对讲机原理

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。

（1）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
（2）设计原理：
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
（2）设计原理：
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。

一、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。

二、有线对讲机电路的实验结果与分析
1. 有线对讲机单路电路板图
2.有线对讲机电路的实验结果
通过对有线对讲机的调试与测量，实验结果基本达到了预先设计的要求。

当对着驻极体话筒说话时，喇叭处所听到的声音基本无噪声，并在距离较远处可以听到说话的声音。

但是，唯一缺点是声音不够响亮，需要进行进一步调整，以确保能更好地通话。

3.有线对讲机电路的实验结果分析
经过小组成员的分析，声音较轻主要有以下两个原因：
（1）驻极体话筒的灵敏度：在进行Proteus电路设计的时候，输入信号的幅值设定为0.2V，可实际驻极体话筒的灵敏度并没有达到这个数值，这样导致音频信号并没有足够放大。

（2）耦合电容C4：在电路设计过程中，由于材料的限制，选取C4 = 10uF。

其实，通过查找资料可知，由于人们所能听到的音频频率为20KHz以下，所以当C4 = 10uF时，音频信号将会被衰减，理论上应取200uF以上的电容最佳。

三、团队分工合作情况
附录
元件清单：
材料数值数量
标准“洞洞板”/ 2
LF353 / 2
LM386 / 2
驻极体话筒/ 2
电阻 5.1K 4
电阻100欧 2
电阻1K 2
电阻2K 2
电阻10K 2
电阻20K 2
电阻100K 2
非极性电容2200pF 2
非极性电容0.01uF 2 非极性电容0.1uF 2 极性电容1uF 2 极性电容10uF 2 喇叭8欧（内阻） 2 电池 4.5V 4 双绞线2米 1。