中南民族大學
有線對講機
課程設計報告
院系:電腦科學學院
專業：自動化類
班級：2015級1502班
課程名稱：模擬電子技術
學號：201522222222
姓名：等等等
指導教師：等等等
時間：2023年5月24日
目錄1 設計任務 1
2 需求分析 1
3 設計方案 2
3.1 流程圖 2
3.2 理論分析 2
4 詳細設計 2
4.1 話筒電路 2
4.2 前置放大電路 3
4.3 功率放大電路 4
5 除錯與測試 4
5.1 電路** 4
5.2 電路除錯 5
6 總結 7
有線對講機
設計並製作乙個有線對講機：
1 實現甲、乙雙方異地有線通話。
2 作用距離≥1公尺。
3 電源電壓+9v，po≥0.5w。
隨著科學技術的發展，人們生活水平越來越依賴於電子產品，對講機作為一種近距離的、簡單的傳輸工具，不需要中轉站和地面交換站的支援，就可以進行有效的通訊，即使在沒有手機訊號的地方，對講機也可以使人們便利地與朋友或整個團隊溝通，設計克服了電路複雜、故障範圍大、對講距離近的矛盾，電路經過優化組合，製作容易，效能更高。
就對講機而言，可分為單工通訊、半雙工通訊及雙工通訊三種。但前兩種方式現已基本不實用。
單工通訊——資訊只能單方向進行傳輸。傳送端只能傳送資訊，不能接受資訊，接收端只能接收資訊，不能發生資訊，資料訊號僅從一端傳送到另一端。
半雙工通訊——通訊雙方都能收發訊息，但不能在兩個方向上同時進行收發的工作，必須輪流交替地進行。
雙工通訊——通訊雙方同時進行雙向傳輸資訊。在這種方式下，雙方可同時進行收發資訊。雙工通訊的通道必須是雙向通道。
綜上所述，可見雙工通訊相對來說比較優越的，使用雙工通訊方式製作的對講機具備了傳統對講機所有的優點和特點，具有切實可行的設計理念和廣泛的應用市場。對講機一般主要應用在公安、民航、運輸、水利、鐵路、製造、建築、服務等行業，用於團體成員間的聯絡和指揮排程，以提高溝通效率和提高處理突發事件的快速反應能力。
話筒——將語音頻號轉換成電訊號。
前置放大——完成對所轉換成的弱電訊號的電壓放大。
音訊放大——完成弱訊號的電壓和電流放大。
揚聲器——將電訊號轉換為聲訊號。
對於揚聲器，其輸出功率為0.5瓦，阻抗為8歐姆，因此，從電路輸出的正弦波的電壓幅值：
人說話時產生的聲音頻號經過話筒轉換為電訊號，幅值約為10mv，要使揚聲器工作在額定功率下，則需要對輸入訊號進行放大，整個電路的放大倍數：
因此，本次設計中使訊號通過前置放大電路後，前置放大電路使電壓放大10倍左右，功率放大電路的放大倍數在30倍以上。
用駐極體話筒對外界音訊進行採集，駐極體話筒體積小、頻率範圍寬且**客觀。
如圖4.1所示，其中r1()作為話筒內場效電晶體的負載電阻，它的取值直接關係到話筒的直流偏置。
駐極體話筒引出端有兩端式和三端式，本次設計採用兩端輸出方式。二端輸出方式是將場效電晶體接成漏極輸出電路，類似晶體三極體的共發射極放大電路，只需兩根引出線，漏極d與電源正極之間接乙個漏極電阻r，訊號由漏極輸出有一定的電壓增益，因而話筒的靈敏度比較高，但動態範圍比較小。
為了提高前置放大器電路的輸入電阻和共模抑制效能，減少輸出雜訊，整合晶元接成同相比例放大器並加入負反饋，保證輸出電壓不失真，輸出接滑動變阻器以調節音量。
電路圖如圖4.2所示，該運算放大器的放大倍數由其中的r1()和r2()確定，前置放大電路放大倍數約為10倍，計算方式如下：
r4是作為輸出衰減作用，使得放大後的電壓增益在0~11倍之間。
c1、c3為輸入輸出耦合電容，用以削弱直流訊號從而減弱訊號的失真度。
對於整合晶元，選用ne5532，主要是有下面三個原因：
1 小訊號頻寬：10mhz。
2 共模抑制比高（70db）。
3 電源電壓範圍為±5~15v，可與駐極體話筒和等晶元使用同一電源。
功率放大電路放大倍數要大於30倍，因此選擇使用lm386整合運放晶元。
lm386是一種音訊集成功放，自身功耗低、電源電壓範圍大、外接元件少、低失真度的低頻功率放大器，且根據外接電路的不同可使放大倍數在20倍到200倍範圍內可調。lm386的2號引腳為反相輸入端，3號引腳為同相輸入端；5號引腳為輸出端；6號和4號引腳分別為電源和地；1號和8號引腳為電壓增益設定端；使用時在7號引腳和地之間接旁路電容，通常取10μf。如無**7腳可懸空不接。
電路圖如圖4.3所示，其中c1電容做耦合電容；c2做旁路電容。1腳和8腳之間接c3使得放大器的增益為200；6腳上併聯的兩個電容可消除可能產生的自激**。
前置放大
採用函式訊號發生器模擬人說話的聲音並用示波器觀察輸出訊號變化。人說話時產生的聲音頻號峰峰值約為10mv，頻率約在65~1000hz，前置放大電路在multisim軟體中的**結果如圖5.1.
1所示。
a通道（紅色）為輸入電壓，b通道（紫色）為輸出電壓。放大倍數約為11倍，與理論值相同。
功率放大
由於multisim中沒有lm386晶元，而自己又封裝比較麻煩，因而改用proteus軟體進行**，**結果如圖5.1.2所示。
a通道（紅色）為輸入電壓；b通道（紫色）為輸出電壓，放大倍數大於30倍，符合理論計算結果。
將乙個小模組在電路板上搭建出來之後，用訊號發生器作為訊號輸入，將輸出訊號與理論值進行對比，最後將各個模組組合在一起，進行最後的除錯。
所有實物搭建完成之後，進行功能測試時，出現以下情況：
1. 前置放大輸出無波形
原因：① 駐極體話筒的正負極分辨錯誤。
② 駐極體話筒輸出端的上拉電阻應為10千歐以上，而一開始用的是乙個50歐姆的電阻，使得採集的訊號很小，因而放大後無明顯波形。
2. 功率放大輸出為雜波
原因：① 功放電路的輸入輸出端未接電容。
② 開始的時候有個電解電容極性接反了，老師說，對於單向通過的訊號沒有影響，但是經過試驗，還是有一點點小波動的。
3. 輸出有大量雜音
原因：① 未加入濾波電路，比如：切比雪夫濾波器、貝塞爾濾波器等等
② 理論輸入幅值為毫伏級電壓，且頻率約為30hz至800hz的低頻範圍，若輸入訊號未在該範圍內，則會導致輸出結果出現失真或無響應。
③ 線路的布置不是很合理，線路之間產生了干擾，使得訊號有了損失。
實物圖如圖5.2所示。
除錯過程花費了大量時間，不能正確輸出很大原因是焊接線路的問題，還有除錯過程中使用的儀器不穩定，比如：直流雙電源的輸出電壓與儀器顯示的數值不相符、示波器未接入任何訊號卻顯示波形等等。
除錯結果：實現了清晰的聲音單向傳輸，原因是因為沒能使雙方都能進行對話，僅能單方面語音傳輸。雖然電路都相同，但另一方的電路不能輸出正確的語音資訊。
本次課程設計完成了設計目的：實現有線對講，傳輸距離≥1公尺。
該電路主要應用了整合運放晶元ne5532搭建的電壓放大電路和lm386晶元搭建的功率放大電路，完成了聲音頻號到電訊號，再由電訊號轉換為聲音頻號的過程，從而實現了對講機的基本功能。
整合運放電路主要由負反饋電路組成，其放大倍數的計算相對較簡單，而功率放大器lm386的放大增益有幾種不同的形式，放大倍數由20倍到200倍不等，且該部分電路的組成比較複雜，需要虛擬**之後再進行實物製作以節約成本。
在本次設計過程中，遇到了很多問題，比如雙電源供電的解決方式、電容濾波等等，這需要對模擬電子技術的應用比較熟悉。設計有幾種不同的方案，既要保證電路的可實現性，又要使得電路的設計簡單，比如功放晶元的選擇時,採用的是lm386，它的放大增益有幾種不同的形式，採用何種形式會對輸出的功率造成影響，而此次lm386採用的電路較為複雜，使得電路除錯成為耗時最長的乙個環節，但在各位同學和老師的幫助下，最終完成了設計要求。
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