无线话筒的电路设计与制作综合分析说明（可编辑）.doc

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1、 工 学 院 毕 业 设 计( 论 文 ) 题 目: 无线话筒的电路设计与制作 专 业: 电子信息工程 班 级: 07(2) 姓 名: 祝天名 学 号: 1665070233 指导教师:徐朝胜 日 期:2011.5.4 目 录 引言2 1概况及现状分析2 1.1概况3 1.1.1简易无线话筒系统3 1.1.2无线话筒的分类3 1.1.3简易无线话筒的发展过程4 1.2现状分析4 2总体设计5 2.1总体设计要求5 2.2设计方案选择6 2.2.1发射部分机构框图6 2.2.2接收部分结构框图6 2.3总体设计原理7 2.3.1发射部分设计改进方案7 2.4电路工作原理9 2.5元器件说明10

2、2.5.1话筒MIC:10 2.5.2高频振荡调制电路:10 2.5.3电感制作:10 2.6结构设计10 2.6.1发射机的主要技术指标:14 4 PCB印刷电路板的实现17 5设计实现18 5.1 注意事项19 5.2电路调整与改进19 6设计心得19 7总结20 8致谢20 参考文献21 无线话筒的电路设计与制作 电子信息工程专业07级2班学生祝天名 指导老师徐朝胜 摘 要:话筒又叫传声器,是一种电声器材,属于传声器,是声电转换的换能器,原理是通过声波作用到电声元件上产生电压,然后转化为电能。随着数字技术的广泛使用,无线话筒成为越来越多用户的首选对象。 无线话筒按调制方式可分为调频式和调

3、幅式,前者由于具有通频带宽、动态范围大、传输距离远和抗扰性强等特点,所以应用较多。调频无线话筒的原理是将声波信号通过麦克风转化为音频电信号,通过改变结电容来改变高频振荡器的输出频率,产生调频波,通过高频放大与选频,最终由天线辐射。 简易的无线话筒设计结合了高频电子技术、电子线路设计、模拟电子技术等知识,设计及实现这个实用性很强的课题,既可以在实践中巩固许多知识点,又可以根据自己的兴趣开发新功能,从而学习到新的知识点。整个电路使用Protel99se 软件设计,该设计具有电压低,受话灵敏,制作简易等特点,可运用于教学,无线广播,助听器,及各种声控设备当中。 关键词:调频、振荡电路、无线话筒原理,

4、电路设计引言 市面上话筒种类繁多。分析话筒的电路主要需掌握以下两点:(1)信号传输回路分析:分析各种话筒输入插口电路。(2)话筒信号放大器分析:话筒放大器是一种小信号低噪声音频放大器,分析话筒电平控制电路。 相信每一个电子爱好者都希望通过自己动手实现与外界的实时通讯或是远程遥控。下面我介绍的这个无线话筒(发射机)就十分适合我们对所学电子知识进行熟悉和巩固。 Protel99SE:通用电子设计自动化EDA(Electronic Design Automation)已成为时代潮流,EDA的设计思想因此普及。Protel设计系统是一套建立于IBM兼容PC环境下的EDA电路集成设计系统;Protel设

5、计系统是世界上第一套将EDA环境引入Windows环境的EDA开发工具,是具有强大功能的电子设计CAD软件,以高度的集成性著称于世。Protel公司2001年推出的具有PDM功能的EDA综合设计环境Protel 99 SE,是基于Windows 98/200/NT/XP环境的电路原理图辅助设计与绘制软件,是具有原理图设计、PCB电路板设计、层次原理图设计、电路仿真及逻辑器件设计等功能,是电子设计的有用软件之一。1概况及现状分析1.1概况1.1.1简易无线话筒系统 随着数字技术的广泛使用,无线话筒成为越来越多用户首选的对象无线话筒系统在广播、电影、戏剧和舞台制作以及公司、宗教和教育场所都是一个重

6、要的组成部分。随着数以万计的设备使广播频率变得拥挤以及用户对无线话筒系统需求的增加,理解无线话筒系统的设计和操作的概念经成为专业用户所关注的问题。 由于可用的频谱越来越少,在北美DTV(数字电视)广播的出现使得无线系统的运行更加复杂困难。DTV也同样出现在欧洲,它已成为未来可能出现的频谱拥挤现象的另一标志.。 鉴于以上这些事实,随着无线话筒、内部通讯联络系统、耳内监听系统和其他应用在各类制作的无线电通讯设备的日益普及,对于无线系统扎实的,技术性理解需求是前所未有的。 无线话筒系统的基本组成部分无线话筒系统的三个组成部分为:话筒,发射机,接受机1.1.2无线话筒的分类 无线话筒的分类方式很多,比

7、方说根据发射使用频率分类或无线话筒的接收方式来分类等。 按照发射使用频率分类: 如果按照这一方式可以分为:FM 无线话筒VHF无线话筒 FM 无线话筒:工作原理的利用FM收音机来接收,这一无线话筒的特点是系统简单,成本低廉,但是现在已经被淘汰了,原因是使用效果不佳,不能满足专业品质的要求。 VHF无线话筒:这一无线话筒又可分为低频及高频段两类型,现在人们常常使用的是高频段的无线话筒,高频段的无线话筒的特点是频率较高,使用天线较短,甚至可以设计成隐藏式天线,方便,安全又美观,受电器的杂波干扰又大为减少,电路设计极为成熟,零件普及价格低廉,现在这样的无线话筒已经是当今市场上的热门机种。 按照接收方

8、式分类: 按照这一方式分类通常分为两类:自动选讯接收无线话筒 非自动选讯无线话筒 自动选讯接收无线话筒:这一话筒由于电波舆中会产生“死角”的物理现象使接收机的声音输出,产生断断续续或不稳定的缺点,为了解决这种缺陷,专业用的机种必须采用双天线及双调谐器的“自动选讯接收”方式来改善。 非自动选讯无线话筒:这一话筒由于机型的电路设计复杂精密,装配较难,成本较高,一般低价的机型就没有采用自动选讯的设计,所以也无法消除无线话筒在使用中产生声音中断的缺点。所以这样的一般不适合专业场合使用。 按照无线话筒的振荡方式分类: 按照这一方式通常也分为两类:石英锁定相位锁定频率合成 石英锁定的特点是它是以石英振荡器

9、产生发射与接收精确稳定的固定频率,电路简单,成本低廉,是当今无线话筒的标准电路设计。这种类型的话筒及接收机只固定单一个频率配对使用,因此无法改变或调整使用频率。 相位锁定频率合成的特点:这一话筒是采用的PLL的电路设来避免无线话筒在使用中遇到其他讯号的干扰而无法使用,或为了同时使用多支话筒的场合,需要随时方便又快速的改变频道这一功能。 按接收机频道数分类: 这一分类中常常可分为三种即:单频道双频道多频道 单频道:它是在一个接收机的机箱内只装配一个频道的非自动选讯或自动选讯接收机。这一种有价格便宜使用方便等特点。 双频道它是在一个接收机的机箱内,装配两个频道的非自动选讯或自动选讯接收机。这一种一

10、般成本低并且设计简单。 多频道它是在一个接收机的机箱内,装配四个频道以上的接收机,大都采用模组化接收模组的机构设计。这样的无线话筒一般适用在装架式专业机种的使用场合。 无线话筒种类非常之多需要根据不同的需求来选择一个适合自己的的话筒。1.1.3简易无线话筒的发展过程 无线话筒由一开始简易的一个无线调频发射器和无线调频接收器到现在的采用专门的PLL(频率锁相环)技术,这期间大致经历了三个阶段。 简易调频发射与接收: 最初人们为了摆脱话筒线缆的羁绊,想到了类似于调频广播的发射和接收原理,通过话筒的换能原理及音频调制放大发射过程,然后通过调频收音机或专用接收机接收、放音。但是这种方式下的无线话筒的音

11、质、稳定性、抗干扰能力等不能满足需求。 石英振荡的调频发射与接收: 由于采用电子电路产生的RC或LC振荡,其振荡频率的稳定性受到环境的影响是很大的,所以频率也不可能很高,一般只能在二、三百兆赫以下,在这样的频段,极易受到其它信号的干扰,此时便出现了采用石英振荡体的发射与接收电路。石英晶体的振荡频率是非常稳定的,由它组成的无线话筒发射与接收器,工作起来较为稳定,与此同时,其工作频率可在V段(30MHZ-250MHZ),U段(200MHZ-1000MHZ)内,外界对其干扰不严重,因此给无线话筒的使用带来了较好的效果。 但是在使用上,由于石英晶体的振荡频率是不可调的,因此对于一套无线话筒来讲,它的接

12、收和发射频率是固定的,而且要求一一对应,十分的不方便,如果在某地刚好在这一频点上存在干扰,那么该无线话筒就无法使用了。 采用PLL接收的无线话筒: PLL是频率相位锁定环路的英文字头缩写,在无线话筒的发射接收中,采用频率合成的方式,可以在一个频带内,满意地接收信号,在此频带内,还可以任意切换工作频道。理论上,在一个24MHZ的频带内,如果以1MHZ作为频道解析度,则可以切换25个频道;如果以125KHZ,则可以切换193个频道,至于频道数的多少与接收机的频宽及频道解析度有关。1.2现状分析 通信作为电信是从19世纪30年度开始的。面向21世纪的无线通信,无线通信的系统组成、信道特性、调制与编码

13、、接入技术、网络技术、抗衰落与抗干扰技术以及无线通信的新技术和新应用的发展更是一日千里,简易无线发射网络。正是这些电路的基础,设计与调试发射电路能使我们快速步入电子设计的大门。 无线话筒在日常生活中的用途: 1无线话筒:用户在唱歌、讲话或者表演时可以360度的任意转动和移动,不会有电线绊脚、扯后腿。 2无线广播:老师在讲课时进行现场转播,可以无数学生用收音机收叫讲课,大大的增加了听课人数。 3无线叫卖器:在街上推销商品时,用无线话筒叫卖具有一定新颖性,会收到比普通话筒好的广告效果。 4无线助听器:具有比较好的隐蔽性和安全性,可在远处用收音机耳机收听。 5无线抱警器:实现一定距离的无人值守。例如

14、可以在二楼监听一楼之门锁声音,起防盗报警器的作用。 6无线电子门铃:由于可无线传播声音,因此也可以无线传播门铃声音,配对还可以改装成无线对讲机。 7无线电子乐器:将口琴、二胡、吉它等乐器声音用收音机接收,或用功放扩大播出,可更好欣赏音乐。 8电子助听器:通过调节收音机或者话筒的音量,将声音放大后再送入耳机,可以有效的改善老人听力。 9声控小彩灯:将大功率功放输出端的音箱改接成瓦数相当的6V,12V汽车电灯泡,调节音量合造位置。 10小型广播电台:适合学校工厂等单位自行举办各种节目,可以播放音乐、新闻、通知等,用收音机听。 11电视伴音转发器:看电视时用耳机听可不影响别人睡觉,但受耳机线长控制.

15、本装置则可以不受此限制。 介于无线话筒在生活中的广泛用途所以对无线话筒的研究具有积极的意义。针对目前市场上无线话筒鱼龙混杂,一般消费者消费又无法分别的现状,这次课程设计专门要设计一款无线话筒,这款话筒采用调频的方法发射信号,频率比较稳定,发射距离比较远,可以满足各种不同的需求,而且在设计过程中非常重视性价比,这主要是为低端消费者考虑的。 我希望通过此次无线话筒的电路设计能对其电路有所改进。 2总体设计2.1总体设计要求 (1)了解无线调频话筒的构成,并设计一小功率调频无线话筒。 (2)理解和掌握无线调频话筒的主要技术指标和测试方法。 (3)根据给出的技术条件和指标,设计无线调频话筒。 (4)能

16、够独立搭接电路、掌握调试技术。 (5)增强对课本理论知识的理解,并提升到实践制作当中,做到了学以致用。 (6)在设计中掌握Protel 99 SE的操作过程,制作电路板的流程。2.2设计方案选择 现有的无线耳机和无线话筒,其线路虽有差异,有原理是一致的,都离不开调制和解调,但却单独各用一套调制和解调统一线路,造成了不必要的浪费,使用也不方便。 本实用新型设计涉及无线通信技术,是一种将无线话筒与无线耳机合二为一的技术。它包括发射部分与接收部分,其中发射部分由立体声信号预加重电路与调制发射电路串联而成,接收部分由接收解调电路、立体声解码电路、立体声功放电路串联而成,在调制发射电路上还串联话筒及话筒

17、信号放大电路,在立体声解码电路与立体声功放电路之间连接信号输出端,在立体声信号预加重电路及话筒信号放大电路预调制发射电路之间串联互颖开关。2.2.1发射部分机构框图 图2-1发射部分框图2.2.2接收部分结构框图 图2-2接收部分结构框图2.3总体设计原理 什么是无线话筒?简单地说,它就是一种通过无线电波或其它的方式传输声音的设备。这种设备或电路就其原理而言,在很多产品中以各种形式或名称存在着,如双工的EarMark无线耳机HS-4系列型号就是其中之一。 电路板上的电子元件话筒(咪头)先将自然界的声音信号变成音频电信号,这个电信号会去调制电子振荡器产生的高频信号。最后,高频信号通过天线发射到空

18、中。 我们将发射频率设计在FM收音机波段,因此可以配合任何FM收音机接收到该高频信号,并从该高频信号还原出声音信号,从而完成各种用途。2.3.1发射部分设计改进方案 方案一:电容三点式 电容三点式振荡器也称为考毕兹振荡器. 该种振荡器由电感和两个电容构成振荡回路,由其中的一个电容提供反馈.振荡频率为: 公式 2-1 这种电路的优点是输出波形好、振荡频率可达100兆赫以上。缺点是调节频率时需同时调CC1、CC2不方便。适宜于作固定的振荡器。 该电路较容易制作,电容三点式电路振荡频率可达到上100MHZ,所以可以用来制作成无线电发射电路,用来制作无线话筒、对讲机等。 用9018管做过无线话筒,用普

19、通收音机可在20M左右收听到清晰的信号,也可使用8050管,发射距离可达1KM以上. 方案二:电感三点式 电感三点式振荡电路,又称哈特莱振荡电路。下图中L1、L2、C组成谐振回路,L2兼作反馈网络,通过耦合电容Cb将L2上反馈电压送到三极管的基极。 由交流通路看出,谐振回路有三个端点与三极管的三个电极相连,而且与发射极相接的是L1、L2,与基极相接的是L2、C即满足射同基反的原则。因此电路必然满足相位平衡条件 图2-5谐振回路 图2-6负反馈电路 当回路的Q值较高时,该电路的振荡频率基本上等于LC回路的谐振频率,即 公式2-2 该电路的特点与变压器反馈式振荡电路极为相似。须指出:它的输出波形较

20、差,这是由于反馈电压取自电感的两端,而电感对高次谐波的阻抗较大,不能将它短路,从而使Uf中含有较多的谐波分量,因此,输出波形中也就含有较多的高次谐波。用集成运放构成的电感三点式振荡电路如图所示,不难证明其振荡频率为: 公式2-3 方案三:晶振产生 (1)有两个谐振频率A.L-C-R支路串联谐振;B.当ffs时,L-C-R支路呈感性,与Co产生并联谐振,可构成两种不同类型的频率高度稳定的正弦波振荡电路。 (2)价格相比起来较贵 影响儿C振荡电路振荡频率的因素主要是 LC 并联谐振回路的Q值,可以证明,Q值愈大,频率稳定度愈高。由电路理论知道:为了提高Q值,应尽量减小回路的损耗电阻R并加大L/C值

21、。但一般的LC振荡电路,其Q值只可达数百,在要求频率稳定度高的场合,往往采用石英晶体振荡电路。 最终我选择了电容三点式。2.4电路工作原理 话筒先将声音信号变成音频电信号,这个电信号会去调制电子振荡器产生的高频信号。最后,高频信号通过天线发射到空中。具体描述如下:本电路由电容三点式振荡电路产生载波,该载波频率即为调频收音机的接收频率。声音信号通过麦克风转变为音频信号,由C1耦合到三极管BF374的放大电路放大并使c-b结电容变化,振荡频率变化,从而实现频率调制。调制后由L1线圈与电容组成的选频回路选频并通过天线向外辐射,改动L1线圈就可实现变频。 我们将发射频率设计在 FM收音机波段,因此可以

22、配合任何FM收音机接收到该高频信号,并从该高频信号还原出声音信号,从而完成各种用途。 说明:这种调频话筒的调频原理是通过改变三极管的基极和发射极之间电容来实现调频的,当声音电压信号加到三极管的基极上时,三极管的基极和发射极之间电容会随着声音电压信号大小发生同步的变化,同时使三极管的发射频率发生变化,实现频率调制。 话筒MIC采用的是驻极体小话筒,灵敏度非常高,可以采集微弱的声音,同时这种话筒工作时必须要有直流的偏压才能工作,电阻R3可以提供一定的直流偏压,R3的阻值越大,话筒采集声音信号通过C2耦合和R2匹配后送到三极管的基极,电路中D1和D2两个二极管反向并联,主要起一个双向限幅的功能,二极

23、管的导通电压只有0.7V,如果信号电压超过0.7V就会被二极管导通分流,这样可以确保声音信号的幅度可以限制在正负0.7V之间,过强的声音信号会使三极管过调制,产生声音失真基甚至无法正常工作。 电路特点: 1.调制采用直接调频法,三极管选用BF374,频率稳定。 2.采用驻极体电容式话筒。该话筒中含有一只场效应管组成射随器,灵敏度高,频响宽,不加音频放大器即可得到幅度适当的调制电压。2.5元器件说明2.5.1话筒MIC: 我用的是驻极体小话筒,灵敏度非常高,可以采集微弱的声音信号。话筒底部有两个接点,用两根粗铜丝焊牢在PCB印制电路板上。驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低等特点,

24、广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。属于常用的电容话筒。2.5.2高频振荡调制电路: 该电路能产生高频载波信号并进行调至,L1和C5构成LC谐振回路。该回路具有选频作用,其频率计算公式为: F1/2*LC-1/2 公式2-4 经C3耦合过来的信号加在三极管基极上,通过基极上变化的电压改变be结电容,而实现对加载波的调制。2.5.3电感制作: 电感L用直径0.5mm的导线,在直径为5mm左右的骨架上绕制若干圈,抽去骨架成空心线圈,再拉长即可。 根据电感计算公式可以算出圈数: 圈数电感量*18*圈直径+40*圈长/圈直径 公式2-5 单位分别为mM和Mh。2.6结构设计 图2-8结构电路图

25、 MIC是驻极体话筒,她的作用就是感应空气中声波的微弱振动,并输出跟声音变化规律一样的电信号 。我选用的是灵敏度较高的话筒,一般可以输出几十毫伏以上的音频信号,这个信号足可以调制下一级的高频振荡信号的频率。 R1是mic驻极话筒的偏置电阻,有了这个电阻,话筒才能输出音频信号,这是因为mic话筒内部本身有一极场效应管放大电路,用来阻抗匹配和提高输出能力等作用。注意:话筒不要选择灵敏度太高的话筒,否则容易出现声反馈,出现自激叫声。 C2是音频信号耦和电容,将话筒感应输出的声音电信号传递下一级。 C3是Q1的基极滤波电容,一方面滤除高频杂音,另一方面让Q1的高频电位为0,对50mhz以上的高频电路来

26、说,Q1是一个共基极放大电路,这是最后能形成振荡的基础。因为振荡电路的基础条件就是必须具备一定的增益,再就是具备合适相位的反馈(一般是正反馈)。 R2是Q1的基极偏置电阻,给Q1提供一个较小的基极电流,Q1将会有一个较大的发射极电流流过r3。由于r2,r3中的电流作用会在各自电阻上产生压降并互相影响,结果会自动稳定在某一数值状态,这就是书上讲的射极跟踪跟随器,直流负反馈不稳定直流工作的作用.R3是Q1的发射极电阻,这里起到稳定直流工作点的作用,和c7还形成了高频信号负载电阻作用,也是整个高频振荡回路的一部分。 C4和L形成并联谐振回路,起到选择振荡频率的主要作用,改变c4的容量或者改变L的形状

27、(包括线圈),可以方便的改变发射频率。 C6是高频信号输出耦合电容,目的是为了让高频信号变成无线电波辐射到天空中。因此,天线最好垂直向上,长度最好等于无线电波频率波长(或着整数倍),四周应该开阔,不要有金属物阻挡。说明;波长等于频率的倒数,频率变化,波长也会变化,再说,天线具体的长度还与电路输出阻抗,天线粗细等等有关,在业余情况下,随便接一段电线就行了。 C5是反馈电容,电路起振的关键元件就是它了。分析本电路的高频状态时,集电极是输出,发射极是输入,输出信号通过c5加到输入端,产生强烈的正反馈,自然就产生振荡了。这实际上也就是书中所说的电容三点式振荡电路。 C1是电源滤波电容,给交流信号提供回

28、路,减小电源的交流内阻。 详细设计步骤以及系统实现 使用Protel 99 se 完成基本电路设计 新建一个工程文件.ddb,在Documents中新建一个Schematic Document原理图,加载库Sim.ddb与Miscellaneous Devices.ddb之后就可以开始摆放元件,连接好电路图。绘制好的电路原理图如图2-9所示。 图2-9 电路原理图 接下来我们要将各分立元件进行封装,然后进行PCB印刷电路板的设计。进行PCB设计当然也可以直接在PCB设计中进行各元件的封装,然后可以进行手动布线,也可以利用自动布线。 在Documents中新建一个PCB文件,将电路器件的封装网络

29、结构调入PCB文件,再生成网络表,然后就可以将原理图导入到PCB中,如果在导入过程中出现了错误则须重新检查原理电路图,重新生成网络表。成功导入之后就要对元件进行手动排列,再自动布线,生成的PCB板电路图,如图2-10所示。 图2-10 PCB图 PCB元件的布局与走线对产品的寿命、稳定性、电磁兼容都有很大的影响,是应该特别注意的地方。如走线高频数字电路走线细一些、短一些好,但是太小又不利于进行焊烧,应尽量加大绝缘间距。大面积敷铜要用网格状的,以防止波焊时板子产生气泡和因为热应力作用而弯曲,但在特殊场合下要考虑GND的流向,大小,不能简单的用铜箔填充了事,而是需要去走线。元件布局还要特别注意散热

30、问题。对于大功率电路,应该将那些发热元件如功率管、变压器等尽量靠边分散布局放置,便于热量散发,不要集中在一个地方,也不要高电容太近以免使电解液过早老化。有时候会因为误操作或疏忽造成所画的板子的网络关系与原理图不同,这时检查与核对是很有必要的。所以画完以后切不可急于进行制版,应该先做核对,后再进行后续工作。 设计完成后,可用3D进行整体浏览,这时可以对元件封装进行重新检查。各分立元件大小暂为列清。 图2-11 无线调频话筒电路 考虑到频率稳定度的因素,调频电路采用克拉泼振荡器和变容二极管直接调频电路。电路的工作原理是:利用调制信号控制变容二极管的结电容,改变振荡器振荡回路的总电容,从而使调频振荡

31、器输出信号的频率随调制信号的变化而变化,即实现调频。调频后的信号经过缓冲隔离、宽放和功放后通过天线发射出去。2.6.1发射机的主要技术指标: 1发射功率: 发射功率指发射机发射到天线上的功率。只有当天线的长度与发射信号的波长相比拟时 天线才能有效地把信号发射出去。波长与频率的关系是: 公式2-6 式中,c为电磁波传播速度,c3*108m/s。若接收机的灵敏度VA2uV,则通信距离s与发射功率Po间的关系为 公式2-7 当发射功率为大于500mW时通信距离为5.08Km以上。 2工作频率或波段: 发射机的工作频率应根据调制方式,在国家有关部门规定的范围内选取。对于调频发射机,工作频段一般选择在超

32、短波范围内。 3总效率: 发射机发射的总功率PO其所消耗的总功率PT比,称为发射机的总效率。 4调制灵敏度K: 是单位调制信号电压所引起的最大频偏,其值越大,说明调制信号控制作用越强,产生频偏越大。 3设计电路仿真 通过multism仿真,进行虚拟电路仿真,原理图绘制如下 图3-1 虚拟电路仿真图 图3-2三极管发射信号 图3-3输出信号 图3-4模拟话筒的发声信号 由于只经过一个滤波电容,所以波形幅度差别不大,均表示输出处的波形信号,即发射出的声音信号。4 PCB印刷电路板的实现 新建一个工程文件.ddb,在Documents中点鼠标右键新建一个Schematic Document,单击OK

33、就建立一个原理图文件,这时我们就可以加载必要的Library来进行我们的电路设计了。选择右边的Browse里的Libraries,再选择Add/Remove来添加或删除特定库。 这里我们需要的库是Sim.ddb与Miscellaneous Devices.ddb,加载库完成后我们就可以开始摆放元件,连接好电路。这时有个小技巧,我们可以使用Protel自带的工具对元件进行编号处理,选择Tools里的Annotate选项,会出现一个对话框点OK就可以对元件自动进行编号,我们同时可以将各元件的大小进行设置,使我们对电路的分布一目了然。这时我们的原理电路基本设计完成。接下来我们需要做的是将其各分立元件

34、进行封装,然后进行PCB印刷电路板的设计。 进行PCB设计当然也可以直接在PCB设计中进行各元件的封装,然后进行手动布线,但过程已过于繁琐。我们这里使用原理图生成网络节点,然后在PCB中使用这些配置自动生成我们所需要的封装和布线。 加载完必要的PCB库文件后就可以使用Design中的Load Nets将节点文件载入后我们就可以进行元件的拖放工作,当然如果系统提示部分网络节点出错则须重新检查原理电路图,重新生成网络表。 设计完成后,可用3D进行整体浏览,这时可以对元件封装进行重新检查。 我们将R1偏置电阻的阻值减小使其对接收灵敏度提高,经测试,达到15.20m的声音信号仍能正常接收(温度:20.

35、0),而且这是在有很多电磁干扰的环境下进行的测试,测试效果良好。 天线输出距离选频回路较远,由于板子已经焊好,我们使用面包板进行测试,发现天线距离选频回路越近时,收音机的接收效果越好。 经测试还发现,将电源等有源元件与其他元件分开距离较大摆放时,接受的效果较好,频率较稳定,抗干扰能力提高近20%,频率抖动不大。为此我们选择了将天线与电源分在两边摆放。 当然该电路仍存在很多问题,发射功率不高,抗干扰效果不甚理想。为使输出更加稳定,我们采用一级放大电路进行振荡,一级进行调制 各分立元件大小暂为列清。 调试时按如下步骤进行: 1.检查焊接好的电路板,确保装接无误后.先测量一下正负电源之间的静态电阻有

36、无短路或开路现象。 2.测总电流。 3.测载频。用超高频毫伏表测量T1的b极与地之间应有几伏特的高频电压,用数字频率计观测频率。 4.调制电压测量。 如无仪器也可按上述步骤,使用收音机进行测试,边测边反复调整C5等电容与电感,直到接收距离较远,声音失真最小为止。 根据原理图及封装电路板对无线话筒进行焊接 调试说明: 把FM收(录)音机的电源和音量打开,将频率调在100MHz左右无电台的地方。给无线话筒电路板通上电源,对准收音机,用螺丝刀调节振荡线圈L1的稀疏(线圈匝间距离),直到收音机传出尖叫声。再慢慢移开话筒和收音机距离,同时适当调节收音机(或者话筒板)的音量、调谐旋钮,直到声音最清晰、距离

37、又最远为止。 上述步骤分别在88MHz、98MHz、108MHz附近调试,这样即使无线话筒发射频率存在较大偏差,收音机也能够收到。如果收音机仍不能收到,则应检查元件有没有装错,元件是否损坏,电源是否正常工作。5设计实现 根据原理图及封装电路板对无线话筒进行焊接 调试说明: 把FM收(录)音机的电源和音量打开,将频率调在100MHz左右无电台的地方。给无线话筒电路板通上电源,对准收音机,用螺丝刀调节振荡线圈L1的稀疏(线圈匝间距离),直到收音机传出尖叫声。再慢慢移开话筒和收音机距离,同时适当调节收音机(或者话筒板)的音量、调谐旋钮,直到声音最清晰、距离又最远为止。 上述步骤分别在88MHz、98

38、MHz、108MHz附近调试,这样即使无线话筒发射频率存在较大偏差,收音机也能够收到。如果收音机仍不能收到,则应检查元件有没有装错,元件是否损坏,电源是否正常工作。5.1 注意事项 无线话筒线圈L1匝间距离变近和换容量大一点的电容关联会使发射频率变低;要使发射频率变高,就需要采取相反的措施。和L1并联的电容变化范围不可以太大和太小,否则发射频率会偏到离谱,甚至不会产生高频发射信号(电路不会起振)。如果想要更远的传输距商,给收音机和无线话筒增加更好的天线,并适当升高无线话筒的电源电压。简易型无线话筒中的L2用铁线短路;调节增强型无线话筒中的L2、L3可以使距离会达到最远。5.2电路调整与改进 采

39、用电容三点式,简单可靠,起振容易。但一级放大电路虽然达到我们的设计目标,但是抗干扰等功能仍然有印象,毕竟这是用较少的一些分立元件组成的一个高频电路。我们将R1偏置电阻的阻值减小使其对接收灵敏度提高,经测试,达到15.20m的声音信号仍能正常接收(温度:20.0),而且这是在有很多电磁干扰的环境下进行的测试,测试效果良好。 天线输出距离选频回路较远,由于板子已经焊好,我们使用面包板进行测试,发现天线距离选频回路越近时,收音机的接收效果越好。 经测试还发现,将电源等有源元件与其他元件分开距离较大摆放时,接受的效果较好,频率较稳定,抗干扰能力提高近20%,频率抖动不大。为此我们选择了将天线与电源分在

40、两边摆放。6设计心得 每一个电子设计爱好者都有电子制作的经历,从开始时的不断失败到逐渐得心应手,到最后的电子设计工程师,其中的滋味是那些圈外人所无法领会的。其实有很多朋友很想进入电子制作的大门,但是苦于找不到入门的方法而只有在电子技术的门外徘徊,实践后才能明白其个中的滋味。通过这次实践,通过组装、调试制作套件使我们快速步入电子设计的大门。制作过程是一个考验人耐心的过程,不能有丝毫的急躁、马虎,对电路的调试要一步一步来,不能急躁,在电脑上调试考验了我们的操作水平,而焊功更考验了我们的动手能力。焊盘很小,打也必须打正中心,否则焊时会造成虚焊甚至可能造成焊盘铜片脱落的后果。焊功不好还有可能影响整个电

41、路的稳定性,可能造成中心频率不稳定,部分技术指标难以达标。 这次开发这个硬件项目,基于学校给的部分资料进行,应学校的要求而实现具体功能,提高系统某方面能力的需要。但作为一个硬件系统的设计者,未来的电子工程师,要主动的去了解各个方面的需求,并且综合起来,提出最合适的硬件解决方案。高级方案未完成的原因也是我们平时对高频电子线路与电子技术基础的掌握不够的问题,平时的认真学习加上最后的亲身实践才能最终带领我们走向电子设计的高峰。7总结 在写本论文过程中,我学到了许多新的知识。还从导师那里获得了很多宝贵的经验。但是由于自己本身专业知识不扎实。论文在分析成本管理中还存在许多不足之处。请指导老师多多指教。

42、踉踉跄跄地忙碌了两个多月,我的毕业设计课题也终将告一段落。点击运行,也基本达到预期的效果,虚荣的成就感在没人的时候也总会冒上心头。但由于能力和时间的关系,总是觉得有很多不尽人意的地方,譬如功能不全、外观粗糙、底层代码的不合理数不胜数。可是,我又会有点自恋式地安慰自己:做一件事情,不必过于在乎最终的结果,可贵的是过程中的收获。以此语言来安抚我尚没平复的心。 毕业设计,也许是我大学生涯交上的最后一上作业了。想籍此机会感谢四年以来给我帮助的所有老师、同学,你们的友谊是我人生的财富,是我生命中不可或缺的一部分。我的毕业指导老师徐朝胜老师,他以一位长辈的风范来容谅我的无知和冲动,给我不厌其烦的指导。在此

43、,特向他道声谢谢。 大学生活即将匆匆忙忙地过去,但我却能无悔地说:“我曾经来过。”大学四年,但它给我的影响却不能用时间来衡量,这四年以来,经历过的所有事、所有人,都将是我以后生活回味的一部分,是我为人处事的指南针。这要离开学校,走上工作的岗位了,这是我人生历程的又一个起点,在这里祝福大学里跟我风雨同舟的朋友们,一路走好,未来总会是绚烂缤纷。 最后,承我诸位恩师的指点,在今后离开校园的日子里,我保证努力学习,积极探索,向我人生的最高峰奋斗!8致谢 本篇论文是在徐朝胜导师的悉心指导下完成的,从论文选题到完成论文都浸透恩师的大量心血和精力,导师渊博的知识、严谨的治学态度和求实精神、忘我的工作作风、学

44、术上的远见和生活上的平易近人,时刻激励着学生,是学生毕生学习的榜样。值此论文完成之际,特向导师致以诚挚的感激和无尽的敬意! 在本文的完成过程中,始终得到电子信息工程系领导和教员的热情帮助和指导。从论文选题、课题研究到论文完成,都有他们的一份辛勤汗水。在此谨向他们表示诚挚的谢意和感激之情。 在课题研究中,得到了许多电信老师的关心和帮助。与他们进行了多次有益的探讨和学术交流,得到了许多启发。对于他们的支持和帮助表示真诚的感谢。参 考 文 献 1 傅丰林 低频电子线路,高等教育出版社。第二版。 2 阳昌汉 高频电子线路,高等教育出版社。 3 邱关源 电路 高等教育出版社,第五版。 4 谢自美. 电子线路设计实验测试. 武汉:华中科技大学出版社。第二版。 5 朱力恒. 电子技术仿真实验教程. 北京:电子工业出版社,2006.7.第三版。 6 康华光. 电子技术基础. 北京:高等教育出版社,2000.6.第四版 7 王志纲. 现代电子线路(下册). 北京:清华大学出版社,2003.4.第一版。 8 铃木宪次. 高频电路设计与制作. 北京:科学技术出版社,2005.4.第一版。 9 宋宪治,高频电路设计与制作,北京:科学技术出版社,2005.4,第一版。 10李银花,电子线路设计指导,北京:航空航天大学出版社,2005.6,第一版。 11全国大学生电子设计大赛获奖作品精选,北京理工大学出