光纤传感课程设计

光纤传感课程设计报告题目：光纤PWM音频传输系统
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一、设计要求
1、掌握光纤模拟和数字通信系统的工作原理；
2、掌握PWM调制方式的工作原理及其解调方法；
3、完成光纤PWM音频传输系统的电路和光路设计。

二、设计方案
本题目要求包含四个过程，分别是
1.让语音信号通过麦克风转化成电信号。

2.电信号通过放大器放大（一级放大或二级放大）和三极
管放大，用LED将电信号转变成光信号输出。

3.通过光纤作为传输介质，有雪崩光电二极管（PIN）接收，
将光信号转变为电信号，电信号由放大器放大。

4.最后，电信号转换成音频信号，由喇叭输出。

三、系统工作原理
1，语音信号转换成电信号：
我们把语音信号（说话的声音）通过麦克风，转化成电信号，麦克风正极接驱动电源，麦克风负极串联个分压电阻接地，经过转化后的电信号由麦克风的负极输出。

（在课程设计过程中所用的麦克风没用正负极的区分，我们人为的给它设定个正负极）
2，输入端电信号的放大：
我们把电信号放大，需要以下两个步骤：
第一，我们把从麦克风负极输出的电信号经过一个耦合电容（10微法左右就行）后在与放大器（运放）相连，目的是消除噪声，经过放大器对电信号的放大倍数应该在100倍左右，如果用一级放大器放大100倍很可能失去电信号的线性关系，所以我采用了两级放大，一级放大倍数乘以二级放大倍数就等于总的放大倍数。

我的两个放大电路都是电压串联负反馈放大电路，电压信号都从放大器的正输入端输入，串联一个1千欧的安全电阻，放大器的负输入端接电阻R1在接地，反馈端的反馈电阻R2也接在放大器的负输入端。

我的一级放大电路和二级放大电路都是这样设计的，其中：一级放大电路的R2比R1等于5，二级放大电路的R2比R1等于15，这样我的总共的放大倍数就等于（5+1）*（15+1）=96倍，接近100倍，满足要求。

第二，把从放大器输出的电压信号在经过一个耦合电容（C9），大小也是在几微法就行，目的也是消除噪声。

在接三极管（三极管的电路图和LED的数字调制和模拟调制如下
（LED的数字调制和模拟调制）
（三极管的电路图）
图所示），三极管是基极输入，集电极输出，三极管的发射极外接电阻接地。

R25=R25（R25也应该是一千欧），保证工作点稳定在上下阈值的中间（1.5伏和4.5伏的中间）。

通过计算，R28取500大约欧姆，R26和R29可以不要，它是保证二极管不倍反向击穿。

LED使电信号转变为光信号，由光纤传输。

3，输出端电信号的放大：
通过光纤作为传输介质，有雪崩光电二极管（PIN）接收后，光信号转变为电信号。

电信号在经过一个耦合电容（10微法左右就行）后在与放大器（功放）相连，目的是消除噪声。

放大电路都是电压串联负反馈放大电路，电压信号都从放大器的正输入端输入，串联一个1千欧的安全电阻，放大器的负输入端接电阻R1串联一个电容（10皮法）在接地，反馈端的反馈电阻R2串联一个隔值电容（25微法，目的也是消除噪声）也接在放大器的负输入端。

放大器的输出端在经过一个隔值电容（目的也是消除噪声）接喇叭。

4，电信号转换成语音信号
把放大器输出端的电压信号，外界隔值电容后就接在喇叭上，喇叭的一端接电源，就可以把电压信号转换成语音信号输出了。

四、设计过程
课程设计的第一天，我获得课程设计的内容，开始设计课程设计的具体思路。

从而拟出本次课程设计所需要的元器件：
●１．集成运放：ＯＰ０７
●２．音频功放（输出级）：ＬＭ３８６
●３．ＮＥ５５５，ＳＮ７４Ｈ００
●３．三极管：９０１３／９０１４，β=200
●４．所有型号的电阻和电容．
●５．麦克，喇叭．
在通过对这次课程设计的分析之后，我通过进行资料的查阅，对设计的电路进行改进，得出理想适用的电路，并对所需要的电阻电容进行计算，得出其具体值。

12月8日，在一切准备就绪之后，我进入了实验室进行电路的组装，电路看似十分简单，其实不然，通过组装后，我必须用信号发生器发出1KHZ，20MV的正弦波脉冲信号，在经过示波器进行分别对放大器和三极管基极和集电极的波形检验，看是否有匹配的放大倍数和是否有饱和失真和截止失真，通过调试和改
进，才能得到理想的效果，在对放大器和三极管一起结合起来进行波形检测。

（波形图如下图所示，由于放大器和三极管都是对正弦信号进行放大，所以波形图就基本一样）。

最后对接收部分的电路进行照图连接，把功放做好，然后进行整体调试，即把语音通过话筒输入，然后看喇叭是否能够显示出你所说的内容，和噪声的干扰是否大，并调试，改进电路，得到理想的结果。

五、设计过程
通过为期两个星期的光纤传感课程设计，虽然时间是稍微短了那么一点，但是在着浓缩的时间中使得我们的人生更加充实了，他不像我们上课一样记记背背就能被老师所灌输所明白的很多知识，课程设计的知识是要我们通过自己一步步的去思考，一步步的去探索，在我们的思路一步步的成长过程中，使得我们积累吸收了很多有用的东西。

由于是我们自己思考发现出来的东西，所以在我们的脑海中有了很深刻的印象，成为了自己的一比不可或却的财富。

当然，在我们积累这些知识财富的过程中是离不开我们身边所有老师的帮助的。

也在此对帮助过我的所有老师表示的感谢！。