紅外語音通訊在國(guó)內(nèi)外的研究以及其發(fā)展的畢業(yè)論文-預(yù)覽頁
【正文】 放大FM調(diào)制通信[11]就是利用鎖相環(huán)技術(shù)（簡(jiǎn)稱為PLL）對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻之后送入紅外發(fā)射端傳送調(diào)頻信號(hào)，接收的調(diào)頻信號(hào)后用鎖相環(huán)技術(shù)進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)后的信號(hào)送入音頻功率放大后輸出原理如圖33所示。而AM調(diào)制與FM調(diào)制采用的是三極管放大，電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，成本低廉，又可以達(dá)到理想的傳輸距離，關(guān)鍵的是不宜失真，所以主要的優(yōu)點(diǎn)就是電路簡(jiǎn)單效果好，成本低廉，但是AM調(diào)制的缺點(diǎn)就是傳輸距離會(huì)受到限制，距離過遠(yuǎn)就會(huì)收不到信號(hào)，但是相比之下FM調(diào)制采用的是FM調(diào)制，發(fā)送的是寬度不同的脈沖信號(hào)，所以傳輸距離會(huì)比AM調(diào)制的要遠(yuǎn)，但同時(shí)因?yàn)槭窃诟哳l段，所以收到干擾也比較多，即AM調(diào)制同時(shí)兼容成本低，電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，不宜產(chǎn)生失真，同時(shí)又能達(dá)到目標(biāo)的傳輸距離，所以選用AM調(diào)制方式。輸入級(jí)采用差分放大電路以消除零點(diǎn)漂移和抑制干擾；中間級(jí)一般采用共射極電路，以獲得足夠高的電壓增益；輸出級(jí)一般采用互補(bǔ)對(duì)稱功放電路，以輸出足夠大的電壓和電流其輸出電阻小，負(fù)載能力強(qiáng)。OP07同時(shí)具有輸入偏置電流低（OP07A為177。22V等特點(diǎn)。建議電源最好8V，否則線性區(qū)實(shí)在太小，放大倍數(shù)無法做大，一不小心，就充頂飽和了。流過R1的電流i1=ViVR1 （32）i2=VVoutR2 （33）V=V+=0 （34）i1=i2 （35）求解上面的代數(shù)方程得放大公式VoutVi=R2R1 （36）圖36 同向放大電路圖中Vi與V虛短，則Vi=V （37）因?yàn)樘摂?，反向輸入端沒有電流輸入輸出，通過R1和R2的電流相等，設(shè)此電流為I，由歐姆定律得：I=VoutR1+R2 （38）Vi=I*R2 （39）由上面三式得放大公式VoutVi=Vi*R1+R2R2 （310）三極管[13]，全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管，也稱雙極型晶體管，晶體三極管，是一種電流控制電流的半導(dǎo)體器件，起作用時(shí)把微弱信號(hào)放大成輻值較大的電信號(hào)，也用作無觸電開關(guān)。分成NPN和PNP兩種。這兩個(gè)電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極E上就用了一個(gè)箭頭來表示電流的方向。圖37 三極管簡(jiǎn)單電路二、偏置電路三極管在實(shí)際的放大電路中使用時(shí)，還需要加合適的偏置電路。如果不加偏置的話，這么小的信號(hào)就不足以引起基極電流的改變（，基極電流都是0）。這樣減小的信號(hào)和增大的信號(hào)都可以被放大了。所以選用三極管放大方案。而中繼部分就是將采集到的信號(hào)進(jìn)行濾波放大后，再次送到發(fā)射管進(jìn)行發(fā)射。C3的作用是對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行濾波，發(fā)射端用三個(gè)紅外發(fā)射頭串聯(lián)發(fā)射來提高發(fā)射功率。三極管有一個(gè)重要參數(shù)就是電流放大系數(shù)β。圖311 三極管輸出特性曲線這個(gè)曲線圖的意思是指當(dāng)基極電流Ib為定值是，輸出電路中集電極電流Ic與集射極間的電壓Vce之間的關(guān)系曲線，如圖311所示。三極管沒有電流放大作用，相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)的閉合狀態(tài)。(1) 共集電極放大電路圖312 共集電極放大電路圖313 共集電極小信號(hào)等效電路由圖312和313可推得電壓增益vi=ibrbe+ib1+βRL39。 （313）Av=vovi=ib1+βRL39。≈β?RL39。只有電流放大作用，沒有電壓放大，有電壓跟隨作用。 （316）RL39。(3) 共射級(jí)發(fā)射電路圖316 共射極放大電路圖317 共射極小信號(hào)等效電路由圖316和317可推得電壓增益vi=ibrbe+icRe=ibrbe+1+βibRe （319）vo=βibRL39。適用于低頻情況下，作多級(jí)放大電路的中間級(jí)。醫(yī)用紅外線可分為兩類：近紅外線與遠(yuǎn)紅外線。紅外發(fā)射管是由紅外發(fā)光二極管組成發(fā)光體，用紅外輻射效率高的材料（常用砷化鎵）制成PN結(jié)，正向偏壓向PN結(jié)注入電流激發(fā)紅外光，其光譜功率分布為中心波長(zhǎng)830～950nm。小功率發(fā)射管正向電壓：，電流20mA。紅外線發(fā)光二極管的發(fā)射強(qiáng)度因發(fā)射方向而異。是受光元件的入射光量變化和與紅外發(fā)光管的距離呈一定特性。提高Ip的方法，是減小脈沖占空比，即壓縮脈沖的寬度T。 接收部分電路圖319 接收部分原理圖如電路圖319所示，接收部分由紅外接收管接收到信號(hào)后，輸入到LM386中進(jìn)行放大和濾波，再送入到音頻輸出口，接收電路中的C4，C5同樣也是對(duì)電源部分起到濾波的作用，在這里L(fēng)M393比較器起到了信號(hào)指示的作用，即當(dāng)接收管接收到信號(hào)引起壓變化時(shí)，通過比較器比較后輸出高低電平使指示燈會(huì)閃爍，于是就起到了信號(hào)指示的作用。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容,便可將電壓增益調(diào)為任意值,直至200。圖320 lm386內(nèi)部電路圖圖321 放大增益20倍電路圖圖322 放大增益200倍電路圖圖323 放大增益50倍電路圖圖324 低頻提升放大電路圖由上面圖321到圖324可知，LM386可以組成放大20倍到200倍的放大電路，可以通過1腳和8腳之間的電容和電阻來控制放大倍數(shù)?！ ?1) 通過接在1腳、8腳間的電容（1腳接電容+極）來改變?cè)鲆?，斷開時(shí)增益為20dB?！ ?3) 選好調(diào)節(jié)音量的電位器。好處是：“+”、“－”輸出端可以很好地抵消共模信號(hào)，故能有效抑制共模噪聲。增大這個(gè)電容的容值，減緩直流基準(zhǔn)電壓的上升、下降速度，有效抑制噪聲。隔斷直流電壓，直流電壓過大有可能會(huì)損壞喇叭線圈；耦合音頻的交流信號(hào)。1～177。這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng)比較器改變狀態(tài)時(shí)，輸出電壓過渡的間隙。(2) 比較器的所有沒有用的引腳必須接地。(5) LM393的輸出部分是集電極開路,發(fā)射極接地的NPN輸出晶體管，可以用多集電極輸出提供功能。沒有光照時(shí)，反向電流很小，稱為暗電流。紅外線接收二極管在一般照度的光線照射下，所產(chǎn)生的電流叫光電流，而且這個(gè)電信號(hào)隨著光的變化而相應(yīng)變化。 中繼部分電路設(shè)計(jì)紅外信號(hào)接收信號(hào)濾波放大紅外信號(hào)發(fā)送 中繼部分框圖圖326 中繼部分框圖如圖326所示，紅外光中繼部分由三個(gè)部分組成，紅外信號(hào)的接收，之后是濾波放大，再之后是紅外信號(hào)發(fā)送。確定沒有短路焊接的問題后開始測(cè)試電路。 接收部分圖42 接收部分實(shí)物圖發(fā)射部分實(shí)物如圖42，接收部分測(cè)試過程同樣，在焊接好接收部分后，就開始用耳機(jī)對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)測(cè)試音頻信號(hào)，發(fā)現(xiàn)接收的信號(hào)比較小，但是通過LM386進(jìn)行放大以后接收到的信號(hào)音量就大了許多，但是，同時(shí)感覺噪音也同時(shí)放大了。但是到3m以后噪音就會(huì)變大，音量就會(huì)變小。但是對(duì)于控制成本和電路實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單方面還是有很大的優(yōu)勢(shì)的，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)是3m的傳輸距離，而用模擬調(diào)制的方式來傳輸就已經(jīng)可以達(dá)到要求，所以相對(duì)于這一點(diǎn)來說本次設(shè)計(jì)還是有很強(qiáng)的可行性的。對(duì)于本次設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)會(huì)在今后的工作和學(xué)習(xí)中多加學(xué)習(xí)這方面的知識(shí)，找到相應(yīng)的解決方法。其次，還要感謝在這四年的學(xué)習(xí)中教過我的所有老師們，謝謝他們傳授給了我很多的專業(yè)的知識(shí)才讓我能完成一項(xiàng)不錯(cuò)的
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