电子线路课程设计-激光传声..

1《激光无线传声器》专业班级：12级电信三班姓名：李佳姗汪德玮张晨晨学号：080212110080212115080212108指导教师：王陈宁设计时间:2014年12月1日物理与电气工程学院2014年12月8日2摘要正文主要内容利用激光发射接收器件制作一个无线传声电路，包括一台激光发射机和一台激光接收机可以将声音通过激光发射和接收。激光传感器已经在现代化的生产实践中发挥着它的巨大作用,人们一方面通过提高与改善传感器的技术性能;一方面通过寻找新原理、新材料、新工艺及新功能来改善传感器性能,制造出更多的传感器。而激光传感器作为其中的一部分也必将得到更大的发展。随着探测设备和其他部分的技术的提高,激光传感器能够拥有更多的性能和更好的灵敏度。关键字：三极管，LM386，激光二极管，光敏三极管，TDA20303目录1.课程设计任务书................................................12.摘要正文......................................................23.概述..........................................................43.1激光无线传声器设计任务和要求.............................43.2系统组成框图及原理图.....................................43.3发射电路图和接收电路图介绍...............................54.三极管工作原理及其放大原理....................................64.1三极管的结构图和实物图....................................64.2三极管的工作原理..........................................64.3三极管的放大原理..........................................74.4三极管和二极管的比较......................................75.音频功率放大器LM386和TDA2030.................................75.1LM386简介................................................75.2LM386特性................................................85.3LM386的引脚图............................................85.4TDA2030简介..............................................9小结............................................................11参考文献........................................................114概述3.1激光无线传声器设计任务和要求设计任务：利用激光二极管和光敏三极管设计制造出可以实现两米以上的激光无线传声系统，声音失真不能太大，声音不能太小。设计要求：基于二极管激光器设计声音发射电路，基于光电三极管实现激光传声接收电路，接收电路负载阻抗8欧姆，功率大于0.5W。3.2系统组成框图及原理图激光传感器已经在现代化的生产实践中发挥着它的巨大作用,人们一方面通过提高与改善传感器的技术性能;一方面通过寻找新原理、新材料、新工艺及新功能来改善传感器性能,制造出更多的传感器。而激光传感器作为其中的一部分也必将得到更大的发展。随着探测设备和其他部分的技术的提高,激光传感器能够拥有更多的性能和更好的灵敏度。本课题采用的是以三极管8050和音频功率放大器LM386和TDA2020为核心开发激光传声的系统。系统硬件电路原理框图及结构图如下图1图1（a）激光发射电路原理图图1（b）激光接收电路原理图音频放大激光发射音频输入激光接收音频放大音频输出53.3发射电路图和接收电路图介绍该激光传声转发器由发射和接收两部分组成。其具有结构简单、易于制作、无干扰、噪声低等优点。图2为发射部分电路原理。鉴频后的伴音（音频）信号经三极管VT放大后推动激光发射管。由于发射管的发射强度与通过其电流成正比，所以激光发射管LED1所发出的激光，便受到音频信号的调制。为了防止失真，激光发射管LED1要设一定的偏置。图3是接收部分原理图。其电路采用一块音频放大集成电路LM386和TDA2030。D1光敏三极管。当被音频信号调制的激光照射到VD光敏三极管时，在其两端产生一个与音频信号变化规律相同的电信号，再进行功率放大。详细电路图如下所示：图2发射端电路653264718U1LM386D1LED-BIRYLS1SPEAKERC2220u12453U2TDA2030D21N4001D31N4001R1680R222kR310kR422kC10.1uC30.1uC40.1uC5100uC61uC722uC8100uVCC--\VCC图3接收端电路三极管工作原理及其放大原理4.1三极管的结构图和实物图如图4所示图44.2三极管的工作原理以NPN三极管为例：正常工作在放大状态时，因为基极电压高于发射极，电7路正偏，有大量电子流入发射极，形成Ie，电子原本要通过基极回到电源正极，但是发射机电子进入基极后，由于集电极电压比基极还要高，于是电子被集电极强烈的电场吸引，从而电子不走基极回到电源正极，而进入集电极到达电源正极形成集电极电流Ic，但是，基极中还是有空穴的（比较少），发射极电子被集电极电场吸引进入集电极过程中，一小部分电子与基极空穴复合形成基极电流Ib。这就是三级管电流走向。4.3三极管的放大原理因为基极空穴较少，所以发射极电子被集电极电场吸引进入集电极过程与基极空穴复合概率较小，当基极电流增大（空穴增多）时，因为电子与基极空穴复合概率较小，所以，基极电流稍微增大一点，就需要很多的电子才能与基极增多一点的空穴复合，因此，基极电流变化一点，而引起发射极电流发生较大的变动，从而实现了放大作用。4.4三极管和二极管的比较光电二极管、光电三极管是电子电路中广泛采用的光敏器件。光电二极管和普通二极管一样具有一个PN结，不同之处是在光电二极管的外壳上有一个透明的窗口以接收光线照射，实现光电转换，在电路图中文字符号一般为VD。光电三极管除具有光电转换的功能外，还具有放大功能，在电路图中文字符号一般为VT。光电三极管因输入信号为光信号，所以通常只有集电极和发射极两个引脚线。同光电二极管一样，光电三极管外壳也有一个透明窗口，以接收光线照射音频功率放大器LM3865.1LM386简介LM386是一种音频集成功放，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的功率放大器，主要应用于低电8压消费类产品。为使外围元件最少，电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至200。输入端以地为参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW，使得LM386特别适用于电池供电的场合。与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路。广泛应用于录音机和收音机之中。当电源电压为12V时，在8欧姆的负载情况下，可提供几百mW的功率。它的典型输入阻抗为50K。5.2LM386的特性静态功耗低，约为4mA，可用于电池供电；工作电压范围宽，4-12V或者5-18V；外围元件少；电压增益可调，20-200；低度失真；5.3LM386的引脚图如图所示：图5LM386的引脚图中，引脚2为反相输入端，3为同相输入端；引脚5为输出端；引脚6和4分别为电源和地；引脚1和8为电压增益设定端；使用时在引脚7和地之间接旁路电容，通常取10μF。查LM386的资料可得，电源电压4-12V或5-18V(LM386N-4)；静态消耗电流为4mA；电压增益为20-200dB；在1、8脚9开路时，带宽为300KHz；输入阻抗为50K；音频功率0.5W。5.4音频功率放大器TDA2030TDA2030A的优良性能使得它十几年来一直得到大家的疯狂喜爱，很多外表豪华的有源音箱、中档功放、低音炮也采用了TDA2030。TDA2030A是单声道的功率放大集成电路，做立体声放大器必须使用两只TDA2030A。TDA2030A只有五只引脚，正电源、负电源、正向输入、反向输入和输出。TDA2030A的散热片是和负极连通的，用双电源供电时，散热片千万不要和地线短路。本功放板采用双15V电源，TDA2030A工作在OCL方式。OCL是指不用音频输入、输出变压器和输出耦合电容，放大器直接推动音箱。OCL具有音质佳、频响好、成本低等特点。常用的功放电路类型还有OTL、BTL，OCL电路元件最少，音质最好。图6引脚情况1脚是正相输入端；2脚是反向输入端；3脚是负电源输入端；4脚是功率输出端；5脚是正电源输入端；电路特点1.外接元件非常少。2.输出功率大，Po=18W(RL=4Ω)。103.采用超小型封装（TO-220）,可提高组装密度。4.开机冲击极小。5.内含各种保护电路，因此工作安全可靠。主要保护电路有：短路保护、热保护、地线偶然开路、电源极性反接（Vsmax=12V）以及负载泄放电压反冲等。6.TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率，THD≤0.1%。无疑，用它来做电脑有源音箱的功率放大部分或小型功放再合适不过了。TDA2030双电源接法图711小结激光传声设计主要分两个部分，分别是发射和接受两个部分；我们通过对资料的理解完成了激光传感器的结构框图和原理图。通过计算对各个原件的型号进行了选择，通过查资料，熟悉了各个元件的原理及使用说明，进一步了解了激光传声电路设计中发射及接受两部分中红外传感器，三极管VT8050，光电二级管VD1，VD2，光敏二极管VD，音频集成功率放大元件LM386和TDA2030及其各种电容，电阻元件等；在此设计中，激光传声设备通过激光和音频信号及电信号的传输，是声音从一个地点传输到另一个地点，是不用物理传输线的通讯方式，但激光传声有它的不足之处：因为按红外线当前的技术来说只能沿直线传播，并且不能有阻挡物，才能保证比较良好的通讯质量，所以激光传声的技术还有待进一步开发提高。激光传声，即激光不沿直线即可传播通畅，是目前的一个很热的发展方向。最后通过本次试验接触并熟悉了激光传声的原理，并且通过实验熟练了所学习的知识，达到理论联系实际的效果。参考文献[1]杨素行，模拟电子技术基础简明教程（第三版）.高等教育出版社，2006年5月[2]胡宴如，耿苏燕，高频电子线路.高等教育出版社，2009年1月[3]余孟尝，数字电子技术基础简明教程（第三版）.高等教育出版社，2006年7月[4]杨素行,模拟电子技术基础简明教程.高等教育出版社，2006年5月[5]刘宝玲,电子电路基础.高等教育出版社，2006年9月