双工对讲机陈拥强.docx
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双工对讲机陈拥强
课题名称:
电工电子课程设
所在院系:
科技艺术学院工程系
班级:
11无非
(1)班
学号:
201130451149
姓名:
陈拥强
指导老师:
邵龙安
时间:
2013年12月22~29日
科技艺术学院工程系
电工电子课程设计任务书
班级:
11无非
(1)班姓名:
陈拥强指导教师:
邵龙安2013年12月22~29日
设计题目:
双工对讲机
设计任务
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、乙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;电源电压+9v,功率≤0.5W,工作可靠,效果良好。
设计要求
1、调研,查找并收集资料;
2、总体方案设计,画出框图;
3、单元电路设计;
4、电气原理设计——绘制电气原理图(用Protel汇标准图);
5、列写元器件明细表;
6、撰写设计说明书(字数2000左右)
7、参考资料目录。
参考资料
1、欧阳星明主编.数字逻辑(第二版).武汉:
华中理工大学出版社,2005
2、康华光等编.电子技术基础--数字部分(第四版).北京:
高等教育出版社,2000
3、阎石等编.数字电子技术基础(第四版).北京:
高等教育出版社,1998
4、秦增煌等编.电工学(第七版上下).北京:
高等教育出版社,2009
5、胡国庆等编.电工电子实践教程.北京:
清华大学出版社,2007
教研室主任签字:
年月日
目录
1.绪论4
1.1设计背景4
1.2设计目的及意义4
1.3设计时间4
2.方案的设计5
2.1课程设计题目与要求5
3.单元电路设计6
3.1电桥电路6
3.2前置放大电路7
3.3功率放大电路8
3.4.运算放大器UA7418
3.5音频集成功放9
4.总体电路设计10
5.课程设计总结11
6.电子元件清单12
7.总电路原理图13
8.参考文献14
9.附录(标准A4图纸)
1.绪论
1.1设计背景
所谓双工对讲,是指使用双方可以同时讲话(就像平日我们打免提电话一样),而不用互相通过开关切换来一讲一听,实用非常方便。
对讲机主要应用在公安、民航、运输、水利、铁路、制造、建筑、服务等行业,用于团体成员间的联络和指挥调度,以提高沟通效率和提高处理突发事件的快速反应能力。
随着对讲机进入民用市场,人们外出旅游、购物也开始越来越多地使用对讲机。
对讲机与手机相比有许多独特的地方:
(1)讲机不受网络限制,在网络未覆盖到的地方,对讲机可以让使用者轻松沟通;
(2)讲机提供一对一,一对多的通话方式,一按就说,操作简单,令沟通更自由,尤其是紧急调度和集体协作工作的情况下,这些特点是非常重要的。
1.2设计目的及意义
(1)培养学生正确的设计思想,理论联系实际的工作作风,严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。
(2)锻炼学生自学软件的能力及分析问题、解决问题的能力。
(3)通过课程设计,使学生在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资料、标准与规范的运用和计算机应用方面的能力得到训练和提高。
(4)巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能。
(5)为今后从事电子技术领域的工程设计打好基础基本要求。
1.3设计时间
课程设计时间:
一周(2013年12月22~29日)
2.方案的设计
2.1课程设计题目与要求
一、设计任务
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、乙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;电源电压+9v,功率≤0.5W,工作可靠,效果良好
二、设计要求
1、调研,查找并收集资料;
2、总体方案设计,画出框图;
3、单元电路设计;
4、电气原理设计——绘制电气原理图(用Protel汇标准图);
5、列写元器件明细表;
6、撰写设计说明书(字数2000左右)
7、参考资料目录
2.2拟定系统方案框图
双工对讲机设计框图
3.单元电路设计
3.1电桥电路
图2-3电桥电路(左图为proteus仿真图,右图为原理图)
以下原理分析以原理图为准:
电桥电路如图
(1)所示,扬声器(R2)与电阻R1(8Ω),R3(10kΩ),R4(10kΩ)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。
电桥的输出电压V2-V1=
式中δ=ΔR/R,R是扬声器部讲话时的等效电阻(8Ω),ΔR是对准扬声器讲话时的电阻变化量。
当ΔR很小,即δ很小时,V2-V1=V3δ/4可见差动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,ΔR≠0,电桥失去平衡,V2-V1≠0,该信号经过前置放大电路电压放大,再经音频功率放大,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ΔR=0,电桥输出信号为零,或者说对方的差动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。
R15上方的1K电阻以及+9V电源是用来给扬声器提供偏置电压的。
3.2前置放大电路
图2-4前置放大电路(左图为proteus仿真图,右图为原理图)
F007即uA741通用型集成运放,它是一种具有高开环增益,高输入电压范围,有内部频率补偿,高共模抑制比,有短路保护,不会出现阻塞且便于失调电压调零等特点的高性能集成运放。
UA741的7号引脚和4号引脚为偏置端,接入正负9V的电源。
1号和5号引脚为调零端。
UA741的两个输入端各接由100K的电阻R5、R6,一方面是配合反馈电阻1M来决定输出的电压的表达式,事实上,由于它们满足一定比例关系,增益放大的倍数是不变的。
另一方面,为了保证运算放大器的两个差动输入端处于平衡工作状态,避免输入偏流产生附加的差动输入电压。
采用差动输入的方式,运算放大器工作于线性区,线性电路的叠加原理适用于此处,即可求出V1和V2分别作用时VO的结果,然后利用叠加原理,得出V1和V2同时作用的结果。
D1、D2为输入保护二极管,限制输入电压幅度。
RV1为滑动变阻器,作用是用来调节进入音频功率放大级的信号大小。
即调节音量大小。
3.3功率放大电路
原电路图中,音频功率放大电路采用5G37,但由于仿真软件中无此元件。
所以proteus采用LM386电路,LM386为低电压音频功率放大器。
图2-5功率放大电路(左图为proteus仿真图,右图为原理图)
如图2-4左图所示为LM386外围器件最少的连接方式,其内置电压增益为20倍。
若在其1号引脚和8号引脚间接入电阻和电容可将其电压增益提高。
采用该连接方式,最小失真率为%0.2。
C4为4.7uF为退耦电容,所谓退耦即防止前后电路网络电流大小变化时,在供电电路中所形成的电流冲动对网络的正常工作产生影响。
换言之,退耦电容能够有效地消除电路网络之间的寄生耦合。
退耦滤波电容的取值通常为4.7-200uF,退耦压差越大,电容的取值应该越大。
7号引脚所接为旁路电容,它可将混有高频信号和低频信号的交流信号中的高频成分旁路掉的电容。
C2为隔直传交电容,R2为8欧的电阻将其看做扬声器,观察其输出波形。
3.4.运算放大器UA741
uA741M,uA741I,uA741C(单运放)是高增益运算放大器,用于军事,工业和商业应用。
这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作。
这些类型还具有广泛的共同模式,差模信号范围和低失调电压调零能力与使用适当的电位。
图2-6ua741管脚图
uA741M,uA741I,uA741C芯片引脚和工作说明:
1和5为偏置(调零端),2为正向输入端,3为反向输入端,4接地,6为输出,7接电源8空脚
3.5音频集成功放
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。
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的引脚图
图2-7LM386的外形和管脚排列
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10μF。
4.总体电路设计
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,双方间可同时通话互不干扰
5.课程设计总结
我懂得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强,由于课本上的知识太多,平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能,而且考试内容有限,所以在这次课程设计过程中,我们了解了很多元件的功能,并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
平时看课本时,有时问题老是弄不懂,做完课程设计,那些问题就迎刃而解了。
而且还可以记住很多东西。
比如一些芯片的功能,平时看课本,这次看了,下次就忘了,通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。
认识来源于实践,实践是认识的动力和最终目的,实践是检验真理的唯一标准。
这次课程设计让我深深的认识了自己,切实地说,以我现在的水平根本无法完成这次课程设计,该设计的硬件制作需要用到各方面的电子技术知识,本设计不仅需要对专业知识要较深的理解,同时还需要有严密的逻辑思维判断能力,这些都是我们需要好好学习和总结经验教训的。
通过实践与学习,我认为要学好模拟电子技术这门课程,不仅要学习理解好课本基础知识,更重要的是要通过动手实践,拓宽思维,增强和巩固创造能力。
如果你没有掌握真正的技术,也不能实践创造,那么你将很难融入社会之中,这也是大学生为什么就业难的一个突出问题,要想真正好就业,就认真学好基础,锻炼好专业技能。
只有通过社会的检验,我们才能成为合格的毕业生。
本次设计中,我在设计方面有很多的不足,因而不可避免的存在漏洞和缺陷,恳请老师多加教导和指点。
6.电子元件清单
元件类型
数量(个)
元件参数
单价(元)
生产产地
运放
2
uA741
15
珠海市欣颖电子有限公司
运放
2
LM386
15
珠海市欣颖电子有限公司
电阻
2
1K
0.02
珠海市欣颖电子有限公司
电阻
4
10K
0.02
珠海市欣颖电子有限公司
电阻
4
100k
0.03
珠海市欣颖电子有限公司
电阻
4
1M
0.03
珠海市欣颖电子有限公司
电阻
4
8欧
0.02
珠海市欣颖电子有限公司
滑动变阻器
2
10K
0.5
广州汉为电子科技有限公司
二极管
4
0.4
广州汉为电子科技有限公司
电容
2
0.1uF
0.11
广州汉为电子科技有限公司
电容
2
4.7uF
0.11
广州汉为电子科技有限公司
电容
2
0.05uF
0.11
广州汉为电子科技有限公司
电容
2
250uF
0.11
广州汉为电子科技有限公司
喇叭
2
0.7
广州汉为电子科技有限公司
麦克风
2
0.9
广州汉为电子科技有限公司
7.总电路原理图
双工对讲机原始电路图
替换原件后的对讲机电路
8.参考文献
1.吴友宇.模拟电子技术基础.北京:
清华大学出版社,2009
2.华中科技大学电子技术教研室编,康华光主编.模拟电子技术基础(第五版).北京:
高等教育出版社,1986
3.陈大钦主编,《电子技术基础实验-电子电路实验、设计、仿真》,高等教育出版社,2002年出版
4.欧阳星明主编.数字逻辑(第二版).武汉:
华中理工大学出版社,2005
5.康华光等编.电子技术基础--数字部分(第四版).北京:
高等教育出版社,2000
6.阎石等编.数字电子技术基础(第四版).北京:
高等教育出版社,1998
7.秦增煌等编.电工学(第七版上下).北京:
高等教育出版社,2009
8.胡国庆等编.电工电子实践教程.北京:
清华大学出版社,2007
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