畢 業(yè) 設 計.ppt

1、畢 業(yè) 設 計,小功率信號發(fā)射器設計 學生：安軍峰,摘 要:本文是小型低頻信號收發(fā)器的設計。設計目標是完成簡易的發(fā)射裝置，接受裝置由現(xiàn)成的普通收音機代替。本設計具有元器件少，電路結構簡單，功能完善的特點。 關鍵詞:小型低頻信號;收發(fā)器；設計,引言,目前，市場出售的調頻、調幅(FM一AM)兩頻段半導體收音機，已較普遍被使用了。如果利用較少的費用，制作一個小型調頻發(fā)射機(無線話筒)，與帶調頻段的上述機器配合使用，既經濟，又可解決電化教學方面以及指揮、調度等其它用途中的實際問題。這里介紹一種利用市售元器件及一些自制件即可制成的小型無線話筒發(fā)射機電路，它與上述幾種接收機配合使用。該電路經多次實用證明，

2、效果比較滿意。帶調頻波段(FM)的接收機，可接收88MHz-108MHz范圍內的任意頻率，下邊介紹的小型調頻發(fā)射機電路，也工作在這個頻率范圍內。,設計要求,本文研究簡易調頻發(fā)射機，電路要求越簡單要好，方便使用為主，電源要求1.5V，可實現(xiàn)短距離信號發(fā)射。 (1)工作電壓為1.53.0V。 (2)工作電流: 3 mA-6 mA。 (3)頻率有88-108 MH z左右范圍調節(jié)(調線圈)。 (4)工作頻率穩(wěn)定度較好。 (5)省電設計,不設開關。,設計用途,調頻發(fā)射機除了用作無線話筒外，還可以用作實時監(jiān)控動物蹤跡、電話無線振鈴、嬰兒啼哭監(jiān)視、電視伴音轉發(fā)及無線呼叫門鈴、調頻無線耳機、電話無線錄音轉發(fā)

3、、遙控、無線報警、監(jiān)聽、數(shù)據傳輸及校園調頻廣播等。,方案論證,方案一： 電路圖如圖所示：,圖1為振蕩電路的設計與應用提供的參考資料。由圖，駐極體話筒將聲音轉變?yōu)橐纛l電流，加在由晶體管V、線圈L和電容器1組成的高頻振蕩器上，形成調頻信號由天線發(fā)射到空間。在10米范圍內，由具有調頻廣播波段（FM波段）的收音機接收，經揚聲器還原成原來的聲音，實現(xiàn)聲音的無線傳播。,方案二： 圖2為新編電子電路大全-通用模擬電路提供的參考資料。圖中電路由晶體管VT1和VT2、電阻R2、電感L、電容C2和C3等組成，其功能是產生高頻載波并進行調制發(fā)射。L與C2構成LC諧振回路，該回路具有選頻作用，兩個晶體管VT1、VT2

4、的集電極與基極互相交叉連接，并與L、C2選頻回路組成高頻振蕩器。經C1耦合過來的音頻信號加在VT1集電極(也就是VT2基極)，對高頻振蕩信號進行頻率調制，調制后的調頻信號經C3耦合至天線輻射出去。發(fā)射頻率取決于LC諧振回路諧振頻率，調節(jié)L或C2的大小即可改變發(fā)射頻率,優(yōu)缺點：話筒MIC可以采集外界的聲音信號，這里我們用的是駐極體小話筒，靈敏度非常高，可以采集微弱的聲音，同時這種話筒工作時必須要有直流偏壓才能工作，并且晶體管VT1、VT2選用9018或其他fT700 MHz的NPN型超高頻管，這使得選擇器件比較簡單，但C2、C3要選用高頻瓷介電容器，過強的聲音信號會使三極管過調制，產生聲音失真甚

5、至無法正常工作。,方案三： 電路如圖圖3為電 子線路設計應用手冊 提供的參考資料。右圖 為1.5Km單管調頻發(fā)射 機電路。電路中的關鍵 元件是發(fā)射三極管，多 采用D40、D50、2N36 68等，工作電流為60 80mA。但以上三極管難以購到，且價格較高，假貨較多。,故選用其他相對易購的三極管C2053和C1970是相當不錯的，實際視距通信距離大于1.5Km。若改換成S9018，工作電流小，發(fā)射距離也短。電路中除了發(fā)射三極管以外，線圈L1和電容C3的參數(shù)選擇較重要，若選擇不當會不起振或工作頻率超出88108MHz范圍。 優(yōu)缺點：該單管發(fā)射機具有電路簡單，輸出功率大，制作容易的特點，但是不便接高

6、頻電纜將射頻信號送至室外的發(fā)射天線，一般是將0.70.9的拉桿天線直接連在C5上作發(fā)射的，由于多普勒效應，人在天線附近移動時，頻漂現(xiàn)象很嚴重，使本來收音正常的接收機聲音失真或無聲。若將本發(fā)射機作無線話筒使用，手捏天線時，頻漂十分嚴重。,綜合方案四：經比較以上電路，各有優(yōu)點，但方案實施大同小異，結合本實驗要求的綜合分析方案一和方案三電路，設計出最終方案，這使電路更為簡潔，為本設計的目標更加貼切。由于駐極體話筒效果不好，在方案三的電路圖基礎上加以改進，用VT66a音樂三極管替換駐極體話筒，s8050替換Q9018。,改進電路圖如下：,電路原理分析,模塊劃分及原理 實驗總體分兩個部分組成，它們分別是

7、發(fā)射部分和接收部分。 接收部分主要用日常生活常用的普通FM收音機即可，所以本實驗主要研究無線調頻發(fā)射裝置，并且主要以實體實驗為主。 以下是無線調頻發(fā)射裝置的主體模塊及它個個模塊的詳細介紹，用于理論研究，但實體部分做了適當調整以便更簡化符合實驗的基本功能要求。 (1)語音輸入:將聲信號轉換成電信號。可用駐極體電容話筒、音樂三極管。 (2)調制電路主要由三極管構成，從功能作用上它可細分為以下四個部分： 聲音轉換：音頻放大級，將受話器產生的微弱電信號進行放大，以便對高頻振蕩器的頻率進行調制。 前置處理回路:即高頻振蕩器。它產生發(fā)射所需的高頻信號(基波f。)，并受到音頻放大級的調制。 。 FM調制網絡

8、：即倍頻級，該級主要是放大主振級振蕩產生的二次諧波成份，并將主振級與輸出級進行隔離，以減少末級對主振級的影響，并擔負推動末級的作用，即輸送給輸出級足夠的推動功率 高頻發(fā)射網絡：輸出級，將倍頻級的2人再進行放大，而后再輸送給天線發(fā)射出去。 （3）天線:它擔負著發(fā)射電磁波的任務。,元器件列表：,設計過程,振蕩電路設計 三極管集電極的負載C1、L組成一個諧振器，諧振頻率就是是調頻話筒的發(fā)射頻率，根據圖中元件的參數(shù)發(fā)射頻率可以在88-108MHZ之間，正好覆蓋調頻收音機的接收頻率，通過調整L的數(shù)值（拉伸或者壓縮線圈L）可以方便地改變發(fā)射頻率，避開調節(jié)器調頻電臺。 L是空心電感線圈。用05毫米的漆包線（

9、實體用銅線）在元珠筆芯上密繞10圈。用小刀將線圈兩端刮去漆皮后鍍錫，可點上一些石蠟油固定線圈然后抽出元珠筆芯，形成空心線圈。如圖：,電容三點式振蕩電路。所謂三點式振蕩器，是指LC振蕩器中選頻網絡有兩個電容、一個電感或者兩個電感、一個電容組成的振蕩器。一般LC振蕩電路在直流通路正常情況下判別能否振蕩時由于振幅條件不便于判別，只看相位條件即可，只要相位條件滿足，我們就說它能夠振蕩。振蕩電路中的放大器可以是運放，也可以是由晶體管或者場效應管組成。本實驗用的是電容三點式振蕩電路，有射同基反的特點。,主要器件介紹,VT66和VT66A都是單音音樂三極管，但兩者有所區(qū)別，即VT66是普通音樂三極管，VT6

10、6A是內部帶有功放的音樂三極管。實際上，VT66和VT66A都是儲存有單音音樂的三腳集成塊，由于它們的外型與普通塑封三極管相似，所以習慣上被統(tǒng)稱為音樂三極管。它們只是在平面的頂部上比普通塑封管多一塊金屬電極。 VT66和VT66A的外形如圖(a)和圖(b)所示：,VT66A音樂三極管內部已具有功率放大電路，有足夠的輸出功率，所以不用外接任何元器件，就能直接推動8英寸揚聲器放音，聲音清晰洪亮。如改用蜂鳴片，需在揚聲器兩端并聯(lián)一只30mH的電感線圈，音量可高達110dB。VT66和VT66A都各有兩種觸發(fā)方式。凡是型號下面有S字樣的音樂三極管，其觸發(fā)方式是每觸發(fā)一次，就啟動演奏單首樂曲，播完了即停

11、。附表列出了VT66和VT66A單音音樂三極管的電氣特性。,制作過程,開始做這個實驗時翻閱很多資料，經過綜合比較得到了改進后的圖，起初用的是駐極體話筒作為信號輸入，經過試驗效果不好，后改用VT66a音樂三極管，并把Q9018換成S8050，效果得到了很大的改善。 本實驗是用模擬電子制作的，并且器件少，電路層次分明，但有的器件需要自己手工制作，一些器件不常見需要單獨購買。實驗的難點是在調試過程。 收集完器件，現(xiàn)在實驗箱做測試實驗，由于電路簡單并且模擬電路受器件、制作過程等影響就不用在電腦上做仿真實驗。 在實驗箱上完成基本電路測試后，確定方案用圖。 再做PCB電路板，用很小一塊單面板即可，再經打孔

12、，把器件按照原理圖按好，在制作電感時要注意調試。由于本實驗屬高頻，制作印刷電路板對此影響比較大，效果不是特別好，后改用萬用板做，注意連線不要過于雜亂即可。 做的PCB圖中三極管的地方注意焊孔要大一些，并且孔與孔之間的距離也要稍大一點，不然會出現(xiàn)銅相連的情況。 做板時一開始布局不夠好，信號源距離天線過近，測試時產生干擾。 制作相對簡單，不到二十個元器件，但一個出現(xiàn)問題調試也不能成功，所以做的時候也是萬分的小心。,PCB圖,在焊接時主要是注意三極管的管腳判斷，具體方法如下： 測試三極管要使用萬用電表的歐姆擋，并選擇R100或R1k擋位。紅表筆所連接的是表內電池的負極，黑表筆則連接著表內電池的正極。

13、,1）測試的第一步是判斷哪個管腳是基極。這時，任取兩個電極(如這兩個電極為1、2)，用萬用電表兩支表筆顛倒測量它的正、反向電阻，觀察表針的偏轉角度；接著，再取1、3兩個電極和2、3兩個電極，分別顛倒測量它們的正、反向電阻，觀察表針的偏轉角度。在這三次顛倒測量中，必然有兩次測量結果相近：即顛倒測量中表針一次偏轉大，一次偏轉??；剩下一次必然是顛倒測量前后指針偏轉角度都很小，這一次未測的那只管腳就是基極。 （2）找出三極管的基極后，將萬用表的黑表筆接觸基極，紅表筆接觸另外兩個電極中的任一電極，若表頭指針偏轉角度大，則說明被測管為NPN型管；若表頭指針偏轉角度小，則被測管即為PNP型。 （3）找出了基

14、極b，可以用測穿透電流ICEO的方法確定集電極c和發(fā)射極e。 對于NPN型三極管，用萬用電表的黑、紅表筆顛倒測量兩極間的正、反向電阻Rce和Rec，雖然兩次測量中萬用表指針偏轉角度都很小，但仔細觀察，總會有一次偏轉角度稍大，此時電流的流向一定是：黑表筆c極b極e極紅表筆，電流流向正好與三極管符號中的箭頭方向一致，所以此時黑表筆所接的一定是集電極c，紅表筆所接的一定是發(fā)射極e。 對于PNP型的三極管反之。,調試及性能分析,(1)先檢查印刷電路板和焊接情況，應元短路和虛、假焊現(xiàn)象。然后可接通電源。(2)用萬用表直流電壓檔測量晶體管V基極發(fā)射極問電壓，應為07伏左右。若將線圈兩端短路，電壓應有一定變化，說明電路已經振蕩。(3)打開收音機，拉出收音機天線，波段開關置于FM波段，（頻率范圍為88兆赫至108兆赫）將無線話筒天線搭在收音機上。(4)慢慢轉動收音機調諧旋鈕，調到收音機收到信號聲為止。若收音機在調諧范圍內收不到信號，可拉伸或壓縮線圈L，改變其寬度，再仔細調諧收音機直至收音機收到清晰的信號。然后逐漸拉開無線話筒和收音機間的距離，直到距離在810m時，仍能收到清晰信號為止。如果在整個頻段（88MHz108MHz）都收不到自己的聲音，或者收到聲音效果不好（不清晰或者與某一電臺重疊），說明調頻無線話筒的發(fā)射頻率不合適，可以小心撥動振蕩線圈