双工对讲机设计

模电部分
双工对讲机课程设计
一、设计任务与要求
任务:
1.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、乙双方有线通话对讲；双向对讲，互不影响；
2.用扬声器兼作话筒和喇叭，用控制按钮来控制发话或收听，同时对方呼叫时有铃声响；
3.计算参数，用软件画电路图并仿真；
4.写设计总结报告。

要求:
采用集成运放和集成功放及阻容元件等构成对讲机电路,实现双方异地对讲;用扬声器兼做话筒和喇叭,双向对讲,互不影响;工作可靠,效果良好.电源电压:+9V,功率<=0.5W。

选择电路方案，完成对确定方案电路的设计，计算电路元件参数与元件选择，并画出总体电路图，阐述基本原理。

二、方案设计与论证
基本设计思路：有线对讲机设计主要利用了运算放大器能放大信号的原理。

我们设计一个简单的电路图在一边装上喇叭，作为微弱信号源，信号通过电容而且只能通过交流信号，经过NPN型三极管后接入运算放大器的正极接入端，在放大A倍后，信号基本可以听到拉，然后接入电容也有消除失真的作用，在运算放大的输出端接上前面加有电容的扬声器，就可以完成实验，在EWB仿真中，只要将输入端的喇叭换成信号输入器，输出端的扬声器换成试波器既可完成仿真。

方案：采用集成运算放大器F007和集成线性功率集成电路5G37组成的双工对讲机，不必用开关进引收发转换，整机电路简单可靠，价廉，效果良好。

可在长达100米左右的线路中使用。

加装二－四线平衡转换器，可实现有线对讲。

三、单元电路设计与参数计算
①声电信号的转换电路可采用电桥，扬声器（8欧姆）与三个电阻构成平衡电桥，电桥的对称两端取输出电压作为前置放大器的差动输入信号，电路图如下：
②前置放大器用集成运放构成差动放大器，甲、乙双方不讲话时，其差动输入信号为零，则输出信号为零，某方讲话时使输入信号为零，电桥处于非平衡状态。

③功率放大器可选用集成功放，其输入信号经功率放大，使对方电桥电路产生较强的变化信号，推动扬声器发出声音。

由于一方不讲话，不讲话方的输入信号为零，所以不会干扰讲话方，实现双工对讲互不影响的功能。

例如：TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作（TDA2030比TDA2030A耐压低点）。

在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率，THD≤0.1%。

无疑，用它来做对讲机的功率放大部分或小型功放再合适不过了。

图3集成功放图
四、总原理图及元器件清单
总原理图：
元件清单
元件序号类型主要参数数量备注
R1~R15 电阻ΩKΩ15 无
F007 运算放大器 2 用UA741代替
5G37 运算放大器 2 用OP02些列代
替
C1~C6 电容Pf uf 12 无
二极管二极管 2 无
Speker 喇叭 2 无
VDD 电源V 3 无
五、安装与调试
1、检查电路及电源电压
检查电路元器件是否接错，注意晶体管管脚、二极管方向、电解电容极性是否接对、焊接点是否牢固等，检查电路无误，再测电源电压的数值和极性是否符合设计要求。

一切正常之后方可接通电源开始调试实验。

2、静态调试
先不接输入信号，测量各级晶体管静态工作点。

凡处于放大状态的三极管，测量其V
ce
和
V be，不应出现零状况，V
be
=0表示管子截止损坏，V
ce
=0表示管子饱和或击穿，均需要找出原因
排除故障。

处于放大状态的三极管V
be 为0.6V左右，V
ce
＞1～2V。

3、动态调试
接输入信号，各级电路的输出端应有相应的信号输出。

线性放大电路不应有非线性失真；波形产生及变换电路的输出波形也应符合设计要求。

调试时，可由前级开始逐级向右检测，这样容易找出故障点，及时调整改进。

六、性能测试与分析
a)讲机电路如图（a）所示。

对讲机前置放大器是由F007组成的差动电路。

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。

因为R7＝R8，R5＝R6，所以差分放大器输出电压υo=－R7/R5(V2－V1)是电桥的输出
电压。

电桥的输出电压V2－V1＝，式中δ＝ΔR/R，R是扬声器不讲话时的等效电阻（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可见差分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F007电压放大，再经5G37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，或者说对方的差分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。

b) 图（a）中R10，R11，R12为功放偏置电路，调节R10，使功率输出达到最大值。

R14，C3组成消振电路。

防止电路产生高频自激。

电路的闭环增益取决于C2，R13。

C4为退耦电容，C1，C5为输入，输出隔直电容。

由于集成电路内部采用直接耦合，故频率响应
很好。

5G37采用OTL电路，电源电压较低，在要求输出小于0.5W场合下，5G37不必加散热片。

c)图（a）中的C0电容是为了消除电台干扰的。

在实际调试中，容易产生低频自激和高频自激以及各种干扰。

此时可通过调增益电阻R13或者在5G37 3脚或4脚对地并联小电容等方法解决。

电路静态工作点的选择十分关键，必须注意。

d)如果采用两集成运放做成二－四线转换器，还可实现多工对讲。

二－四平衡转换器原理如图（b）所示。

A1，A2端发送信号，可在B1，B2端，C1，C2端接收信号且衰减很小，反之亦然。

但在B1，B2端发送信号，则C1，C2，端收不到信号，反之也一样。

即信号只能在二线至四线端传输，而四线间无法传输。

利用此原理可由用F007组成发话电路，用
5G37组成收话电路实现多工对讲。

仿真图像：
改变通道A的比例：
七、结论与心得
结论：经过性能测试，调试，出现问题：电路没有反应，根本不能进行通话的功能，原因是二极管接反了；信号没有放大，原因，电阻在通电后温度也会上升，而且电阻的老化也会影响其阻值的大小，这样一来，电阻的过大会影响放大器，使之失真。

心得：通过这一个星期的学习，我终于完成了此次课程设计任务。

从最初的选题，到编写过程，再到完成最后的报告书等等过程，充分地锻炼了我的思考和实践操作的能力，让我了解到自己在学习当中的不足和弱点，可以及时地针对自己的不足加以弥补，更加牢固
地掌握所学知识和技能。

还有就是让我学习到了像multisim等仿真软件的使用方法，开始
时画图很费劲，唯一能做的就是问同学，这使我得到更大的收获——我明白了团队精神的
重要性，从始至终都是小组集体出主意，解决中间出现的各种问题。

也正是大家的默契配
合猜得以使每项工作顺利完成。

八、参考文献
⒈华中工学院电子学教研室编，康华光主编.电子技术基础.修订3版.北京：高等教育出版社，2001
⒉《实用电子电路手册（模拟电路分册）》编写组编.实用电子电路手册（模拟电路分册）.北京：高等
教育出版社，2003
⒊彭介华编.电子技术课程设计指导.北京：高等教育出版社，2008
⒋清华大学电子学教研组编.童诗白，华成英主编.模拟电子技术基础.第3版.北京：高等教育出版社，
2008。