中南民族大学
有线对讲机
课程设计报告
院系:计算机科学学院
专业：自动化类
班级：2015级1502班
课程名称：模拟电子技术
学号：201522222222
姓名：等等等
指导教师：等等等
时间：2017年5月24日
目录
1 设计任务 (1)
2 需求分析 (1)
3 设计方案 (2)
3.1流程图 (2)
3.2理论分析 (2)
4 详细设计 (2)
4.1话筒电路 (2)
4.2前置放大电路 (3)
4.3功率放大电路 (4)
5 调试与测试 (5)
5.1电路仿真 (5)
5.2电路调试 (6)
6 总结 (8)
有线对讲机
1 设计任务
设计并制作一个有线对讲机：
①实现甲、乙双方异地有线通话。
②作用距离≥1米。
③电源电压+9V，P O≥0.5W。
2 需求分析
随着科学技术的发展，人们生活水平越来越依赖于电子产品，对讲机作为一种近距离的、简单的传输工具，不需要中转站和地面交换站的支持，就可以进行有效的通信，即使在没有手机信号的地方，对讲机也可以使人们便利地与朋友或整个团队沟通，设计克服了电路复杂、故障范围大、对讲距离近的矛盾，电路经过优化组合，制作容易，性能更高。
就对讲机而言，可分为单工通信、半双工通信及双工通信三种。但前两种方式现已基本不实用。
单工通信——信息只能单方向进行传输。发送端只能发送信息，不能接受信息，接收端只能接收信息，不能发生信息，数据信号仅从一端传送到另一端。
半双工通信——通信双方都能收发消息，但不能在两个方向上同时进行收发的工作，必须轮流交替地进行。
双工通信——通信双方同时进行双向传输信息。在这种方式下，双方可同时进行收发信息。双工通信的信道必须是双向信道。
综上所述，可见双工通信相对来说比较优越的，使用双工通信方式制作的对讲机具备了传统对讲机所有的优点和特点，具有切实可行的设计理念和广泛的应用市场。对讲机一般主要应用在公安、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。
3 设计方案
3.1 流程图
话筒——将语音信号转换成电信号。
前置放大——完成对所转换成的弱电信号的电压放大。
音频放大——完成弱信号的电压和电流放大。
扬声器——将电信号转换为声信号。
3.2理论分析
对于扬声器，其输出功率为0.5瓦，阻抗为8欧姆，因此，从电路输出的正弦波的电压幅值：
O U
人说话时产生的声音信号经过话筒转换为电信号，幅值约为10mV ，要使扬声器工作在额定功率下，则需要对输入信号进行放大，整个电路的放大倍数：
O V i
283U A U ≥= 因此，本次设计中使信号通过前置放大电路后，前置放大电路使电压放大10倍左右，功率放大电路的放大倍数在30倍以上。
4 详细设计
4.1 话筒电路
用驻极体话筒对外界音频进行采集，驻极体话筒体积小、频率范围宽且
价格客观。
如图4.1所示，其中R1(10k Ω)作为话筒内场效应管的负载电阻，它的取值直接关系到话筒的直流偏置。
驻极体话筒引出端有两端式和三端式，本次设计采用两端输出方式。二端输出方式是将场效应管接成漏极输出电路，类似晶体三极管的共发射极放大电路，图3.1总流程图
只需两根引出线，漏极D 与电源正极之间接一个漏极电阻R ，信号由漏极输出有一定的电压增益，因而话筒的灵敏度比较高，但动态范围比较小。
4.2 前置放大电路
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，集成芯片接成同相比例放大器并加入负反馈，保证输出电压不失真，输出接滑动变阻器以调节音量。
电路图如图 4.2所示，该运算放大器的放大倍数由其中的R1(1k Ω)和R2(10k Ω)确定，前置放大电路放大倍数约为10倍，计算方式如下：
21
111011vf R A R =+=+= R4是作为输出衰减作用，使得放大后的电压增益在0~11倍之间。
C1、C3为输入输出耦合电容，用以削弱直流信号从而减弱信号的失真度。 对于集成芯片，选用NE5532，主要是有下面三个原因：
① 小信号带宽：10MHZ 。
② 共模抑制比高（70dB ）。
图4.1驻极体话筒电路
图4.2 前置放大电路
③电源电压范围为±5~15V，可与驻极体话筒和等芯片使用同一电源。
4.3 功率放大电路
功率放大电路放大倍数要大于30倍，因此选择使用LM386集成运放芯片。
LM386是一种音频集成功放，自身功耗低、电源电压范围大、外接元件少、低失真度的低频功率放大器，且根据外接电路的不同可使放大倍数在20倍到200倍范围内可调。LM386的2号引脚为反相输入端，3号引脚为同相输入端；5号引脚为输出端；6号和4号引脚分别为电源和地；1号和8号引脚为电压增益设定端；使用时在7号引脚和地之间接旁路电容，通常取10μF。如无震荡7脚可悬空不接。
电路图如图4.3所示，其中C1电容做耦合电容；C2做旁路电容。1脚和8脚之间接C3使得放大器的增益为200；6脚上并联的两个电容可消除可能产生的自激震荡。
图4.3 功率放大电路
5 调试与测试
5.1电路仿真
前置放大
采用函数信号发生器模拟人说话的声音并用示波器观察输出信号变化。人说话时产生的声音信号峰峰值约为10mV ，频率约在65~1000Hz ，前置放大电路在Multisim 软件中的仿真结果如图5.1.1所示。
A 通道（红色）为输入电压，
B 通道（紫色）为输出电压。放大倍数约为11
倍，与理论值相同。
功率放大
由于Multisim 中没有LM386芯片，而自己又封装比较麻烦，因而改用Proteus 软件进行仿真，仿真结果如图5.1.2所示。
A 通道（红色）为输入电压；B
通道（紫色）为输出电压，放大倍数大于图5.1.1 电压放大输出波
30倍，符合理论计算结果。
5.2 电路调试
将一个小模块在电路板上搭建出来之后，用信号发生器作为信号输入，将输出信号与理论值进行对比，最后将各个模块组合在一起，进行最后的调试。
所有实物搭建完成之后，进行功能测试时，出现以下情况：
1.前置放大输出无波形
原因：①驻极体话筒的正负极分辨错误。
②驻极体话筒输出端的上拉电阻应为10千欧以上，而一开始用
的是一个50欧姆的电阻，使得采集的信号很小，因而放大后无明
显波形。
2.功率放大输出为杂波
原因：①功放电路的输入输出端未接电容。
②开始的时候有个电解电容极性接反了，老师说，对于单向通
过的信号没有影响，但是经过试验，还是有一点点小波动的。
3.输出有大量杂音
原因：①未加入滤波电路，比如：切比雪夫滤波器、贝塞尔滤波器等
等
②理论输入幅值为毫伏级电压，且频率约为30Hz至800Hz的低
频范围，若输入信号未在该范围内，则会导致输出结果出现失真
或无响应。
③线路的布置不是很合理，线路之间产生了干扰，使得信号有了
损失。
实物图如图5.2所示。
调试过程花费了大量时间，不能正确输出很大原因是焊接线路的问题，还有调试过程中使用的仪器不稳定，比如：直流双电源的输出电压与仪器显示的数值不相符、示波器未接入任何信号却显示波形等等。
调试结果：实现了清晰的声音单向传输，原因是因为没能使双方都能进行对话，仅能单方面语音传输。虽然电路都相同，但另一方的电路不能输出正确的语音信息。
图5.2 实物图
6 总结
本次课程设计完成了设计目的：实现有线对讲，传输距离≥1米。
该电路主要应用了集成运放芯片NE5532搭建的电压放大电路和LM386芯片搭建的功率放大电路，完成了声音信号到电信号，再由电信号转换为声音信号的过程，从而实现了对讲机的基本功能。
集成运放电路主要由负反馈电路组成，其放大倍数的计算相对较简单，而功率放大器LM386的放大增益有几种不同的形式，放大倍数由20倍到200倍不等，且该部分电路的组成比较复杂，需要虚拟仿真之后再进行实物制作以节约成本。
7 心得体会
在本次设计过程中，遇到了很多问题，比如双电源供电的解决方式、电容滤波等等，这需要对模拟电子技术的应用比较熟悉。设计有几种不同的方案，既要保证电路的可实现性，又要使得电路的设计简单，比如功放芯片的选择时,采用的是LM386，它的放大增益有几种不同的形式，采用何种形式会对输出的功率造成影响，而此次LM386采用的电路较为复杂，使得电路调试成为耗时最长的一个环节，但在各位同学和老师的帮助下，最终完成了设计要求。