通信工程课程设计报告书

洛阳理工学院课程设计报告课程名称模拟电子技术设计题目红外音频信号转发器专业计算机与信息工程系班级学号姓名完成日期2013年1月11日课程设计任务书设计题目：红外音频信号转发器设计设计内容与要求：设计内容：通过红外线的传输，实现电视机、MP3等音频信号的近距离无线传输。

要求在三米外，能够接收到红外信号，且能够清楚地听到声音。

要求：1.完成总体电路设计；2.完成各单元电路设计；3.安装、调试电路；4.测试电路性能指标。

指导教师：_______________年月日课程设计评语成绩：指导教师：_______________年月日红外音频信号转发器设计一、设计原理1.红外线的特点人的眼睛能看到的可见光，若按波长排列，依次（从长到短）为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。

红光的波长范围为0.62μm～0.76μm，比红光波长还长的光叫红外线。

红外线遥控器就是利用波长0.76μm～1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。

红外线的特点是不干扰其他电器设备工作，也不会影响周边环境。

电路调试简单，等优点。

2.红外线发射和接收人们见到的红外遥控系统分为发射和接收两部分。

发射部分的发射元件为红外发光二极管，常用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通φ5mm发光二极管相同，只是颜色不同。

一般有透明、黑色和深蓝色等三种。

接收电路的红外接收管是一种光敏二极管，使用时要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作而获得高的灵敏度。

由于红外发光二极管的发射功率较小，红外接收二极管收到的信号较弱，所以接收端就要增加高增益放大电路。

二、设计方案整体方案如图1所示。

音频信号红外转发器有发射和接收两部分构成，发射和接收部分均由12V稳压电源供电。

发射部分：音频信号经过鉴频后的伴音信号经过三极管VT放大后推送到红外发射管由于发射管的发射强度与通过其电流成正比，所以，红外管便收到了音频信号的调制。

为了增加传输距离，使用两个红外管并设置一定的偏置。

接收部分：红外线接收管被音频信号调制的红外光照射到时，在其两端产生一个与音频信号变化规律相同的电信号，经电容耦合至一块音频放大集成电路LM386，进行放大，并将信号传至扩音器。

三、单元电路设计1.发射端发射端电路如图2所示。

图1 发射端电路图（1）发射端原理当信号加在图2中的信号输入时，经耦合电容C1（10μ）的隔直作用后会在三极管的基极加上一组和音频信号一样变化的电流，在由其的放大作用，驱动两红外发光管。

使其对音频信号的幅度大小同步调制，转变为红外信号发送出去。

由于每只红外发光管的正向压降均为1.15V，发射功率都小于100mW，将两只红外管进行串联的目的在于提高红外线的发射功率。

此外，由于红外发光管的辐射角度有限，因此在设计电路板时需将作用区有叠加地排列。

（2）发射部分用到的元器件及其相关参数耦合电容C1(10uF)电阻R1(43K) 电阻R2(13K) 电阻R3*(5K)三极管VT8050发射管VD1和VD2注：三极管VT应选用8050中功率管， PCM=300mW, ICM=500mA； R2的功率不小于1/4W；因为调试时是要求三极管VT的静态电流为30mA左右的，则R1应选用可调电阻；红外发射管的辐射角一般在60度左右，所以安装时要使它们的辐射有一部分重迭。

所以安装时要使它们的辐射有一部分重迭，如图2所示。

2.接收端接收电路如图4所示。

图4接收端电路图（1）接收端原理接收器由光电转换、电源、耳机插孔及音频放大器四大部分组成，接收器电路如图4所示。

经调制的红外信号首先被红外光敏管接收并转换为变化规律和音频信号相同的电信号，相当于经过耦合电容C2隔直作用后，再由LM386放大后再由路解调并还原为音频信号。

（2）接收部分用到的元器件及相关参数电阻R1(470K) 电阻R(100)C1(10uF) C2(47uF) C4(10uF)C5(220uF) C6(47nF)音频放大集成电路LM386接收管VD注：VD为红外线接收管，它不能用光二极管，以防止可见光干扰影响接收的效果；此外应选用音频放大集成电路LM386 以实现音频信号的转化。

3.LM386的功能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。

（1）LM386内部电路LM386内部电路原理图如图5所示。

与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路。

第一级为差分放大电路，T1和T3、T2和T4分别构成复合管，作为差分放大电路的放大管；T5和T6组成镜像电流源作为T1和T2的有源负载；T3和T4信号从管的基极输入，从T2管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。

使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益。

第二级为共射放大电路，T7为放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。

第三级中的T8和T9管复合成PNP型管，与NPN型管T10构成准互补输出级。

二极管D1和D2为输出级提供合适的偏置电压，可以消除交越失真。

引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端。

电路由单电源供电，故为OTL电路。

输出端（引脚5）应外接输出电容后再接负载。

电阻R7从输出端连接到T2的发射极，形成反馈通路，并与R5和R6构成反馈网络，从而引入了深度电压串联负反馈，使整个电路具有稳定的电压增益。

（2）LM386的引脚图LM386的外形和引脚的排列如下图6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。

（3）集成功率放大电路的主要性能指标集成功率放大电路的主要性能指标除最大输出功率外，还有电源电压范围、电源静态电流、电压增益、频带宽、输入阻抗、输入偏置电流、总谐波失真等。

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。

LM386电源电压4--12V，音频功率0.5w。

LM386音响功放是由NSC制造的，它的电源电压范围非常宽，最高可使用到15V，消耗静态电流为4mA，当电源电压为12V时，在8欧姆的负载情况下，可提供几百mW的功率。

它的典型输入阻抗为50K。

四、安装调试1.首先应检查电路是否接错，如果接错应进行拆焊，然后根据原理图将焊错的元器件正确的焊接到电路板上, 同时应注意二极管的正负极有没有接反，三极管的各个管脚有没有接错等，然后用万用表逐个认真细致的检测各焊点的电流情况，看有没有出现虚焊和元器件损坏现象。

2.测试电路板的电源正负极是否短路，防止烧坏测试电源。

3.测试音频输入两端是否短路，防止烧坏mp3、收音机或手机等音频输入设备。

4.确定没有短路后，接通工作台上的两个直流稳压电源。

5.输入音频信号，在接收部分线路板的音频输出处接上喇叭。

6.按这样连接好线路后，发射部分调节可变电阻 R1使三极管的静态电流在30mA 左右，先使发射管和接收管靠近，调频收音机，看是否能通过耳机听到清晰的声音；然后将发射管和接收管逐渐远离至3米左右，若仍能清楚的听到声音却不失真，证明能够接收到红外信号。

7.接收部分只要安装无误，不需调试即可工作。

此外应保证红外发射管的辐射角一般在60度左右，所以安装时要使它们的辐射要有一部分重迭,以实现转发距离不小于3m。

注：若发现喇叭不响则应立即切断电源检查线路是否连接正确，有无虚焊，检查无误后再接上电源，若还没有声音，则可通过手机摄像头观察发射端红外发射管看是否有白紫色光若有则说明红外发射管导通。

如果有条件，可用示波器观察红外管两端的电压波形，若不变化则说明音频信号没有加进来，若为变化电压则说明音频信号已经加进来，即发射端已正常工作。

必要时可选择已经调试好的接收端看自己的发射端是否正常工作。

接收端焊接好后基本无需调试即可工作。

当发射端正常工作时但接收端未正常工作时应首先检查电路，确认电路无误但还不能工作时，可将音频信号直接加到红外接收管两端若喇叭不发声则说明LM386芯片或电容电阻等元件内部有损坏，若喇叭发声则说明红外接收管有问题需要更换。

排除故障后便可成功完成设计。

五、测试结果设计完成后可以正常工作，最大距离可达到2米左右。

作品展示图7 实物图六、设计心得通过本次课程设计，我的收获很大，学会了运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题，同时对于设计中出现的问题能积极的去思考、解决。

这次课程设计的课题是《音频信号红外转发器》，我搞清楚了音频信号红外转发器的基本工作原理，同时对它的主要元件LM386的特性和内部结构有了更深刻的理解，这是能够按期完成课程设计的一个重要因素。

这次的课题是自己动手制作的，第一次由于导线接的过于紧密，导致了眼花，焊点接错了位置，在多次使用万用表检查后，原件正负极完全正确，仔细重查电路后，发现一个导线焊点焊错了位置，重新焊接，能正常传输声音，但远距离有点失真。

此次课程设计使我的焊接技术有了一定的提高，还学会了用万用表检查电路的连接情况和调试电路。

另外，此次用的电路板是一排一排的，与实习板有很大不同，有点不适应，焊接时，要千万细心，一不小心就会焊错。

总的来说，这次的课程设计焊接电路，相对来说比较简单对我实践能力和创新能力的提高有很大的帮助，在做每件事时都要细心，不然再简单的事都会出错。

七、参考文献[1]赵淑范，王宪伟.电子技术试验与课程设计[M].北京：清华大学出版社，2006[2]刘修文.实用电子电路设计制作.北京：中国电力出版社，2005洛阳理工学院课程设计报告[3]陈大钦.电子技术基础试验（第二版).北京：高等教育出版社，2000[4]高吉祥.电子技术基础试验与课程设计.北京：电子工业出版社，20029。