PWM课程设计zui.docx

1、PWM课程设计zui2电子设计培训课程设计基于PWM的红外语音通信系统成员：徐溢豪 2013339960035 王玲娣 2013329600007 浙江理工大学信息学院 二一五年五月一、设计任务1）实现语音信号的传输和放大；2）信号传输通过红外信号实现；3）采用PWM（pulse width modulation）方式调制；4）实现语音信号不失真；5）近距离传输；2、总体设计思想1）红外通信的基本原理；1、红外：红外线（Infrared）的简称：一种电磁波，波长介于微波和可见光之间，其波长在760 nm1 mm之间。2、红外传输协议：IrDA(Infrared Data Association

2、 )3、红外发射管工作在发射和不发射两种状态来发射数据，如图：2）PWM调制和解调原理1.理论基础：面积等效原理（冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。）2.PWM（脉冲宽度调制Pulse Width Modulation）原理：脉冲宽度调制波通常由一列占空比不同的矩形脉冲构成，其占空比/脉冲宽度与模拟信号的瞬时值成比例。3.实现方式：由一个比较器和一个周期为Ts的锯齿波发生器组成。语音信号如果大于锯齿波信号，比较器输出高电平1，否则输出0。4.PWM解调：低通滤波器3）红外语音通信系统框图3、系统具体设计与实现红外语音通信系统具体电路：各个模块的说明:1.前置电路

3、电容C1右端接入200MV，1KHz的音频信号，第一个LM5532对输入信号进行反向放大，放大倍数可调（最大放大倍数为100/10=10倍），RW2和R4组成的分压电路将放大器输出信号进行偏置，调节滑动变阻器将其偏置于合适的范围便于和锯齿波进行比较。第二个LM5532为跟随器，起到阻抗匹配的作用。2.脉宽调制电路TL494的功能是将3脚输入的信号与5脚输出的锯齿波进行比较，由8脚输出比较得到的PWM波。锯齿波振荡器的频率可以通过外部的电阻Rt和电容Ct进行设置，公式为根据奈奎斯特采样定律，采样信号的频率需要大于信号中最高频率的2倍，这样才可以保证原始信号中的信息不丢失。实际应用中选取采样频率为

4、信号最高频率的5-10倍。3.红外发送电路TL494输出的PWM波使8550工作在开关状态（RW3，R9的设置要保证8550能够饱和导通或者截止），通过LED的导通与截止发送数据给接收模块。其中C4为加速电容，R9用来限制基极电流。其中调节R10可以改变红外管驱动电流，改变发射功率和传输距离。4.红外接收电路：9018：工作在开关状态LC低通滤波传递函数：截止频率： 接收管接受信号来控制9018三极管，通过C5滤去高频信号5.功率放大电路进行调节，耦合，音频放大。通过RW4滑动变阻器进行分压C6滤去直流信号后输入LM2822的7号脚，采用桥式单声道进行功率放大。一个同相放大，一个反相放大，两者

5、相减，输出是立体声模式的2倍，功率是4倍。4、仿真与分析下面是仿真的部分：按照老师给的元件参数进行电路的搭建后，获得如下的仿真图发射部分：将函数信号发生器的信号设置为1KHZ,100mvVP后，在放大器的输出得到如下1vVP的正弦经过偏置和跟随器的阻抗变换，与494的5脚处的锯齿波比较，进行调制。将3脚输入和5脚接入示波器，可以看到下图。我们发现5脚的锯齿波并不是十分理想。在检查连线无误后，我们询问了老师，也没有得到解决。我们将问题归结于可能是仿真软件版本的问题。484的8脚输出的PWM波这里的PWM波也同样存在一些问题，存在很明显的下降沿。接收部分的仿真：（此处搭建的为立体声放大的模式）在接

6、入测试信号后，可以在9018的集电极测试到如下正弦5、调试内容与结果在完成硬件电路的焊接后，我们进行了调试工作。首先使用函数信号发生器，在前置电路的电容C1前加入20mvVPP，1KHZ的测试信号。并在放大电路输出，电压跟随器输出，TL494的8脚PWM波输出，8550的集电极等处建立了测试点，利用示波器读取各个测试点的波形情况，对电路进行调试。前期测试的时候由于电源接错，导致NE5532烧毁，在这之后我们检查了电路，改正了一个电容正负极接反，漏连一条接线的问题。在测试过程中，放大部分和阻抗变换后都能输出较为理想的正弦波。其波形如下图：（放大之后的波形，此处选取20mvVPP信号）（偏置之后的

7、波形）接着我们测试TL494的8脚，并没有PWM波输出。于是我们对5脚的锯齿波输出进行检测，发现5脚输出的是正弦。在检查之后我们发现，TL494的7脚忘记接地，12脚忘记接VCC。在改正以后，5脚获得了如下图的较为理想的矩形波。接着我们将电压跟随器的输出，也就是TL494的3脚输入和锯齿波放在一起进行观察，调整了偏置电路的电位器，使正弦信号和锯齿波相对位置较合适，如下图：此时TL494的8脚得到了较为理想的PWM波，如下图（因为是模拟量的示波器所以并不能看到宽窄不一的方波的图形）红外发射管和8550集电极之间的波形在调节好发射部分,并得到相应的图形后我们开始检测接受部分的电路.在开始接入电路并

8、进行调试前，我们首先进行了扳子线路的检查，在检查过程中发现LM2822的2号脚未接+5V。经反复检查无误后，我们开始了在发射部分接入信号发生器进行调试，发现无法在9018集电极处检测到正弦波，由于接收部分至该测试点前只有两个零件，于是想到可能是接收管的正负极接反，重新接了一块从以前扳子上卸下的接收管后发现很难将发射管和接收管平稳对接，又重新连上一个接收管后，终于能在9018的集电极处检测到正弦波，如图：在9018集电极得到正弦波后，我们便开始在发射板上接入语音信号进行检测，接通线路后发现能听到杂音但没有歌曲的声音。一直以为是电路中存在的问题，便又反复进行电路线路上的检查，之后才发现是手机接口以

9、及耳机接口的不合适才导致没有音乐的声音。6、总结 此次基于PWM的红外语音通信系统课程设计，我们花在调试的时间远远多于焊接。前前后后几周时间，从准备，到焊接，到最后的调试至实现，收获匪浅。心得一：在焊接前一定要进行电路的设计和排版，这对焊接时的工序以及检查电路时有极大地影响；心得二：焊接好电路进行调试前一定要反复检查电路是否有接错和短接的问题，此次我们就从烧坏了一块NE5532上深刻地得到了这个教训；心得三：调试检查电路时要有模块化的思维，一个部分一个部分进行检查，既有条理性，也节省了时间，重要的是更容易发现是哪个部分出现了问题：心得四：要大胆的敢于猜测问题，在这次课程设计，所有模块都正确的情况下，未能在最后的音频输出端听到音乐，一直怀疑电路上的出错，而不敢相信仅仅只是因手机端口以及耳机端口的问题。认真做完一次从设计到实物制作真的能得到很多经验，调试阶段花在10-405的几个晚上在听到音乐的那一刻都变得值得了。7、附录：系统所用的元器件