对讲机原理

课外设计制作

总结报告

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二零一三年月日

一、有线对讲机原理设计

为了便于直观的理解，本次有线对讲机的原理设计以单路的形式进行阐述。1.有线对讲机系统框图

图1 有线对讲机系统框图

如图1所示，单路有线对讲机系统由驻极体话筒输入电路、前置放大电路、音频功放电路以及喇叭输出四部分组成。其中，前置放大电路与音频功放电路为主电路部分。

（1）驻极体话筒输入电路：围绕驻极体话筒进行设计，外加直流电压9V，而驻极体话筒的工作电压为4.5V。

（2）前置放大电路：围绕LF353芯片进行设计，LF353为双电源工作，电压为±9V。

（3）音频功放电路：围绕LM386芯片进行设计，LM386为单电源工作，电压为9V。

（4）喇叭输出：选取常用的负载为8欧姆的喇叭。

2.驻极体话筒电路

（1）核心器件：驻极体话筒。

本次设计采用驻极体话筒，是因为其具有体积小、结构简单、成本低、电声性能好等特点，是最常用的电容话筒。其结构如图2-1所示：

图2-1 驻极体话筒

由于输入和输出阻抗很高，所以要在驻极体话筒外壳内设置一个场效应管作为阻抗转换器，因此在工作时需要直流工作电压。通常驻极体话筒的工作电压典型值为1.5V、3V、4.5V。本次设计采用的工作电压为4.5V。

（2）设计原理：

图2-2 驻极体话筒输入电路

驻极体话筒输入电路的设计原理如图2-2所示，其作用是提供整个系统的音频输入。

●外加9V直流电压，为了使驻极体话筒工作电压为4.5V，选取两个5.1K电

阻进行分压。

●1K电阻为限流电阻，其作用是使驻极体话筒工作电流满足要求，以免造成

由于电流过大而损坏的情况。

●0.01uF电容为耦合电容，一端与驻极体话筒相连，而另一端主电路部分相接。

3. 前置放大电路

（1）核心器件：LF353。

LF353是高速JFET输入的双通道，结合良好匹配的运算放大器。它具有转换率高、功耗低、输入偏置和失调电流小等优点。其引脚排列如图3-1：

图3-1 LF353芯片引脚

图3-2 前置放大电路

前置放大电路的设计原理如图3-2所示。由于音频功放电路的电压放大倍数有限，对于较小的信号不能产生足够的音量输出，所以采用前置放大电路以提高整个主电路部分的总电压放大倍数。

●LF353由双电源±9V提供工作电压，与电阻R1、R2构成一个同向比例放大

电路。

●R1与R2选取的阻值分别为2K、10K，这样前置放大电路的放大倍数A1 =

（1+R2/R1）= 6。

4. 音频功放电路

（1）核心器件：LM386。

LM386是一种音频集成功率放大器，具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，被广泛应用于录音机和收音机之中。其引脚排列如图4-1：

图4-1 LM386芯片引脚

图4-2 音频功放电路

音频功放电路的设计原理如图4-2所示，是整个电路的核心部分。为了尽可能的减少噪声，设计过程中使外围元件最少，采用电压增益为20的典型电路，即A2 = 20。

●C3为电源去耦电容，选取典型值0.1uF。

●R3、R4的选取：原本LM386的输入部分应连接调节音量的电位器，可由于

材料的限制，通过R3、R4的连接起到类似的作用。先确定R3的值为100K，随后求出R4的取值范围。（R4阻值范围的计算见总原理图部分）。

●C2、R5的作用是增加阻尼，降低输出回路的品质因素，避免自激，使输出

特性平直。通过查找资料，可计算得C2 = 2200pF，R5 = 100。

5.有线对讲机总原理图

图5 有线对讲机总原理

通过Proteus软件对整个电路部分进行设计，由于软件没有驻极体话筒，所以由音频输入信号代替，输入音频信号幅值U i为0.2V，整个原理图如图5所示。

●整个电路的电压放大倍数A = A1*A2 = 6*20 = 120。

●C1、C2为耦合电容，起到“隔直通交”的作用。

●R4的选取：

①为了得到不失真的电压波形，整个电路的最大不失真输出电压U om= VCC/2 = 9/2 = 4.5V。

②由于后一级音频功放电路的增益A2= 20，所以，LM386引脚3处的电压U3 = U om/A2 = 4.5/20 = 0.225V。

③因为前置放大电路的电压增益A1 = 6，可得LF353引脚1处的电压U1 = 6*U i = 6*0.2 = 1.2V。

④最后联立方程U1/（R3+R4）= U3/R4，得到R4 = 23.1K。这表示R4最大取值为23.1K。

综上所述，为了得到不失真电压波形，为了尽可能的增加放大倍数，并考虑电阻的常用取值三方面的因素，R4选取20K。

6.有线对讲机电路仿真

图6 有线对讲机电路仿真

通过Proteus对整个电路进行相应的仿真，得到的结果如图6所示。其中黄线、蓝线、红线、分别为音频输入信号、前置放大电路输出信号和最后整个电路的输出信号的电压波形。从仿真的结果表明，没有出现电压失真的情况，基本满足了设计要求。

二、有线对讲机电路的调试过程

分别对两块电路板进行调试，由于两块电路板的元器件和连接方式相同，调试过程如下：

1.直观检查

（1）接线检查：根据电路原理图，检查电路接线是否正确，是否有错线、少线和多线等情况。尤其注意LF353、LM386的摆放位置是否正确。

（2）短路检查：电路板在装接好之后，由于粗心可能将多余的焊料或引线留在电路板上，容易造成短路现象而烧毁电路板。所以检查电源、地线、元器件引脚之间有无短接现象；连线处有无接触不良；检查极性电容引脚有无错接。

2.电源检测

测量电源电压的数值和极性是否符合要求。在本设计中，采用两节4.5V的干电池提供电压电源，整个电路中存在±9V电压进行供电。一切正常之后才可以接通电源进行调试。

3.静态调试

先不接入输入信号（驻极体话筒输入），检测LF353、LM386芯片正负输入端以及输出端，测量各个节点的电压与理论值相比较，在误差允许范围内数据合理后再接入输入信号。

4.动态调试

接入输入信号（驻极体话筒输入）之后，各级电路的输出端应有相应的信号输出，前置放大电路与音频功放电路的波形应满足设计要求，不产生失真的情况。

动态调试的时候，由前级向后级按顺序检测，容易找出故障点，并加以改正。

5. 指标测量

电路能够正常工作之后，既可以进行技术指标测试。按照。设计要求逐个测量技术指标。包括：驻极体话筒输入电压幅值、整个电路的输出电压幅值、前置放大电路和音频功放电路的电压放大倍数、各级的输入和输出波形形状等。