红外线遥控测试电路设计方案Word下载.docx
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3.2设计方案的论证
按照原理图连接好电路以后进行试验：
用红外光照射LED2，当硅光电二极管LED2接收到红外线信号时，VD1与VD2整流后的电压就会使VT1导通，进而使LED1发光二极管导通发光。
若LED1的亮度随着红外光照强度的增强而增强，随着光照强度的减弱而减弱，那么电路连接正确，实验成功；
若当红外线信号的探测时间很短时，由于此时的电容C1也可产生一个恒定的基极偏置电压。
VT2、VT3及其外围元器件共同构成了两级交流放大器，两级放大器的增益已足够级间采用RC耦合方式。
LED2与R6电阻反相串联。
LED2的反向电流值会随红外光波变化而改变大小，进而将变化的信号进行放大和整流，若此时的LED1发生闪亮，则实验成功。
4设计原理及功能说明
工作原理：
红外光信号由LED2检测到以后，经C4电容耦合，加到由VT3与VT2组成的两级交流放大器进行放大，放大信号从VT2管集电极输出，经C2电容耦合，加到由VD1、VD2、C1组成的整流滤波电路以后，得到的直流电压用于控制电子开关VT1的状态。
当LED2硅光电二极管接收到红外线信号时，VD1与VD2整流后的电压就会使VT1导通，进而使LED1发光二极管导通发光。
即使红外线信号的探测时间很短，电容C1也可产生一个恒定的基极偏置电压。
LED2的反向电流值会随红外光波变化而改变大小，进而将变化的信号进行放大和整流，使LED1闪亮。
红外线光敏遥控电路的电路图如下所示:
图4-1红外线遥控测试电路
5单元电路的设计
5.1光电二极管的原理与选用
硅光电二极管的原理图如下：
图5-1硅光电二极管原理图
硅光电二极管的输出特性图如下：
图5-2电二极管输出特性
硅光电二极管的放大电路图如下所示：
图5-3电二极管的放大电路
光电二极管具有将光信号转变成电信号的功能；
光电二极管工作在反向电压状态，其光电流的大小与光照强度成正比，光照越强，反向电流越大。
光电二极管的选用：
光电二极管又叫光敏二极管，构造与普通二极管相似，其不同点是管壳上有入射光窗口。
当加反向电压时，无光照射反向电阻较大，有光照射时，反向电流增加。
光电二极管的检测：
用万用表RX1KΩ档测量，光电二极管正向电阻约10KΩ左右。
在无光照射时，反向电阻为无穷，说明管子是好的；
有光照射时，反向电阻随光的强度增加而减少，阻值可减小到几千欧或1KΩ以下，则管子是好的，若反向电阻为无穷或零，则管子是坏的。
5.2三极管的放大作用与选用
红外线遥控测试电路的设计中包含有三级放大电路，三极管放大电路如下图所示：
图5-4三极管的放大电路
三极管的放大作用：
集电极电流受基极电流的控制（假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话），并且基极电流很小的变化会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：
集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍，即电流变化被放大了β倍，所以我们把β叫做三极管的放大倍数（β一般远大于1，例如几十，几百）。
如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic很大的变化。
如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计算公式U=R*I可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。
我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。
偏置电路：
三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。
这有几个原因。
首先是由于三极管BE结的非线性（相当于一个二极管），基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生（对于硅管，常取0.7V）。
当基极与发射极之间的电压小于0.7V时，基极电流就可以认为是0。
但实际中要放大的信号往往远比0.7V要小，如果不加偏置的话，这么小的信号就不足以引起基极电流的改变（因为小于0.7V时，基极电流都是0）。
如果我们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流，叫做偏置电流，那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时，小信号就会导致基极电流的变化，而基极电流的变化，就会被放大并在集电极上输出。
另一个原因就是输出信号范围的要求，如果没有加偏置，那么只有对那些增加的信号放大，而对减小的信号无效（因为没有偏置时集电极电流为0，不能再减小了）。
而加上偏置，事先让集电极有一定的电流，当输入的基极电流变小时，集电极电流就可以减小；
当输入的基极电流增大时，集电极电流就增大，这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。
三极管的选用：
一般特征频率按高于电路工作频率3-10倍来选择，特征频率过高，易引起高频振荡。
电流放大系数，一般选择40-100即可，太高电路稳定性差。
耗散功率一般按电路输出功率2-4倍选取，反向击穿电压应大于电源电压。
在红外线光敏测试电路中，我们选用的三极管是BC548，放大倍数为30-100倍，为小功率通用管。
三极管的管脚判别：
基极与集电极、基极与发射极的正向电阻约在几百欧至几千欧，而其他极间电阻都较高，约为几百千欧。
硅管比锗管的极间电阻要高。
在红外线光敏测试电路中，我们选用的是NPN型三极管，根据PN结的单向导向性，即可判别各管脚分别为基极、集电极和发射极。
5.3发光二级管的原理与判别
发光二极管的结构图如下图所示：
图5-5发光二级管的结构图
发光二极管的工作原理：
发光二极管只是一个微小的电灯泡。
但不像常见的白炽灯泡，发光二极管没有灯丝，而且又不会特别热。
它单单是由半导体材料里的电子移动而使它发光。
发光二极管的管脚判别：
一般管脚引线较长者为正极，较短的为负极，如壳帽上有凸起标志，则靠凸起标志的为正极。
发光二极管的伏安特性如下图所示：
图5-6发光二级管的伏安特性
发光二极管的伏安特性和普通二极管相似，但它的正向压降较大，一般小于等于2V。
5.4整流滤波电路的工作原理
整流滤波电路的基础图如下图所示：
图5-7整流滤波电路图
什么叫滤波：
全波整流后的直流电叫脉动直流，是因为直流里含有交流的成分。
减小脉动直流中交流成分，使之变成较稳定的电流叫滤波。
整流滤波电路的作用：
整流电路用来将交流电压变换为单向脉动的直流电压；
滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压。
6硬件的制作与调试
6.1硬件的制作过程：
理解实验原理，然后准备好实验所需的元器件准备焊接。
首先，根据提前设计好的电路图，将各元器件按照合理的布局焊接在电路板上；
然后，再根据实验原理将各元件用导线连接起来。
6.2硬件的调试过程：
1.拿到电路板时，检查加工怎么样，测量一下电源地有没有短路的。
2.焊接结束后，认真检查焊点，以确保没有漏焊的和虚焊的元件。
3.检查元器件安装、连接是否正确，晶体管管脚、二极管方向、电解电容极性是否接对，电源正负端是否正确，电源数值是否符合要求。
4.接通电源，观察红外发光二极管是否发光，如果发光，就调节硅光二极管的光照强度，若二极管的亮度随着光照强度的增强而增强，随着光照亮度的减弱而减弱，则电路连接正确，试验成功。
红外线光敏测试电路的仿真图如下所示
7总结
通过本次的模电课程设计，让我进一步的加深了对模电知识的认识和理解，增强了自身的实际动手能力。
在本次的课程设计过程中，每一个元器件都需要精心的准备和计算，先设计好电路图，然后根据电路图去购买器件，而电路图的设计也需要精心的琢磨。
所有的这一切都培养了我们做学问的严谨态度和科学精神。
在为期一周的课程设计中，同学们都表现的很积极很活跃，各个小组内部都进行着激烈的讨论，为了能更好的达到实验的要求，使自己实验的仿真更加顺利，电路连接更加成功，各组之间也都互相交流，互相帮助，分享自己的心得。
这也团结了同学，锻炼了各个小组内和小组间的合作能力。
在仿真和焊接的过程中，每个小组都会有自己的问题，特别是课本的电路图和我们所做实验有一定的出入时，都会给同学们带来许多的困扰，这也让我们体会到理论与实践间的差距，同时也让我们学会了具体问题具体分析，积极的发现问题和解决问题。
总的来说，这次的课程实践让我受益匪浅，不仅学习到了许多新的知识，而且也锻炼了自己的实际操作能力，在经后专业知识的学习中，我会保持这份激情，努力的学习下去。
参考文献
[1]王松林，吴大正，李小平，王辉.电路基础第三版.西安：
电子科技大学出版社.2008.8
[2]江晓安，董秀峰.模拟电子技术第三版.西安：
电子科技大学出版社.2008.3
[3]陈明义.电子技术课程设计实用教程第三版.长沙：
东南大学出版社.2009.
[4]吴云.典型电子电路160例.北京：
化学工业出版社.2010.4:
184～186.
[5]马文蔚，周雨青.物理学教程第二版.高等教育出版社.2006.11
附录1：
总体电路原理图
序号
名称
参数
数量
1
电源
6～9V
2
开关
3
电阻1
360Ω
4
电阻2
47KΩ
5
电阻3
1MΩ
6
电阻4
4.7KΩ
7
电阻5
8
电阻6
24KΩ
9
电容1
10μF
10
电容2
0.2μF
11
电容3
0.0047μF
12
电容4
13
电容5
100μF
14
三极管VT1
BC548
15
三极管VT2
BC549
16
三极管VT3
17
二极管VD1
OA79
18
二极管VD2
19
发光二极管
20
硅光电二极管
附录2：
元器件清单
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