电子线路设计课程设计-无线调频话筒.doc

无线调频话筒系 部：电气与信息工程系专 业：电子信息工程班 级：电信0403班姓 名： 41040310指导老师：时 间：2006年12月前 言科技不断发展，技术不断提高。我们作为新一代的技术人才必须掌握先进技术，利用我们所有的机会不断加强自身的素质，不断提升自己的能力，强化自己的实践能力适应社会。此时，我们应把握住学校提供给我们的学习条件，提高综合素质。为能成为社会的有用人才而努力奋斗，要克服设计过程中的各种困难要会触类旁通，举一反三。此次设计是一次很好的实验及检验我们的能力。这设计的内容很具有代表性，通用性，应查阅各方资料完全掌握。老师和同学们的帮助是必不可少的。总而言之这是我们共同努力下的结果。但是其中也有错误和缺点，望老师批评指正。通过本次的课程设计，使我们对课本知识有了更深的理解，且有利于融会贯通。本文档包括方案的论证，原理的说明，主电路的元件选择及保护电路的设计，调试方法，波形图等内容。 本次设计分成三个阶段完成：一、根据课题，查找资料；二、参数的计算；三、电路的调试。 2006年12月目 录一前言1二.设计任务说明3三.方案选择4四.原理说明64.1工作原理64.2电路原理7五protel原理图8六.pcb图9七. proteus仿真图10八. 仿真波形11九.元件清单12十电路的安装和调试13 十一误差分析17十二.设计总结18十三.参考文献19设计任务说明一、设计目的：1.掌握调频发射电路的设计方法和调试辩方法;2.了解高频电路的调试中常见故障的分析与排除;3.学会如何将高频单元电路组合起来实现满足工程要求的整机电路。二、设计要求：1. 频率范围：88khz108khz；发射距离:不限2.技术要求：a电路能把调制信号按一定频率发射出去；b输出信号的频率要求可调；c拟定测试方案和设计步骤；d根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图；e双面板上安装电路；f测量发射频率和发射距离；h写出设计性报告。 方案选择无线调频话筒其实就是一个调频发射机调频系统由于高频振荡器输出的振幅不变,因而具有较强的抗干扰能力与较高的效率振荡器是用来产生信号的电路,用于产生一定频率和幅度的信号。根据振荡器的不同可构成不同方案的调频系统。有基于rc振荡器的，有基于lc振荡器的。在rc振荡器中因三极管的连接方法不同，又可组成共基极、共集电极、共射极。 现制定二种种方案如下方案一：把调频系统主要分为两级，一级是音频放大器，另一级是rf振荡器。 音频放大级是由一共射极晶体管电路担任，其增益约20至50，将放大的信号送往振荡级的基极。 振荡级工作于约88mhz的频率，这频率由振荡线圈和电容器调整的，该频率也决定于晶体管、回输电容及还有少数偏压元件。 方案二： 用高频三极管和三个电容构成一个电容三点式高频振荡器，信号不经过放大直接加在高频三极管的基极上。集电极的负载c4、l组成一个谐振器，谐振频率就是调频话筒的发射频率，改变c4、l即可改变调频话筒的发射频率 根据设计要求和应用范围等多种原因来分析：方案二所用元件较少，电路较为简单，设计、制作成本相对来说较低。方案一所需元件比方案二多，电路复杂，设计、制作、调试过程相对而言要难一点，因而成本自然相对高些，但考虑到采集到的信号可能比较弱，如果不经过放大电路的放大，信号可能在噪音中和干扰中消失。综合上叙所比较我选择第一种方案 原理说明4.1调频系统工作原理因为本设计所要求的发射距离不限，发射频率在88khz至108khz，不是很高。因此晶体管的参量影响及电路的分布参数的影响不会很大，所以我把整机电路设计得较为简单。电路组成框图如下：下面是各组成部分的作用：l 高频振荡 产生频率88khz至108khz的高频振荡信号。发射机的频率稳定度由该级决定。l 缓冲隔离级 将振荡级与功放级隔离，以减小功放级对振荡级的影响。因为功放级输出信号较大，为减小级间相互影响，通常在中间插入缓冲隔离级。l 倍频 为高频功放提供激励功率。如果发射功率不大，且振荡级的输出功率能够满足未级功放的输入要求，则功率激励级可以省去。l 高频功放 将前级送来的信号放大，使负载（天线）上获得满足要求的发射功率。 42电路原理电源接通时，1nf基极电容器通过22k电阻逐渐充电，而18pf则经振荡线圈的470电阻充电，但更加之快，47pf电容也充电（基两端虽仅得小的电压），线圈产生磁场。基极电压渐渐上升时，晶体管导通，并有效地将内阻并接在18pf两侧。当1nf电容充电至该极的工作电压时，就会发生好几个杂乱的周波，故此，我假定讨论在靠近工作电压之时。基极电压继续上升，18pf电容试图阻止射极用压的移动，到电容器内的能量耗尽及再不阻止射级移动之时，基一射极电压降低，晶体管截止，流入线圈的电流也停止，磁场衰溃。磁场衰溃，产生一个相反方向的电压，集极电压反过来从原本的2.9v上升至超过3v，并以相反方向47pf电容充电，这电压也影响到对18pf电容充电，及470射极电阻上的电压使到晶体管进入更深的截止。18pf电容充电时，射电压下跌，并跌到使晶体管开始导通，电流流入线圈，与磁场衰溃对抗。线圈上的电压反转，形成集极电压下降，这个变化通过18pf电容传送到射极上，结果晶体管进入更深的导通，把18pf电容短路，周期再重复。故此，vt2在此形成一个振荡，产生88mhz的交流信号。放大之音频号经0.1uf电容溃入到vt2的基极，改变振荡频率，产生所需的fm信号。protel原理图pcb图proteus仿真图仿真波形1. 假如输入波形为幅度v=1v;频率f=1khz 其输出波形如下:2. 假如输入波形为幅度v=500mv;频率f=500hz 其输出波形如下:名称原理图中序号库名封装名数值电容c1capacitorrad-0.1223c2capacitorrad-0.1105c3capacitorrad-0.1102c4capacitorrad-0.147c5capacitorrad-0.118c6capacitorrad-0.1223发光二极管d1typical red gaas ledled-1led1电源dc1multicell batterybat-2battery天线e1generic antennapin1antenna开关k1single-pole, single-throw switchspst-2sw-spst电感l1adjustable inductoraxial-0.86t信号输入端mk1microphonepin2mic电阻r1resistoraxial-0.322kr2resistoraxial-0.31mr3resistoraxial-0.310kr4resistoraxial-0.322kr5resistoraxial-0.3470r6resistoraxial-0.31k三极管vt1npn bipolar transistorbcy-w39014vt2npn bipolar transistorbcy-w39014元件清单电路的安装 我的设计其实就是一个调频发射系统,根据设计思路和设计的原理图以及所绘制的pcb图,在单面板上放置元件。在正式安装电路板时，前面还有几个环节做。首先是要把画好的pcb图拿到打印机上打印在转印纸上。转印纸的目的就是画好的线路图转印到带有覆铜的单面板。接着就是把转印好的电路板腐蚀，腐蚀也就是把没有覆电路线的铜腐蚀掉，剩下来的就是那电路线了。完成上述的环节后就可以焊接电路了。把买来的零件和需要用到的的工具放在工作台上，就开始焊接电路板了。 因为是单面板所以不要考虑过孔的问题，不然就先得解决过孔。也就是先焊过孔再焊元件，不然等元件焊完了再来焊过孔就焊不了了。 零件安放位置是在底板，先从小器件开始。先从电阻，跟着电容，晶体管，线圈和信号输入端即话筒。要保持高度到最少限度。晶体管的管脚应尽量插入底板。以至三极管的高度没有突出。 电路的调试 电路是安装完了，能不能实现功能，就要慢慢来调试了。 调试也是对所设计的电路的一种检测，看它是不是正确的。 调试也是对pcb图的检测。如果你电路设计对了，却偏偏在pcb图上出错，使你的电路也不能完成功能。 所有的零件都焊接完毕后，最好先用肉眼检视一切焊接点，是否有假焊，或者焊料用得太多而造成与临近短路，彻底查清楚，才可进行校准和测试性能，测试步骤是加一条短的天线于底板的a点上调谐一部fm 收音机于整个波段上，寻找该信号最好令发射机和收音机保持一定距离，以防止检拾到任何谐波或者侧波。如收音机未能检到载波，表示频率可能太低，奖振荡线圈稍为拉长，及再次尝试。如果采用包锡铜线绕制线圈，注意图与圈之间不应彼此碰到。如采用漆皮铜线，则须要知道圈的连通性，可用万用表之低阻挡去量度它，或者量度电路电流，应约46ma。一旦检到载波，将窃听器摆放在一部时钟的侧近，检查电路之灵敏度，收音机应发出清楚而强大的滴嗒声，电路应比您的耳朵更为灵敏。话筒之负载电阻（r1）决定灵敏度，可将之减至10k或者加至47k，视所需求的灵敏度而定。要确定发射之频率完全远离开您本地任何fm广播屯台，因为电台发出之讯号强大，当您测试距离时，会遮盖窃听器。 将线圈压缩，频率便降低；将之拉长，频率便增加。在fm接收机上不能接收到窃听器发出来之载波，首先应假定频率低于正常88108mhzfm波段，这是最有可能的原因。 测量电路之电流，若有46ma，表示电路是正在工作，稍为将线圈拉长，并扫描整个波段，当接触底板上任何元件时，只能用一支非金属的螺丝起子，并且离开电池，因为您手上皮肤引起的电容效应会导致电路明显地失调，并且可能完全停止输出。还有，维持3v电源也很重要，并要将电池贴近底板。 用万用表作直流电压测量，看振荡管q2是否有正确的值压。量度基极电压和射极电压，一部普通的万用表由于其对电路作用，会指示此两点都是2v左右，只有高阻抗的电表，如fet电压表，才指示射极有2v及基极有2.5v。 若此两测试点均有电压存在，对假定晶体管正常工作，但有可能发射错误频率。其他简单的事情如底板上铜箔短路断裂、焊接点差劣。若只收到载波但没有纯音汛号，则故障在音频级或者话筒上。所谓有载波没有纯音是在调谐收音机至一处，收到的是寂静一片，没有沙沙声，但也听不到发射机发出的纯音讯号。这两部份可用示波器检查，测试是否有音膝讯号送往振荡级。音频放大管集极上有1.4v电压，表示晶体管导通，如低于0.8v，晶体管饱和，或者在某方面可能损坏，也可能表示晶体管有十分高之增益，并不适合。如电压超过2.5v，该级不足以导电检查晶体管和偏压电阻，需要时将之更换。示波器也显示话筒的灵敏度，加大或者减少负荷电阻，即可改变fet的增益，灵敏度极高之零件，负荷电阻不宜低于10k，有时可能需要高至47k或以上。如果电路上所有的问题有分析过了，还是不行，则只有一个答案，电路本身的设计就错了。误差分析 高频电路由于受分布参数及各种耦合与干扰的影响，其稳定性比起低频电路来要差些，因些调试工作比较复杂，特别是整机调试，需要细致耐心，前后级要多次反复调整，直到满足技术指标要求为止。 要做到非常理想,是很难的.原因有如下几点：1 调频振荡级与缓冲级相联的故障调频振荡级与缓冲级相联时，可能出现振荡级的输出电压幅度明显减小或波形失真变大的情况。产生的主要原因可能是射极跟随器的输入阻抗不够大，使振荡级的输出负载加重，可通过改变射极电阻，提高射极跟器的输入阻抗。2 功入级与前级级联的故障输出功率明显减小，波形失真增大。产生的原因可能是级间相互影响，使未级丙类功放谐振回路的阻抗发生变化，可以重新调谐，使回路谐振。主振级的振荡频率改变或停振。产生的原因可能是后级功放的输出信号较强，经公共地线，电源线或连接线耦合至主振级，从而改变了振荡回路的参数或主振级的工作状态。可以加电源去耦滤波网络，修改振荡回路参数，或重新布线，减小级间相互耦合。设计总结每一个学电的学生都对电子这一行业有所了解，每一个学电的学生都做学校的电子课程设计，每一个电子爱好者都有电子制作的经历。 但可以说没有一个人每制作一个东西都是一步成功的。每个人都是从开始时的不断失败到逐渐得心应手，其中的滋味是圈外人所无法领会的。我也是一样，虽然已经做了不少老师布置的课程设计同时自己主动找一些资料做的实物,从一开始的不懂到逐渐了解,到后来的得心应手,再加上自己的不断学习,对知识进一步地掌握和运用。电子线路设计的实践性很强，通过我自己的设计，画原理图，画pcb图，买元器件，制板等这一系列的步骤对整个作品的制作有了深刻的了解。安装、调试更是学习知识的好办法。并且在制作的过程中穿插一些基本的元件知识，对元件有所了解。我学到了许多我们在课堂没有学到的基础理论东西和知识。同时通过这次的课程设计，我对高频这一章认识更深了，我