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红外无线耳机班级：学号：姓名：一．设计思路红外无线耳机，以红外线作为通信载体，通过红外光在空中的传播来传输信号。它由红外发射器和红外接收器完成。在发射端，发送的音频信号经过幅度调制后，送入电光变换电路，经红外发射管转变为红外光信号发射到空中;在接收端，红外接收器对接收到的红外光信号进行光电变换，幅度解调后恢复出原信号。信号的调制方式有三种，即调幅、调频及调相。其中频率调制比幅度调制具有频率高、带宽宽、抗干扰强，同时比调相方式经济等特点。锁相环技术(简称为PLL)是一种能自动跟踪输入信号相位的闭环自动控制系统。该技术在频率调制应用范围+分广泛，遍及广播、电视、通信、雷达、导航、计算机及仪表等领域。锁相环集成电路CD4046是一种低频多功能单片数字集成锁相环集成电路，最高工作频率1.3MHz，电源电压3一18V。与类似的双极性单片集成锁相环电路相比，功耗仅为其数百分之一，因而它在频率调制与解调、频率合成、电视机彩色副波提取、FM立体声解码、遥控系统、频率的编码和译码等诸多方面均得到了应用。基于频率调制和锁相环技术的优点，这里介绍一种应用锁相环和红外技术制作而成，采用频率调制方式，用红外线传送音频信号的调频红外无线耳机系统。其特点具有供电方式多样，传输距离接近1Om，音质较好，红外信号基本不受电磁干扰，性价比高等特点。二．设计原理锁相环集成电路CD4046的内部结构框图如图1所示。CD4046是低功耗CMOS型、多功能数字环。主要参数如下:.工作电压3-18V;.静态工作电流10uA;.最高工作频率为1.3MHz;.稳压管稳定电压4.45-6.15V它含有两个相位比较器PC1与户C日。相位比较器PCI要求输入信号为方波，并且要求方波信号的占空比为50%。而相位比较器PC日，对输入的方波信号占空比无此要求。在两个相位比较器的输入端有一个前置放大器，可把1OOmA的微弱信号变为满电平的方波脉冲。CD4046采用16线双列直插式封装，各管脚功能如表1所示:调频红外无线耳机由发射机和接收机两部分组成。图2为原理设计框图。图3为发射机电路图，图4为接收机电路图。发射机和接收机均采用图5的供电方式，为了求得供电方式多样。1.发射机电路发射机电路如图3所示。发射机电路包括:①锁相环集成电路CD4046构成的频率调制电路。②红外发射二极管D1}D3构成的红外发射电路。音频信号，在“IN”端输入发射机电路。调节R1,使01的Vce的电压接近1V，提高三极管的静态工作点，对音频信号不失真地放大，接着进入由CD4046构成的频率调制电路。根据图3,VDD为5V,R3为2M,CD4046的第12脚悬空即其接入电阻阻值为co，C3为20p，根据他们之间的特性曲线图可知VCO的中心频率大约为60kHz。因为人耳听到的音频信号在20}20kHz之间，所以选择的调制频率f040kHz即可。音频信号经频率调制后，进入由红外发射二极管D1}D3构成的红外发射电路。这3个红外发光二极管，选用NEC公司的SE303C。因为SE303C具有比较大的红外发射角度，用3个指向不同方向，可以达到接近3600的辐射角。2.接收机电路接收机电路如图4所示。接收机电路包括:①红外光电二极管D4}D7构成的红外接收电路;②锁相环集成电路CD4046组成的频率解调电路;③集成电路MAX9722构成音频功放电路;接收机的4个红外光电二极管，应分别朝向4个方向。这样接收范围大，有利于信号的接收，将红外信号转化为电信号，然后进入由CD4046组成的解调电路。接收机CD4046的VCO中心频率和发射机CD4046的VCO中心频率一样。输入接收机的载频信号频率为20}60k日z，则最大最小信号频率相差40kHz。当VDD为5V,R8为10k,C5为10uF,PLL的捕捉范围有公式决定。由上面的结果得知，允许的频率偏移为250Hz。由解调出来的信号，进入由集成电路MAX9722构成音频功放电路。通过调节R9,R10,耳机的音量具有从大到小的调节功能。3.电源电路MAX1726，具有过温，短路，正负反接保护.输出电压稳定功能。它的供电电压范围宽，可以从2.5v一12V。工作时，只需要2NA的供电电流，能提供20mA的电流输出。采用SOT23-5封装，节约PCB板面积。红外无线耳机工作电压为5V，图5为耳机系统供电电路图。三．实验结果这是我们最终的焊接实物图，我和邵越分别焊了接收电路，遗憾的是最终我们没能出来结果，没能完成老师指定的任务，但也算学习到了东西。四．总结语本文给出了基于锁相环集成电路CD4046的调频红外无线耳机系统的设计原理以及在硬件方面的具体实现。这款红外无线耳机具有如下特点:①耳机供电方式多样，可以采用两节3号电池、或铿电池、或蓄电池。一个发射机可以配若干个接收机，供多人同时收听。②音量的高低既可以通过调节音源的音里，也可以调结接收机(耳机)的音量按钮来实现。接收方向范围大，收听者无论是否朝向发射机都能满意收听。③采用调频方式，具有比调幅方式更高的抗干扰特性。制作成本低，性价比高。