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2.2双工对讲机
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- 2.2双工对讲机
一、设计任务与要求
1.1 元件采用集成运放和集成功放及电阻、电容等，实现甲、乙双方异地有线通话对讲功能；
1.2用扬声器兼作话筒和喇叭，双向对讲，互不影响；
1.3电源电压选用+9V，输出功率≥0．5W，工作可靠，效果良好；
1.4 设计电路所需的直流稳压电源（即+9V电源）；
二、方案设计与论证
双工对讲机设计主要利用了运算放大器能放大信号的原理。我们设计一个简单的电路图在一边装上喇叭，作为微弱信号源，信号通过电阻、电容，运算放大器， 使信号放大了一定倍数，基本可以听到，同时接入电容也有消除失真的作用，在运算放大的输出端接上前面加有电容的扬声器，就可以完成实验，在仿真中，只 要将输入端的喇叭换成信号输入器，输出端的扬声器换成试波器既可完成仿真。
基本设计思路：
本设计主要分为三个模块，第一模块为稳压电源模块，第二模块为声电转换及前置放大电路模块，第三模块为功率放大电路模块。
（1）稳压电源模块主要是提供一个+9V的直流电源；
（2）声电转换电路主要是实现声电信号的转换，以及双向对讲，互不影响的功能;
（3）前置放大电路及功率放大电路的主要功能是对信号进行放大。
设计框图：
三、单元电路设计与参数计算
由于双工对讲机的对称性，以下将用其中一侧作为例子，进行分析。
3.1、直流稳压电源电路
直流稳压电压设计分为变压，整流，滤波，稳压四部分。
（1）变压是采用电源变压器将电网220V，50Hz交流电经过降压后送到整流电路。
（2）整流电路采用单相桥式整流电路，整流桥选用的是二极管。
（3）滤波：由于本电路为小功率所以用电容输入时滤波。
（4）稳压电路用LM7809T，LM7809T是正输出电压为9v的稳压器，其中C26防止自激振荡，抑制高频脉冲，C27改善负载瞬态响应，消除高频噪音，同时也消除自激振荡。
3.2、声电转换及前置放大电路
（1）声电转换
如图所示，由扬声器（LS1）与电阻R16（8Ω），R14（10kΩ）,R15(10kΩ)组成电桥电路。由于电桥电阻远小于差动放大器的输入电阻，故差动放大器对电桥的负载效应可以不考虑。
R是扬声器部讲话时的等效电阻（8Ω），ΔR是对准扬声器讲话时的电阻变化量。当ΔR很小，即δ很小时，V2－V1＝V3δ/4可见差动放大器的输出信号与扬声器电阻相对变化率成正比。当自方对准扬声器讲话时，ΔR≠0，电桥失去平衡，V2－V1≠0，该信号经过前置放大电路电压放大，再经音频功率放大，传输到对方扬声器去，即对方就可听见自方的讲话声音。因此此时，对方没有对准扬声器讲话，故对方ΔR＝0，电桥输出信号为零，或者说对方的差动放大器输出信号为零，所以不会干扰自方讲话。反之亦然，这就实现了双工对讲互不影响的作用。图中扬声器兼作话筒和喇叭。+9V电源是用来给扬声器提供偏置电压的。
（2）前置放大电路
NE5532是高性能低噪声双运算放大器（双运放）集成电路。它具有高精度、低噪音、高阻抗、高速、宽频带等优良性能 。这种运放的高速转换性能可大大改善电路的瞬态性能, 较宽的带宽能保证信号在低、中、高频段均能不失真输出, 使电路的整体指标大大提高。
R17（8.2K）和R18（33K）组成放大倍数为4倍电路，并且电路不会自激，同时反馈也适量，音质柔和，透明度清晰度高。R17，R18，C17频率补偿电路消除负载电感在高频时产生不良影响，改善功放高频特性防止自激振荡。
3.3、功率放大电路
LM1875T为美国国家半导体公司(NS)的元老级音频功放器件。其供电电压宽，过压、过流、温度保护功能齐全。
R21，R22，C18对信号筛选后，送入1脚进入放大器。电阻R24为负反馈，以使波形稳定，R23和C21为低频校正网络，防止电路自激振荡。
C20，R25的作用是防止放大器产生低频振荡。
四、总原理图及元器件清单
4.1．总原理图：
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4. 2．元件清单
| 元件序号 | 型号 | 主要参数 | 数量 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| R | 1k | 6 | R（9,12,20,23,25,27） | |
| R | 8k | 4 | R（4,16,29,30） | |
| R | 8.2k | 2 | R（5,17） | |
| R | 10k | 4 | R（2,3,14,15） | |
| R | 22k | 4 | R（11,13,22,24） | |
| R | 33k | 2 | R（6,18） | |
| R | 100k | 2 | R（7,19） | |
| R | 830 | 2 | R（1,28） | |
| R | 1M | 2 | R（10,21） | |
| R | 400k | 2 | 滑动变阻器R（8,26） | |
| C | 0.1uF | 2 | C（4,13） | |
| C | 0.22uF | 2 | C（11,20） | |
| C | 0.33uF | 2 | C（2,26） | |
| C | 2.2uF | 2 | C（9,18） | |
| C | 1uF | 2 | C（3,27） | |
| C | 4.7uF | 4 | C（5,8,14,16） | |
| C | 20pF | 2 | C（6,15） | |
| C | 22uF | 2 | C（12,21） | |
| C | 100uF | 2 | C（7,17） | |
| C | 220uF | 2 | C（1,25） | |
| BUZZER | AD | 2 | LS（1,2） | |
| NE5532 | 2 | 前置放大器 | ||
| LM1875T | 2 | 功率放大器 | ||
| LM7809CT | 2 | 恒流 |
五、安装与调试（没有进行安装调试的这部分写电路中参数的选择与计算）
解：理论值计算
前置放大器放大倍数：
Au=R18/R17=33/8.2≈4
功率放大器放大倍数：
Au=R24/R23=22/1=22
六、性能测试与分析（写仿真调试与分析）
6.1、直流稳压电源的仿真结果：
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由截图可看出直流稳压电压约为+9V
6.2、前置放大电路仿真分析
（1）输入端
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（2）输出端
实际放大倍数的计算：
A=输出端/输入端=3.36/0.668≈5
与理论值相比，在误差范围内。
6.3、功率放大电路仿真分析
（1）当滑动电阻R26为100%时
A、输入端
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B、输出端
实际放大倍数的计算：
A=输出端/输入端=3.91/0.172≈23
与理论值相比，在误差范围内。
最小输出功率计算：
P=V(rms)I(rms)=3.910.489≈1.9W
（2）当滑动电阻R26为50%时
A、输入端
B、输出端
实际放大倍数的计算：
A=输出端/输入端=7.44/0.326≈23
与理论值相比，在误差范围内。
（3）当滑动电阻R26为0%时
A、输入端
B、输出端
实际放大倍数的计算：
A=输出端/输入端=76.5/3.36≈23
与理论值相比，在误差范围内。
6.4、总电路图仿真图像：
改变通道A的比例：
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七、结论与心得
通过这次的模电课程设计，使我对模拟电路这门课程有了更加深刻的了解，同时也让我学习到了一个新的软件Multisim。
在刚开始准备开始这个课题的时候，我首先选用的软件是proteus，因为之前的课程设计用过，以为用这个已经比较熟悉的软件会更加容易完成。不过很快我就发现了很多的问题，有一些元器件在库里面找不到，结果我又找了一些替代元件，但是最终还是以仿真失败告终。于是我不得不重新考虑使用Multisim软件。
虽然双工对讲机的设计可能不算是最难的，它所用到的元器件也比较简单主要就是电阻，电容，放大器等，主要要实现的是将声音转换成电信号再经过一系列的放大再转换成声音。但也有比较难懂的部分，就是在功率放大模块，要如何实现输出功率≥0．5W这一点就让我困惑了很久。
在这一周的课程设计中，我学会了很多，也体会到了实践的重要性，当然，书本上的知识是基础，只有把这些基础学好了，才能在实际操作中，少走弯路，并从中收获更多的经验和知识。
八、参考文献
[1]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社
[2]李继凯.模拟电子技术及应用[M].北京：科学出版社
标签：输出,双工,电阻,电路,对讲机,扬声器,2.2,放大器,放大 来源： https://blog.csdn.net/weixin_44908159/article/details/106925981
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