红外实验报告

电子电路综合设计实验报告

实验名称：红外通信收发系统的设计与实践学院：信息与通信工程学院

专业：通信工程

红外通信收发系统的设计与实践

摘要

语音和音乐等低频电信号一般不适合直接远距离传输，而是通过调制加载到光或者高频信号上传输出去。本次试验的内容，就是设计一个合适的红外收发电路，实现光信号的传输和接收。红外通信系统的设计是光通信系统的一个重要分支，采用红外通信系统的设计方法来进行和目前世界上所采用的骨干通信网的光纤通信系统是有相同之处的，唯一重要的差别就是它们二者所采用的传输媒质不用，一个是大气，一个则是光纤。

关键词

红外发送红外接收滤波信号放大

1）实验目的

1、掌握简单的红外通信系统的组成及设计原理

2、掌握通信电子系统方案设计、电路设计的方法

3、熟悉电路仿真软件的使用

4、掌握PCB设计电路装配和调试的方法

2）实验所用仪器

1、函数信号发生器

2、示波器

3、晶体管毫伏表

4、万用表

5、直流稳压电源

3）所用元器件及测试仪表清单

1、8050 X 1

2、红外发送管303 X 1

3、红外接收管302 X 1

4、LM386 X 1

5、可变电阻器（10k，100k）各1

6、电阻（2k，2.7k） X 1

7、电阻（20，51）各1

8、电阻（10 ） X 1

9、电解电容（100uf，33uf，250uf）各1

10、电解电容（10uf） X 2

11、电容（0.047uf，0.01uf）各1

10、喇叭 X 1

12、kd9300 X 1

13、发光管 X 1

4）设计思路及分块和总体结构

设计思路及总体结构框图如下：

红外设计的总体构架

上图是一个简单的红外通信系统的构造图，通过实验应该能进行模块化的设计，当然整个商用的红外光通信系统是相当复杂的，这里我们只考虑最基础和最必要的部分来完成整个红外光通信收发系统的设计。

（1）信号的产生

这里利用了音乐芯片KD－9300或是LX9300来完成。

信号产生也可以用RC振荡器构成，信号的幅度不宜过大。

（2）红外光发送模块的设计

设计原则主要是考虑红外发送管的工作电流，电流过小，传输距离短，电流过大有容易毁坏发光管

红外光发送电路（3）红外光接收模块的设计

红外光接收电路

（4）高通滤波器

红外接收的二极管都是光敏二极管，这样普通灯光也对其都成一定程度的影响，为了获得更好的效果，还要在信号输出端加入高通滤波器，消除恒定的外接低频信号的干扰，这样接收效果和灵敏度将显著提高。

（5）功率放大器

利用音频功率专用放大器LM386，可以得到50～200的增益，足以驱动0.8W的小喇叭。

放大器LM386的实例电路

（6）总体电路的设计

音乐芯片所连接的喇叭的等效阻抗为8欧姆，0.25瓦。在连接实际电路时，为了将音乐芯片的输出信号送达放大电路的输入端，在音乐芯片的输出端接入一个10欧姆的电阻，等效喇叭，然后再将10欧姆电阻两端与放大电路的输入端并联，即可实现电路的设计功能。

（7）系统调制：

系统调制原则：根据电路原理先调制各单元电路，然后再整机调试。

（1）第一步是调制发送电路。记录红外发射驱动电路的输出波形和红外管中的电流；

（2）第二步调制接收电路。去掉红外接收管，加一个正弦小信号，调试输出放大倍数，要求50－200倍直至输出为正弦波，确保不是自激信号或干扰信号；

（3）第三步是整机调试。将发送电路和接收电路放到一起，在发送端送入正弦小信号，观察输出信号波形；

（4）按音乐芯片CW9300的接线方法焊好管脚，将芯片中音乐信号作为输入信号，能在喇叭中听到优美、无噪声的音乐。

5）所实现的功能说明

本实验完成的基本功能为文氏桥ＲＣ振荡电路产生的振荡信号的传送和接收. 文氏桥ＲＣ振荡电路(前级)产生的一个频率为1.5kHz振荡信号,经具有分压式电流负反馈电路的共射放大电路(后级)的LED发射后由接收电路接收。

(1)已完成功能：

通过发送电路将音乐芯片产生的信号以红外光的形式发送出去，接着在接收电路通过接收管接收发送信号接收电路LM386的三管脚之前加一小电容，等于在功率放大之前先消除恒定的外接低频信号的干扰，提高接收效果和灵敏度。LM386的放大电路，得到100倍左右的增益，来驱动0.8W的小喇叭产生音乐。（其中接收管LED2采用PIN光电二极管或者雪崩光电二极管APD，将接收到的光信号转换成电信号）

(2)主要测试方法为:

Icq：用电压表测量射极电阻Re1两端的电压，由此求出Ieq,利用Ieq≈Icq得到Icq的值。

LM386的增益：用函数信号发生器产生的正弦小信号代替接收管接收到的信号，将喇叭用500-2000欧姆的电阻代替，分别测出输入（接收管）和输出信号（喇叭）的幅度，由此计算出LM386的增益。

(3)主要测试数据为：

1.红外发送端8050静态参数：

Vcc = 5.00V ；Ubq = 2.7V ；Ueq= 2.1V ；Ucq= 3.8V；

2.红外发送端LED两端电流：

I = Ieq = Ueq/Re =2.1V/71= 29.57mA ;

3.红外发送端LED输出幅度：0.10V

4.LM386 增益测量：

输入小信号幅值 :10.2mv speaker两端幅值: 1.12V

增益A=1.12V/10.2mv=110;

测试方法为:

用函数信号发生器产生的正弦小信号代替接收管接收到的信号，将喇叭用500-2000欧姆的电阻代替，分别测出输入（接收管）和输出信号（喇叭）的幅度，由此计算出LM386的增益。