电子设计-红外无线耳机报告

电子设计-红外无线耳机报告

合肥学院第六届电子设计大赛

红外无线耳机

摘要

红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，由德国科学家霍胥尔于1800年发现，又称为红外热辐射,他将太阳光用三棱镜分解开，在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计，试图测量各种颜色的光的加热效应。结果发现，位于红光外侧的那支温度计升温最快。因此得到结论：太阳光谱中，红光的外侧必定存在看不见的光线，这就是红外线。也可以当作传输之媒界。太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为0.75～1000μm。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为0.75～1.50μm之间；中红外线，波长为1.50～6.0μm之间；远红外线，波长为6.0～l000μm 之间。

关键词：红外无线接收频率适用距离

1引言

我们在看电视节目或播放影碟机时，为了不影响家人的学习和休息，通常采用耳机收听伴音。由于普通有线耳机的连接导线较短，使用者只能在距电视机lm左右的近距离观看节目，这对视力有一定的损害。被报告中的介绍的红外无线耳机，借助红外线来实现音频信号的无线传递，使用者与电视机之间的距离可拉开2 -4m，还可以配用1 -4副耳机供多人同时收听。本系统设计和制作的是一个红外无线耳机，主要通过外无线耳机的发射电路，使用时将插头XP插入电视机、收录机的耳机插座内，音频信号通过XP经电容Cl耦合、三极管VTl 放大，再由红外发射二极管VD1和VD2向外发射载有音频电波的红外线。电路装成后适当调节偏置电阻R2，使流过VD1和VD2的静态电流为l0mA即可。

1.1红外无线耳机的原理

该红外无线耳机由红外线发射电路和红外线接收处理电路组成, 红外线发射电路由脉冲调制器和电流放大／红外线发射电路组成，其中，冲调制器电路由锁相环集成电路IC 1和电阻器R1一R8、电容器C1一C4组成；电流放大／红外线发射电路由晶体管V1、V2、电阻器R4、R5和红外发光二极管VL1一V13组成，如图3-31所示。伴音信号（来自电视机音频输出插座）从IC1的9脚输人，经IC1内部的VCO压控振荡器等电路调制处理后，从4脚输出一组振动频率随音频信号的幅度同步变化的调频信号，该信号经V1、V2电流放大后，通过VL1一V13变换为红外调频信号并发送出去（VL1一V L3的发光强度与音频信号的变化有关）。红外线接收处理电路由光电转换／放大电路、选频放大电路、解调器和音频放大电路组成，其中，光电转换／放大电路由红外光敏二极管VLS、结型场效应晶体管VF、电阻器R10一R13和电容器C10一C12组成；选频放大电路由集成电路IC2和电容器C13一C17、电阻器R9、R14～R16、电感器L组成；解调器电路由锁相环集成电路IC3和电阻器R17一R19、电容器C18一C20组成；音频放大电路由音频功率放大集成电路IC4、电阻器R20、电容器C5一C9和耳机BE组成，如图3-32所示。US接收VL1一VU发射的红外线信号并将其转换为调频电信号，该信号经VF预放大、IC2选频放大及IC3解调

处理后，转换为音频信号。该音护信号从IC3的10脚输出，经IC4功率放大后，推动耳机BE还原出电视伴音信号。元器件选择 R1一R4和R6一R20选用1/4W 碳膜电阻器或金属膜电阻器；R5选用1/2W金属膜电阻器。 C1一C3、C5、C6、C11、C12、C14和C15均选用耐压值为16V的铝电解电容器；C4、C8、CIO和C20均选用高频瓷介电容器；C7、C9、C13、C16一C19选用独石电容器或涤纶电容器。US选用与红外发光二极管配套的红外光敏二极管。

VLI一VU均选用HG302型红外发光二极管。

V1和V2选2SC9453DG12OB等型号的硅NPN晶体管。

VF选2SK117型结型场效应晶体管.

L选用磁心可调的电感器。

IC1和IC3均选CD4046型锁相环集成电路；IC2选用卜PC1373H型集电路；IC4选TDA2822 M型功率放大集成电路。 BE选用阻抗为3251的监听耳机。

1.2 设计方案

无线耳机一般是指以红外线传输信号的耳机系统，红外耳机的工作频率从几KHz到几MHz，有效距离大约10米，耳机要在可视范围内；无线耳机工作频率为VHF 130MHz-200 MHz、UHF 450 MHz -900MHz，大多数无绳耳机工作在UHF，可传输范围达100米，可以绕过障碍物。两副或多副无线耳机可能会相互干扰，而且还要注意的是无线耳机电池的使用时间，一般不应低于8小时。

我们这次设计的红外无线耳机共分为两个主要模块:发射模块和接收模块。发射模块

发射电路附图所示，它包含脉冲调制、电流放大及红外线发射等部分电路。由锁相环CD4O46构成的压控振荡器（VCO）是发射器的核心；当伴音信号加在附图中的A点时，VCO的输出端会产生一组振荡频率随音频信号的幅度大小同步改变的调频信号，经红外发光管转变为红外调频信号发送出去.

附图中的三极管VT1与VT2用来驱动红外发光管，如果没有相同型号，也可用常见的C1815或9014代替，但管子的β值最好取得偏大一点。

接收模块

接收器由光电转换、脉冲放大、频率解调及音频放大四部分组成，接收器电路如附图所示。经调制的红外信号首先被红外光敏管接收并转换为调频电信号，经过场效应管2SK117预放大，μPC1373H选频、放大后再由CD4046构成的鉴相电路解调并还原为音频信号。接收与发射电路中两只CD4046的中心频率均为45kHz，故R7与R17、R8与R18、C4与C24的参数必须严格对应相等。驱动红外发光管的三极管VT1与VT2均工作在放大状态，其VBE约0.6V；VT1与VT2

也可用9013替换，但管子的β应大于100。发射电路的电源在图中没有标出，制作时可用LM7806稳压后获得。每只红外发光管的正向压降均为1.15V，发射功率都小于100mW，将三只红外管进行串联的目的在于提高红外线的发射功率。此外，由于红外发光管的辐射角度有限，因此在设计电路板时需将三只管子错