紅外語音通訊在國內(nèi)外的研究以及其發(fā)展的畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-08-23 08:28 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 下面的分析僅對于NPN型三極管[14]。如圖37所示，把從基極B流至發(fā)射極E的電流叫做基極電流Ib；把從集電極C流至發(fā)射極E的電流叫做集電極電流Ic。這兩個電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極E上就用了一個箭頭來表示電流的方向。三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制，并且基極電流很小的變化，會引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關系：集電極電流的變化量是基極電流變化量的β倍，即三極管的放大倍數(shù)（β一般遠大于1，例如幾十，幾百）。將一個變化的小信號加到基極跟發(fā)射極之間，這就會引起基極電流Ib的變化，Ib的變化被放大后，導致了Ic很大的變化。如果集電極電流Ic是流過一個電阻R的，那么根據(jù)電壓計算公式U=R*I可以算得，這電阻上電壓就會發(fā)生很大的變化，這就是放大后的信號了。圖37 三極管簡單電路二、偏置電路三極管在實際的放大電路中使用時，還需要加合適的偏置電路。這有幾個原因。首先是由于三極管PN結(jié)的非線性（相當于一個二極管），基極電流必須在輸入電壓大到一定程度后才能產(chǎn)生。，基極電流就可以認為是0。，如果不加偏置的話，這么小的信號就不足以引起基極電流的改變（，基極電流都是0）。如果事先在三極管的基極上加上一個合適的電流（叫做偏置電流，上圖中那個電阻Rb就是用來提供這個電流的，所以它被叫做基極偏置電阻），那么當一個小信號跟這個偏置電流疊加在一起時，小信號就會導致基極電流的變化，而基極電流的變化，就會被放大并在集電極上輸出。另一個原因就是輸出信號范圍的要求，如果沒有加偏置，那么只有對那些增加的信號放大，而對減小的信號無效。而加上偏置，事先讓集電極有一定的電流，當輸入的基極電流變小時，集電極電流就可以減?。划斴斎氲幕鶚O電流增大時，集電極電流就增大。這樣減小的信號和增大的信號都可以被放大了。經(jīng)過比較最終的選擇三級管放大電路。因為集成運放運放雖然放大倍數(shù)方便好計算，但是要想對音頻信號達到比較理想的放大效果就要同時用到+12V和12V，這樣一來電源方面，就要重新做兩路電壓輸出，這樣就會提高了成本，而使用三極管放大電路的話輸入電壓的范圍較寬，電路方面只需要用同一種電源就可以實現(xiàn)對音頻信號的放大。但是對放大電路的計算方面就會比較麻煩一些，一般的三極管對音頻的放大只要在飽和區(qū)就可以做到比較好的保真，這樣既可以降低成本又可以達到比較理想的結(jié)果。所以選用三極管放大方案。最終通過方案的提出和對比，最終決定使用AM調(diào)制的方法進行總體方案的實現(xiàn)。即用三級管驅(qū)動紅外發(fā)射頭對音頻信號進行放大和發(fā)射，在發(fā)射端用電容對發(fā)送的信號進行濾波。接收時用紅外接收頭采集到信號后送入LM386[15]音頻功率放大器進行放大，指示信號方面用LM393雙向比較器對采集到的信號進行比較后驅(qū)動LED小燈進行指示信號的強弱。而中繼部分就是將采集到的信號進行濾波放大后，再次送到發(fā)射管進行發(fā)射。 發(fā)射部分電路設計音頻信號輸入信號濾波放大紅外發(fā)射 發(fā)射部分框圖圖38 紅外光發(fā)射模塊子系系統(tǒng)框圖紅外光發(fā)射部分由三個部分組成，音頻信號的輸入，之后是過濾放大，再之后是紅外發(fā)射部分如圖38所示。，當收到音頻信號后，通過電容對信號進行濾波放大，放大用的是三極管放大，之后通過紅外發(fā)射管對信號進行發(fā)射。 發(fā)射部分電路圖39 發(fā)射部分原理圖如圖39所示，電源輸入后用電容CC2對電路進行濾波去噪，音量調(diào)節(jié)電位器R3可以通過調(diào)節(jié)其阻值的大小來調(diào)節(jié)輸入的音量大小，而電位器R4可以用來調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。C3的作用是對輸入的信號進行濾波，發(fā)射端用三個紅外發(fā)射頭串聯(lián)發(fā)射來提高發(fā)射功率。 信號放大部分S8050三極管是NPN型三極管，由三塊半導體構(gòu)成，其中兩塊N型和一塊P型半導體組成，P型半導體在中間，兩塊N型半導體在兩側(cè)。三極管是電子電路中最重要的器件，它最主要的功能是電流放大和開關作用。三極管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的電信號變成一定強度的信號，當然這種轉(zhuǎn)換仍然遵循能量守恒，它只是把電源的能量轉(zhuǎn)換成信號的能量。三極管有一個重要參數(shù)就是電流放大系數(shù)β。當三極管的基極上加一個微小的電流時，在集電極上可以得到一個是注入電流β倍的電流，即集電極電流。集電極電流隨基極電流的變化而變化，并且基極電流很小的變化可以引起集電極電流很大的變化，這就是三極管的放大作用。圖310 三極管的輸入特性曲線本圖是指當集射極之間的Vce為定值是，輸入回路中的基極電流Ib與加在基射極之間的電壓Vbe之間的關系曲線，如圖310所示。圖311 三極管輸出特性曲線這個曲線圖的意思是指當基極電流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之間的關系曲線，如圖311所示。Ib不同，對應的輸出特性曲線也不同，所以三極管的出處特性曲線是一組曲線。由圖可以看出三極關的工作狀態(tài)有三個，分別是飽和區(qū)、放大區(qū)、截止區(qū)。飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于正偏狀態(tài)。三極管沒有電流放大作用，相當于一個開關的閉合狀態(tài)。放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。三極管具有電流放大作用。截止區(qū)：發(fā)射結(jié)處于反偏或零偏狀態(tài)，集電結(jié)處于反偏狀態(tài)，三極管沒有電流放大作用，相當于一個斷開狀態(tài)。(1) 共集電極放大電路圖312 共集電極放大電路圖313 共集電極小信號等效電路由圖312和313可推得電壓增益vi=ibrbe+ib1+βRL39。 （311）RL39。=Re//RL （312）vo=ib+β?ibRL39。=ib1+βRL39。 （313）Av=vovi=ib1+βRL39。ibrbe+1+βRL39。=1+βRL39。rbe+1+βRL39?！枝?RL39。rbe+β?RL39。1 （314）一般情況下β?RL39。?rbe，則電壓增益接近于1，即A≈1。只有電流放大作用，沒有電壓放大，有電壓跟隨作用。在三種組態(tài)中，輸入電阻最高，輸出電阻最小，頻率特性好?？捎糜谳斎爰墶⑤敵黾壔蚓彌_級。(2) 共基級放大電路圖314 共基極放大電路圖315 共基極小信號等效電路由圖314和315可推得電壓增益vi=ibrbe （315）vo=βibRL39。 （316）RL39。=Re∕∕RL （317）Av=vovi=βRL39。rbe （318）只有電壓放大作用，沒有電流放大，有電流跟隨作用，輸入電阻小，輸出電阻與集電極電阻有關。高頻特性較好，常用于高頻或?qū)掝l帶低輸入阻抗的場合，模擬集成電路中亦兼有電位移動的功能。(3) 共射級發(fā)射電路圖316 共射極放大電路圖317 共射極小信號等效電路由圖316和317可推得電壓增益vi=ibrbe+icRe=ibrbe+1+βibRe （319）vo=βibRL39。 （320）RL39。=Re∕∕RL （321）Av=vovi=βRL39。rbe+1+βRe （322）電壓和電流增益都大于1，輸入電阻在三種組態(tài)中居中，輸出電阻與集電極電阻有很大關系。適用于低頻情況下，作多級放大電路的中間級。 信號發(fā)射部分，紅外線是不可見光線。所有高于絕對零度
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