大器的输入电阻，故差动放大器对电桥的负载效应可以不考虑。 因为R7R8，R5R6，所以差分放大器输出电压 o=R7/R5(V2V1)是电桥的输出电压。电桥的输出电压V2V1 ，式中R/R，R是扬声

10、器不讲话时的等效电阻（8），R是对准扬声器讲话时的电阻变化量。当R很小，即很小时，V2V1V3/4可见差分放大器的输出信号与扬声器电阻相对变化率成正比。当自方对准扬声器讲话时，R0，电桥失去平衡，V2V10，该信号经过F007电压放大，再经5G37功率放大，传输到对方扬声器去，即对方就可听见自方的讲话声音。因此此时，对方没有对准扬声器讲话，故对方R0，电桥输出信号为零，或者说对方的差分放大器输出信号为零，所以不会干扰自方讲话。反之亦然，这就实现了双工对讲互不影响的作用。图中扬声器兼作话筒和喇叭。 b) 图（a）中R10，R11，R12为功放偏置电路，调节R10，使功率输出达到最大值。R14，C

11、3组成消振电路。防止电路产生高频自激。电路的闭环增益取决于C2，R13。C4为退耦电容，C1，C5为输入，输出隔直电容。由于集成电路内部采用直接耦合，故频率响应很好。5G37采用OTL电路，电源电压较低，在要求输出小于0.5W场合下，5G37不必加散热片。 c)图（a）中的C0电容是为了消除电台干扰的。在实际调试中，容易产生低频自激和高频自激以及各种干扰。此时可通过调增益电阻R13或者在5G37 3脚或4脚对地并联小电容等方法解决。电路静态工作点的选择十分关键，必须注意。 d)如果采用两集成运放做成二四线转换器，还可实现多工对讲。二四平衡转换器原理如图（b）所示。A1，A2端发送信号，可在B1

12、，B2端，C1，C2端接收信号且衰减很小，反之亦然。但在B1，B2端发送信号，则C1，C2，端收不到信号，反之也一样。即信号只能在二线至四线端传输，而四线间无法传输。利用此原理可由用F007组成发话电路，用5G37组成收话电路实现多工对讲。 五、调试过程中出现的问题及解决方法电路图设计出来后，接下来的工作变是实验操作，按图接好线后开始验证设计电路的准确性，也就是进行调试。刚开始的时候，电路没有反应，根本不能进行通话的功能，找过来几个同学，但是都没有解决问题，看上去电路硬实没怎么出错，但就是有错误找不出。于是无奈之下跑到图书馆借了相关的参考书，看了好半天也没得到结论。正当我焦头烂额之时，老师发现

13、了我的一出低级错误：二极管接反了。我摸着头，这才发现错误原来这么简单，自己竟然没找出来，不过我很快反应过来，找到了解决的办法：找一个万用表来测试，看用欧姆档时，指针的偏转情况。 完成了第一个调试任务后，我又发现，信号没有放大。当然，理论上错误应该出在功率放大器上。于是我很自然的想到查看功率放大器的组件有没有异常，但令我失望的是测试出来并没有出错。仔细看着图，思索良久，老师讲过电阻的阻值会随温度的升高而增大，那么说电阻在通电后温度也会上升，而且电阻的老化也会影响其阻值的大小，这样一来，电阻的过大会影响放大器，使之失真。因此，我断定问题就出在此处。后来证实确实是这样，解决办法如下： 换掉所有老化的

14、电阻； 进行参数的计算，估算阻值的大小； 使用时，选取比计算值小一点的。 最后还面临了一次调试，那就是电路不稳定所引起的声音忽大忽小。解决的办法就是尽可能的选取直流稳压电源稳定性能好的，再就是选择干扰信号少一点的环境来做。六、心得体会及建议通过一周的模拟电子技术课程设计我才知道自己的专业知识还是多么的薄弱，使我认识到学好专业知识的重要性，而对于我这样的初学者的知识基础较薄弱，对一些应用操作理解起来较为困难，我想要能从整体概念上较好地理解和把握设计原理和思路，不是仅仅靠听别人说自己不动手，买几本培训的书籍、囫囵吞枣地看一遍、然后没有选择的摘录下来就可以大功告成的。因此学习过程中我们应该要注意多做

15、笔记，要注意结合实际应用。因为我们不仅要掌握大量的模拟电子技术应用方面的知识和技能，并且还经常要把这些知识传授给别人。通过模拟电子技术的课程设计，使我体会到了很多道理，也明白了不少事情。刚开始的时候，老师说题目很简单，资料很容易就可以查到，用不了多久就能做出来。于是我在前两天基本上没为我的设计报告做多少事情，因为连我自己也觉得有线对讲机的设计实在是太简单了，就没必要浪费时间查资料了。后来，同组的人说我们的课程设计的电路图很难用模电做出来，她尝试了好多遍了，得到的电路图不是太繁琐就是错误一大堆。这时，我才从懒散中醒悟过来：不能小看任何事情。然后同组的人聚在了一起，讨论电路图出错的草稿有哪些地方错

16、了，哪些地方需要修改，哪些地方需要重新来过。我们为此探讨了整整一天时间，竟然毫无所获。因为在以前的学习中，我们没有设计过电路图，一下子要我们搞个必须用模电知识解决的电路图实在是有点吃不消。但是，我们没有放弃，化整为零：有的去图书馆查资料，有的去上网搜索，还有的就找相关的杂志，剩下的就执笔记下所有查来的信息。最终，皇天不负有心人，经过两人的努力，我们成功的画出了电路图。同时，也使我体会到：团结的力量和坚持不懈的精神的可贵之处。 当然，通过这次实习，对我的影响远不只以上这些，对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的

17、回忆！ 它对我在以后的学习和生活中将会起到不可估量的作用。因此，学校安排的这次课程设计的目的显然会在我们这些人上得到体现。最后，我建议学校多搞些这样的设计，在锻炼我们的同时还丰富了我们的生活，还建议在今后的设计报告中，提供一些好的报告让我们参考，谢谢！七、参考文献 华中工学院电子学教研室编，康华光主编.电子技术基础.修订3版.北京：高等教育出版社，2001 实用电子电路手册（模拟电路分册）编写组编.实用电子电路手册（模拟电路分册）.北京：高等教育出版社，2003 彭介华编.电子技术课程设计指导.北京：高等教育出版社，2008 清华大学电子学教研组编.童诗白，华成英主编.模拟电子技术基础.第3版.北京：高等教育出版社，2008