1、課程設計任務書學生姓名：XXX專業班級： 電信1102班指導教師：王緒國工作單位:信息工程學院題 目：多路（或雙路）雙工對講機設計與實現初始條件:。電容、電阻、可選元件：揚聲器，集成運放，集成功放（器件選擇應滿足技術指標）XA 十駕矗開并tI插 |6AHI1 Bl Cl1Al E1 ,11 c流電源電位器若干；或自選元器件。直 + 9V，或自選電源。可用儀器：示波器，萬用表，毫伏表等。要求完成的主要任務：（1 ）設計任務，鼓勵自制穩壓電源。根據技術指標和已知條件，完成對多路對講機的設計、裝配與調試,（2 ）設計要求 多路對講機的電路框圖如圖，A1、B1和C1地址是控制講話多路開關選通某一路揚聲

2、器作為送話用，A2、B2和C2地址是控制聽話多路開關選通某一路揚聲器作為聽話用。講話揚聲器通過講話多路開關把信號送入放大系統，然后經過聽話多路開關送入用作聽話的揚聲器，如果講話揚聲器和聽話揚聲器的功能互換時， 對應的地址也應互換。 在系統中講話工作時， 在各路揚聲器附近都有發光 二極管顯示，說明系統有人使用，其他人暫時不能使用。當系統無人使用時，發光二極管滅，這時， 其他用戶才可以使用系統對話。系統中還設置禁止使用端，在不使用對講系統時，該禁止端使講話多 路開關和聽話多路開關停止工作。該系統擴展后可實現一一醫院病房病員呼喚機。采用集成運放和集成功放及阻容元件等構成對講機電路，實現雙方異地有線通

3、話對講：用揚聲器兼作話筒和喇叭，雙向對講，互不影響；工作可靠，效果良好。電源電壓：+ 9V,功率：w 0.5W。 選擇電路方案，完成對確定方案電路的設計。 利用Proteus或Multisim仿真設計電路原理圖，確定電路元件參數、掌握電路工作原理并仿 真實現系統功能。 安裝調試并按規范要求格式完成課程設計報告書。 選做：利用仿真軟件的 PCB設計功能進行PCB設計。時間安排:1、前半周，完成仿真設計調試；并制作實物。2、后半周，硬件調試，撰寫、提交課程設計報告，進行驗收和答辯。指導教師簽名:系主任（或責任教師）簽名:目錄一、課程設計概述 01. 設計的目的及意義 02. 仿真軟件 proteu

4、s ： 0二、設計內容及過程 21. 設計條件及要求 22. 整體電路設計及仿真電路 33. 電路中主要元器件介紹 43.1 運算放大器 UA741 43.2 音頻集成功放 44. 各單元電路分析 54.1 電橋電路 54.2 前置放大電路 64.3 功率放大電路 7三、仿真過程及記錄 81. 仿真數據記錄 82. 仿真結果分析 13四 實際電路安裝與調試 151.元件列表 152. 調試環節 15五心得體會 16參考文獻 17一、課程設計概述1. 設計的目的及意義（1）培養學生正確的設計思想，理論聯系實際的工作作風，嚴肅認真、實事求是 的科學態度和勇于探索的創新精神。（2）鍛煉學生自學軟件的

5、能力及分析問題、解決問題的能力。（3）通過課程設計，使學生在理論計算、結構設計、工程繪圖、查閱設計資料、標 準與規范的運用和計算機應用方面的能力得到訓練和提高。（4）鞏固、深化和擴展學生的理論知識與初步的專業技能。（5）為今后從事電子技術領域的工程設計打好基礎基本要求。2. 仿真軟件proteus :在本次模電課程設計中，需要在裝配實物圖前進行仿真，仿真所用的軟件是proteus。Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真軟件），從原理圖布圖、代碼調試到單片機 與外圍電路協同仿真，一鍵切換到 PCB設計，真正實現了從概念到產品的完整設計。是 目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬

6、模型仿真軟件三合一的設計平臺， 其處理器模型支持 8051、HC11 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33 、AVR ARM 8086 和 MSP43C等，2010年又增加了 Cortex和DSP系列處理器，并持續增加其他系列處理器模 型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLA等多種編譯器。1. proteus具有設計智能原理圖的功能：豐富的器件庫：超過27000種元器件，可方便地創建新元件；智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的連線功能：自動連線功能使連接導線簡單快捷，大大縮短繪圖時間；支持總線結構：使用總線器件和總線布線使電路設計簡明清晰

7、；可輸出高質量圖紙：通過個性化設置，可以生成印刷質量的BMP圖紙，可以方便地供WORD、POWERPOINT 等多種文檔使用。2. proteus還具有完善的電路仿真功能ProSPICE混合仿真：基于工業標準SPICE3F5，實現數字/模擬電路的混合仿真；超過27000個仿真器件：可以通過內部原型或使用廠家的 SPICE文件自行設計仿真 器件，Labcenter也在不斷地發布新的仿真器件，還可導入第三方發布的仿真器件；多樣的激勵源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用wav文件）、指數信號、單頻FM、數字時鐘和碼流，還支持文件形式的信號輸入；豐富的虛擬儀器：13種虛擬儀器，面板操作逼

8、真，如示波器、邏輯分析儀、信號發 生器、直流電壓/電流表、交流電壓/電流表、數字圖案發生器、頻率計/計數器、邏輯探 頭、虛擬終端、SPI調試器、I2C調試器等；生動的仿真顯示：用色點顯示引腳的數字電平，導線以不同顏色表示其對地電壓大 小，結合動態器件（如電機、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動；高級圖形仿真功能（ASF）：基于圖標的分析可以精確分析電路的多項指標，包括工 作點、瞬態特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等，還可以進行 一致性分析；、設計內容及過程1. 設計條件及要求（1）設計任務：根據技術指標和已知條件，完成多路對講機的設計，裝配與調試。（2）設計要求

9、： 采用集成運放和集成功放及阻容元件等構成對講機電路，實現雙方 異地有線通話對講；用揚聲器兼做喇叭和話筒，雙向對講，互不影響，工作可靠，效果 良好。電源電壓：+9V,功率O.5W。根據選擇的電路方案， 完成對確定方案電路的設計， 計算電路元件參數與原件選擇、 并畫出總體電路原理圖,闡述基本原理。（ 3）可選原件：揚聲器,集成運放,集成功放（期間選擇應滿足技術指標） 。電 容、電阻、電位若干；或自選元器件。直流電源 +9V，或其他可選電源。（ 4）可用儀器：示波器、萬用表、毫伏表等。嘶R5 lOOMa 丄CZHRELOOk 丈Four5CTFOOT5G3T8kQ©5 220pF圖2.2

10、.1雙工對講機原始電路圖2.整體電路設計及仿真電路圖222替換原件后的對講機仿真電路的一方3. 電路中主要元器件介紹3.1運算放大器UA741uA741M，uA741I，uA741C （單運放）是高增益運算放大器，用于軍事，工業和商業應用。這類單片硅 集成電路器件提供輸出短路保護和閉鎖自由運作。這些類型還具有 廣泛的共同模式，差模信號范圍和低失調電壓調零能力與使用適當的電位3_27、U3415UA741圖2.3.1UA741引腳圖UA741各引腳和工作說明：1和5腳為偏置（調零端），2為正向輸入端，3為反向輸入端，4接地，6為輸出, 7接電源。3.2音頻集成功放LM386是美國國家半導體公司生

11、產的音頻功率放大器,主要應用于低電壓消費類產品。為使外圍元件最少，電壓增益內置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和 電容,便可將電壓增益調為任意值，直至200。輸入端以地位參考，同時輸出端被自動偏置 到電源電壓的一半,在6V電源電壓下,它的靜態功耗僅為24mW使得LM386特別適用于電 池供電的場合。LM386是 一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調整、電源電壓范圍大、 外接元件少和總諧波失真小等優點，廣泛應用于錄音機和收音機之中。LM386的引腳圖:U3圖2.3.2 LM386的引腳圖LM386的外形和引腳的排列如右圖所示。引腳 2為反相輸入端，3為同相輸入端；引 腳5為輸

12、出端；引腳6和4分別為電源和地；引腳1和8為電壓增益設定端；使用時在 引腳7和地之間接旁路電容，通常取10卩F。4. 各單元電路分析4.1電橋電路圖2.4.1電橋電路（左圖為proteus仿真圖，右圖為原理圖）分析電橋原理圖：如圖241的電橋電路所示，揚聲器（R2）與電阻Ri （8Q）, R3 （10kQ） ,R4（10k Q） 組成電橋電路。由于電橋電阻遠小于差動放大器的輸入電阻，故差動放大器對電橋的負 載效應可以不考慮。電橋的輸出電壓 V2-Vi= V3-V3,式中$ = R/R, R是揚聲2R R 24（12）器部講話時的等效電阻（8Q） , 4R是對準揚聲器講話時的電阻變化量。當 4R

13、很小， 即S很小時，V?- V = V3S /4可見差動放大器的輸出信號與揚聲器電阻相對變化率成 正比。當自方對準揚聲器講話時， Rm 0，電橋失去平衡，V?- ViM 0，該信號經過前 置放大電路電壓放大，再經音頻功率放大，傳輸到對方揚聲器去，即對方就可聽見自 方的講話聲音。因此此時，對方沒有對準揚聲器講話，故對方 R= 0,電橋輸出信號為零，或者說對方的差動放大器輸出信號為零，所以不會干擾自方講話。反之亦然， 這就實現了雙工對講互不影響的作用。圖中揚聲器兼作話筒和喇叭。R15上方的1K電阻以及+9V電源是用來給揚聲器提供偏置電壓的。4.2前置放大電路圖2.4.2前置放大電路（左圖為prot

14、eus仿真圖，右圖為原理圖）前置放大電路原理分析：F007即UA741通用型集成運放，它是一種具有高開環增益，高輸入電壓范圍，有內部頻率補償，高共模抑制比，有短路保護，不會出現阻塞且便于失調電壓調零等特點的 高性能集成運放。UA741 的 7號引腳和4號引腳為偏置端，接入正負9V的電源。1號和5號引腳為調 零端。UA741的兩個輸入端 各接由100K的電阻R5 R6, 方面是配合反饋電阻1M來 決定輸出的電壓的表達式，事實上，由于它們滿足一定比例關系，增益放大的倍數是不 變的。另一方面，為了保證運算放大器的兩個差動輸入端處于平衡工作狀態，避免輸入 偏流產生附加的差動輸入電壓。采用差動輸入的方式

15、，運算放大器工作于線性區，線性電路的疊加原理適用于此處， 即可求出V1和V2分別作用時V0的結果，然后利用疊加原理，得出V1和V2同時作用的 結果。D1、D2為輸入保護二極管，限制輸入電壓幅度。RV1為滑動變阻器，作用是用來調節進入音頻功率放大級的信號大小。即調節音量 大小。4.3功率放大電路+ 12V-i C1C2R88LSI圖 2.4.3 功率放大電路（左圖為 proteus 仿真圖，右圖為原理圖） 功率放大電路原理分析：原電路圖中，音頻功率放大電路采用5G37,但由于仿真軟件中無此元件。所以proteus 采用 LM386 電路， LM386 為低電壓音頻功率放大器。如圖5.左圖所示為L

16、M386夕卜圍器件最少的連接方式，其內置電壓增益為 20倍。若 在其 1 號引腳和 8 號引腳間接入電阻和電容可將其電壓增益提高。采用該連接方式，最小失真率為 %0.2。C4為4.7uF為退耦電容，所謂退耦即防止前后電路網絡電流大小變化時，在供電電 路中所形成的電流沖動對網絡的正常工作產生影響。換言之，退耦電容能夠有效地消除 電路網絡之間的寄生耦合。退耦濾波電容的取值通常為 4.7-200uF ，退耦壓差越大，電 容的取值應該越大。7 號引腳所接為旁路電容，它可將混有高頻信號和低頻信號的交流信號中的高頻成 分旁路掉的電容。C2為隔直傳交電容，R2為8歐的電阻將其看做揚聲器，觀察其輸出波形。三、

17、仿真過程及記錄1. 仿真數據記錄（ 1） 激勵源參數： 25mV,f=1KHz信號源曲線：為一正弦曲線，如圖 3-1 所示。信號源幅值為 5mV。HF-iLecChannel CClKMiihl B Channel D圖3.1.1輸入信號經UA741前置放大后的曲線如圖（7）所示:i gi taX OsciLloscop eAjjiIoO»-Sho80 U Acg JISours*Channel CChadiMlB Chdtrii&l D圖3.1.3經UA741前置放大后的曲線10mV，由波形可以看出，信號經過前置放大端后，輸出得到放大。輸入波形幅值為輸出波形幅值為48.00

18、mV,所以Ui的有效值為7.07mV，輸出Uo1的有效值為33.94mV放大倍數 Av=Uo1/Ui=4.80倍。:r -1 7(3)RV處于中點處經過滑變后的信號:Hill二JJJAulaOne-ShatCursorsCliaimel B國卩一 JIChannel D圖3.1.4 RV處于中點處經過滑變后的信號輸出波形(4) RV處于中點處經過LM386放大的波形:Chounl <T冒=_一 鴛丁1需5Clidimel D圖3.1.5 RV處于中點處經過LM386放大的信號輸出波形(5)調節音量大小后的曲線如圖3.1.8: 當滑動變阻器向上滑動至最上端即音量調到最大時對應的輸出波形:m

19、iChannel CL日網->-W1-DC&Channel IBChannelD圖 3.1.6 RV由波形可見，這時信號已明顯失真。 音量為50%寸對應的輸出波形:WilHorizLevelClkuniel B圖3.1.7 RV處于中點處輸出波形 音量最小時對應的輸出波形:o.oas o mvalull.2IU3ihiwl IraaPoaita dnChannel CSource 日C DOnShot mSourceb CmillPosititmPoaibonInwertkwert I3LevelRosjEIdhOFF圖3.1.10 RV處于最低點處輸出波形2.仿真結果分析由交流

20、毫伏表示數及波形可以看出，信號經過前置放大端后，輸出得到放大。輸入波形幅值為10mV輸出波形幅值為48.00mV,放大倍數Av=Uo1/Ui=4.80倍。當滑變處在中央時，監測輸入輸出波形。Uo的幅值為48mV經過滑動變阻器后的Ui的幅值為11.50mV,進入音頻功率放大電路的信號 Ui的幅值為23mV,所以經過LM386 放大后的音頻U的幅值為475mV放大倍數為Av=Uo/Ui=475mV/23mV=20.65咅，與理論 值20倍相差不大，屬于誤差范圍內。經過電容濾波最終信號的幅值為252.5mV,所以放大倍數為Av=252.5mV/10mv=25.25倍，此時滑動變阻器在中點。當滑動變阻

21、器處于最大 值時，最終輸出波形的幅值為337.5mV，不過故事波形已失真，最終放大倍數為Av=337.5mV/10mV=33.75倍。輸出功率的計算：在輸出端放置電壓探針和電流探針如圖所示:SPEAKER06000320 nuF圖3-8喇叭的電壓與電流仿真結果如圖（13）所示，最大電壓出現在 Vmax=0.191057V lmax=0.023882A,Pmax=0.191057*0.023882A=0.004563W,滿足輸出功率小于等于 0.5W。四.實際電路安裝與調試1. 元件列表元件名稱數量（個）元件名稱數量（個）運放UA7412二極管4運放LM3862電容1uF2電阻1K2電容4.7u

22、F2電阻10K4電容10uF2電阻100k4電容250uF2電阻1M4喇叭2電阻8歐4麥克風2滑動變阻器10K22. 調試環節 檢查電路及電源電壓檢查電路元器件是否接錯，注意晶體管管腳、 二極管方向、電解電容極性是否接對、 焊接點是否牢固等，檢查電路無誤，再測電源電壓的數值和極性是否符合設計要求。一 切正常之后方可接通電源開始調試實驗。 靜態調試先不接輸入信號，測量各級晶體管靜態工作點。檢測運放的正負輸入端以及輸出端, 測量各個節點的電壓與理論值相比較，在誤差允許范圍內數據合理后再接入輸入信號。 動態調試接輸入信號，各級電路的輸出端應有相應的信號輸出。線性放大電路不應有非線性 失真；波形產生及變換電路的輸出波形也應符合設計要求。調試時，可由前級開始逐級 向右檢測，這樣容易找出故障點，及時調整改進。 指標測試電路能正常工作之后，即可進行技術指標測試。根據設計要求。逐個測試指標完成情況五心得體會作為一名電子信息工程的學生，能夠參加這次模擬電子技術的課程設計，我感到非 常幸運。因為通過這次課程設計，不僅讓我提高了自己獨立思考、動手的能力，而且讓 我對課本上的理論知識有了更深的理解。另外，通過這次實踐，也讓我結識并初步掌握 了又一款強大的仿真軟件 proteus ，這讓我有一種小小的成