模拟电子技术课程设计 双工对讲机设计

课程设计说明书课程名称：模拟电子技术课程设计

题目：双工对讲机设计

学生姓名：

专业：电子信息科学与技术

班级：

学号：

指导教师：

日期： 2012 年 12 月 21 日

双工对讲机设计

一、设计任务与要求

1、元件采用集成运放和集成功放及电阻、电容等，实现甲、乙双方异地有线通话

对讲功能；

2、用扬声器兼作话筒和喇叭，双向对讲，互不影响；

3、电源电压选用+9V，输出功率≥0．5W，工作可靠，效果良好；

4、设计电路所需的直流稳压电源（即+9V电源）。

二、方案设计与论证

总体设计思路：本次课程设计课题为双工对讲机设计，根据设计任务与要求可知道本次设计主要采用扬声器兼作话筒和喇叭作为人音频信号的采集接受转换装置，通过集成运放及电阻、电容等构成对微弱声音信号的前置放大电路，对信号进行适当的放大，再由集成功放及电阻、电容等构成功率放大电路对经前置放大的音频信号进行功率放大，然后推动扬声器工作，从而实现异地双方的有线通话。本次设计整体参考原理电路框图如下图1所示：

扬声器发出声音，其为又将电信号还原成声音信号输出，供对方接收（听）。

方案一：设计可采用电桥构成测量电路，扬声器（8Ω电阻）与三个电阻构成平衡电桥，对由扬声器产生的微弱信号进行测量，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，即引到集成运放UA741进行电压放大，然后再经集成运放LM386进行功率放大，推动扬声器工作。

方案二：整个系统电路全部采用集成运放，接收部分采用超外差接收方式。用专用收音接收芯片D1800和集成功放D2822以及外围阻容元件组成。D1800作为收音接收专用芯片，内部集成了FM 混频、本振，低通滤波，FM 中放、鉴频和静噪、一级功放于一体，具有高稳定性。集成功放D2822作为第二级功率放大，进一步放大功率推动扬声器发出声音。该方案原理框图如下图2所示：

方案二系统主要部分采用专用集成芯片，接收范围广，信号强度好且清晰，能够更

好的实现本次设计的目的，但是电路结构复杂，实现起来有难度，而且对于实物采购成本高，在本设计中没有使用的必要。相比之下，方案一设计考虑到了所有设计要求，电路结构也比较简单，用扬声器兼作话筒和喇叭，扬声器中的微弱信号用电桥进行测量要求电桥要达到平衡，整体采用集成运放和集成功放及阻容元件搭成，理论上能够满足设

计要求，虽然缺点在于稳定度不高，杂音较重，经综合比较，考虑到成本和设计需要，我们本次模电课程设计采用了方案一。

三、单元电路设计与参数计算

（一）声电转换电桥电路设计

①声电转换电桥电路原理图如下图3所示：图2 方案二电路设计原理框图

②声电转换电桥电路设计原理说明：

电路设计中采用4个电阻（8Ω和1k Ω各一个、10Ω2个），+9V 直流稳压电源，一个8Ω扬声器（仿真图中用信号源代替）及一个0.1uF 的电容。

电路由以上器件构成一个恒压供电的平衡电桥电路，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。由上图3原理图知，电桥的输出电压为：

当扬声器无接收声音时，1423R R R R -=0，即O V =0，此时电桥处于平衡状态，电路不工作；当甲方对准扬声器讲话时，扬声器电阻发生变化，1423R R R R -≠0，电桥失去平衡，O V ≠0，该输入信号经过前置放大电路电压放大，再经音频功率放大，传输到乙方扬声器去，即乙方就可听甲方的讲话声音。此时，乙方没有对准扬声器讲话，故对方1423R R R R -＝0，电桥输出信号为零，或者说乙方的差动放大器输出信号为零，所以不会干扰自方讲话。反之亦然，这样就实现了双工对讲互不影响的功能。图中扬声器兼作话筒和喇叭。R15上方的1K 电阻以及+9V 直流稳压电源是用来给扬声器提供偏置电压的。

（二）前置放大器电路设计

①前置放大器电路原理图如下图4所示：

图4 前置放大器电路原理图

②前置放大器电路设计原理说明：

该单元电路采用一块集成运放UA741构成差动放大器，甲乙双方不讲话时，其差动

输入信号O V =0，某方讲话时使O V ≠0，即电桥处于非平衡状态。UA741的7号引脚和4

号引脚为偏置端，接入正负9V 的直流稳压电源。1号和5号引脚为调零端。UA741的两个输入端均接由100k Ω的电阻R5、R6，引入电压串联负反馈1M Ω电阻R8来决定输出的电压的表达式，它们满足一定比例关系，增益放大的倍数是不变的。另一方面，是为了保证运算放大器的两个差动输入端处于平衡工作状态，避免输入偏流产生附加的差动输入电压。

采用差动输入的方式，运算放大器工作于线性区，线性电路的叠加原理适用于此处，即可求出V1和V2分别作用时VO 的结果，然后利用叠加原理，得出V1和V2同时作用的结果。D1、D2为输入保护二极管，限制输入电压幅度。RV1为滑动变阻器，作用是用来调节进入音频功率放大级的信号大小。即调节音量大小。

（三）功率放大器电路设计

①功率放大器电路原理图如下图5所示：

图5 功率放大器电路原理图

②功率放大器电路设计原理说明：

本次电路图集成功放采用低电压音频功率放大器LM386，C4为4.7uF 为去耦电容，去耦就是防止前后电路网络电流大小变化时，在供电电路中所形成的电流冲动对网络的正常工作产生影响。即去耦电容能够有效地消除电路网络之间的寄生耦合。去耦滤波电容的取值通常为4.7-200uF ，去耦压差越大，电容的取值应该越大。LM386的7号引脚所接为旁路电容，它可将混有高频信号和低频信号的交流信号中的高频成分旁路掉的电容，即过虑掉。C2为隔直传交电容，R2为8Ω的电阻将其看做扬声器，观察其输出波形。

图6左图所示为LM386外围器件最少的连接方式，其内置电压增益为20倍，采用该连接方式，最小失真率为%0.2。若在其1号引脚和8号引脚间接入电阻和电容可将其电压增益提高，如图6右图所示。