课题一555时基电路的应用
第三部分 应用电子电路实习 课题一 有线对讲机电路 一、目的 1熟悉低频功率放大集成电路LM386的功能和引脚。 2熟悉有线对讲电路的组成。 3学习识别和使用基本电子元件。二、内容与说明有线对讲机电路是使用低频放大电路将拾取的音频信号进行放大的装置。低频放大电路是电子线路应用最广泛的电路之一。传统的由分立元件组成的低频放大电路，已被性能优良的集成电路所取代。集成电路（IC）按其功能，分为模拟继集成电路和数字集成电路两大类，本课题采用的LM386是一种模拟集成电路，它具有音频功率放大的功能，其外形封装为双列直插式，属塑封类集成电路。其引脚排列方式见图1.1。 LM386是美国国家半导体公司系列功放集成电路中的一个品种，因其有功耗低，工作电源电压范围宽、外围元件少和装置调整方便等优点，故广泛应用于通信设备、收录音机、电子琴和各类电子设备中，其典型电参数如下：工作电压范围412V，静态电流4mA，输出功率660mA（最大），电压增益为46dB（最大），带宽300kHz，谐波失真0.2%，输入阻抗50k，输入偏置电流250nA。该电路有同相、反向两个输入端，即：从5脚输出电压信号的极性与3脚（同相端）输入信号的极性相同，而与2脚（反相端）输入信号的极性相反。这两种输入形式单从声音上是听不出差别的，无论哪一种输入，电路都一样工作。1脚与8脚为增益调整，当两脚悬空时，电路的增益由内部设计决定；当在1脚与8脚之间接入一个几十微法电容时，电路增益达到最大值。电路增益可根据实际需要调整。一个实用的有线对讲机电路见图1.2。该电路中由于LM386的电压放大倍数为20倍，对输入很小（几毫伏）的音频信号，这个电压放大倍数不能产生足够的音量输出。这里用三极管VT进行前置放大，提高电路的总电压放大倍数。电路中R2为VT集电极负载电阻,R1提供VT的偏置电流,C1、C2、C3分别为输入、输出隔直流电容。电位器RP起音量调节作用。伴随输入信号的变化，输出功率会在大范围内上下快速波动，由于负载的变化会引起电源电压的变化，这将造成工作不稳定和电气性能变坏，利用电容C4、C5两端电压不能瞬时跃变的特点，这就可以防止这类现象的发生。电容C4、C5称为去耦电容，由于电解电容等效电感较大，470uF电解电容C5对高频信号的滤波效果不好，故采用小电热C4与之并联，提高对信号的滤波效果。双刀双掷开关S用于转换扬声器BA、BB分别为听、讲的工作状态。这个有线对讲机电路稍加改进，就可以应用在办公室、楼层管理、病房呼叫等场合。此放大器夜适合在其它输入信号低的场合使用，例如前置话筒组成小型放大器等。应用时注意过高的电平信号将使输入级过载造成严重失真。 三、组装与调试 1根据外观辨认三极管的管脚和极性，用万用表检测验证后，在面包板上组装由三极管构成的前置放大器。 2组装LM386集成电路，由于LM386是所有音频功率放大集成电路中使用最简便的一种，只要电路组装正确，无须调试即可使用。 3在输入端加入一音频信号（频率为50500Hz，电压大小为几十毫伏），即可在扬声器中发出音响。调节电位器RP，输出强度就随之变化。 4双刀双掷开关S分别置于扬声器BA、BB为听、讲的工作状态，模拟有线对讲机来检验电路的放大效果。 四、元件清单 IC LM386 功率放大集成电路 VT 3DG6 NPN型小功率三极管 RP 100k 小型碳膜电位器 R1 1M 1/8W碳膜电阻器 R2 4.7k 1/8W碳膜电阻器 C1 10uF/16V 铝电解电容器 C2 22 uF/16V 铝电解电容器 C3、C5 470 uF/16V 铝电解电容器 C4 0.1 uF/63V 涤纶或瓷介电容器 BA、BB 8 电动式扬声器 S 双刀双掷开关五、 预习与作业1 说明下列晶体世界观型号的意义 3DG6C 3AX31B2 有一只电容器，上面标志是： CZJX250V0.033±10%，试说明意义。3 说明下列电容器标志意义： 104K100V 10nJ100V 1nJ400V 103M63V 4当需要多路使用（例如4路）时，图1.2电路的有线对讲机应做如何改动?课题二 固体语音录放电路一、目的1熟悉固体语音录放集成电路的基本工作原理。2学习用固体语音录放组装语言复读机。二、内容与说明固体语音录放电路是应用大规模集成电路技术制成的新型电路，它不同于传统的磁带录音方式，省去了机械传动装置和电子电路元件，具有结构紧凑、易于使用、不怕掉电、永久记忆和功耗低等特点。本课题介绍利用ISD1420语音芯片制作的录放电路，具有高保真、体积小和线路简单等特点，可实现多次录音和循环放音等功能。它可以组成语言复读机配合录音机使用，也可以开发成电话录音机或微型录音、留言机。本课题使用的ISD1420语音电路，是美国ISD公司研制的高保真录放一体化单片语音大规模集成电路ISD1200/1400系列中的一种。ISD1200/1400系列按照录放时间长短可分为ISD1210、ISD1212、ISD1416和ISD1420四种型号，时间可分为10s、12s、16s和20s。ISD1200/1400系列除了录放时间不同外，其它如功能、用法等均相同。采用ISD1420，20s的录放时间对于一般的需要是足够了。ISD1420芯片的外围电路简单，无需扩展存储器等电路，同时由于免去了模数及数模转换，不存在量化噪声，所以单片ISD1420即构成了一个完整的高品质录放音系统。ISD1420语音电路为28脚双列直插结构，管脚功能见图2.1，内部工作原理框图见图2.2。ISD1420芯片主要引脚功能：电源（VCCA、VCCD）：芯片内部的模拟和数字电路使用不同的电源总线，并且分别引到外封装上，这样可使噪声最小。模拟和数字电源端最好分别走线，尽可能在靠进供电端处相连，而去耦电容应尽量靠近芯片。地线（VSSA、VSSD）：芯片内部的模拟和数字电路也使用不同的地线，这两个脚最好在引脚焊键盘上相连。录音（）：低电平有效。只要变低（不管芯片处在节电状态还是正在放音），芯片即开始录音。录音期间，必须保持为低。变高或内存录满后，录音周期结束，芯片自动写入一个信息结束标志（EOM），使以后的重放操作可以及时停止。之后芯片自动进入节电状态。录音指示（）：处于录音状态时，此端为低，可驱动LED。此外，放音遇到EOM标志时，此端输出一个低电平脉冲。电平触发放音（）：此端从高变低时，芯片开始放音。放音持续至此端回到高电平，或遇到EOM标志，内存结束。放音结束后芯片自动进入节电状态。边沿触发放音（）：此端每触发一次，芯片放音一次。话筒输入（MIC）：此端连至片内前置放大器。片内自动增益控制电路（AGC）将前置增益控制在15至24dB。外接话筒应通过串联电容耦合到此端。耦合电容值和此端的10k输入阻抗决定了芯片频带的低频截止点。话筒参考（MIC REF）：此端是前置放大器的反向输入。当以差分形式连接话筒时，可减小噪声，提高共模抑制比。自动增益控制（AGC）：AGC动态调整前置增益，以补偿话筒输入电平的宽幅变化，使得录制变化很大的音量（从耳语到喧嚣声）时，失真都能保持最小，响应时间取决于此端的5k输入阻抗和外接对地电容（即线路图中的C6）的时间常数。释放时间取决于此端外接的并联对地电容和电阻（即线路图中R5和C6）的时间常数。470k和47F的表称值在绝大多数场合下可获得满意的效果。模拟输出（ANA OUT）：前置放大器输出。前置电压增益取决于AGC端的电平。模拟输入（ANA IN）：此端即芯片录音的输入信号。对话筒输入来说，ANA OUT端应通过外接电容连至本端。该电容和本端的3k输入阻抗给出了芯片频带的附加低端截止频率。其它音源可通过交流耦合直接连至本端。喇叭输出（SP+、SP-）：这对输出端能驱动8-16的喇叭。单端使用时必须在输出端和喇叭间接耦合电容，而双端输出既不用电容又能将功率提高至4倍。录音时，它们都成高阻态，节电模式下，它们保持为低电平。外部时钟（XCLK）：此端内部有下拉元件，不用时应接地。地址（A0-A7）：地址端有两个作用，取决于最高（MSB）两位的状态。当A7或A6有一个为0时，所有输入均解释为地址位，作为当前录放操作的起始地址。地址端只作输入，不输出操作过程的内部地址信息。地址在、或的下降沿锁存。图2.2芯片内部电路中，拾音话筒通过一个隔直电容到前置放大器。放大分两部进行：先通过输入前置放大器，再通过混合增益放大器。信号通道通过在模拟输出管脚（ANA OUT）与模拟输入管脚（ANA IN）之间连接一个电容与电阻来完成。自动增益控制（AGC）电路动态地监视放大器的信号输出幅度并发出增益控制电压到前置放大器。前置放大器的增益被自动调整，以保证最佳幅度信号进入滤波器，并经输入滤波器将信号再次调整后送到模拟收发器。通过取样时钟取样并进行电平转换，最后进入模拟存储阵列。放音时，在相同取样时钟的控制下，将录入的模拟电压顺序从存储阵列中读出，重组取样波形。输出通道上的平滑滤波器去除取样频率分量并恢复原始波形，然后信号进入输出功率放大器。功放两个输出脚可以直接驱动一个8-16的扬声器。图2.3为利用ISD1420制作的复读机原理图，整机工作电压为5V，录放时间为20S。录音时按下录音键（带自锁），REC=0呈录音状态，录音指示灯REC LED亮，开始录音，当断开S3键时，停止录音，REC LED指示灯灭，为放音作好准备。当需要放音时，按下S2键（带自锁），启动器件放音。当使用触发方式放音时，可按动按钮开关S1，此端出现下降沿时，芯片开始放音至结束。 三、组装与调试1 按图2.3电路进行组装，注意ISD1420芯片是CMOS型大规模集成电路，防止静态对电路的损坏。要注意电源极性不能接反，否则会损坏芯片。2 按下开关S3，录音指示REC LED发光，这时可对着MIC讲话。根据所选芯片型号，录音时间应适当掌握，当发光二极管REC LED熄灭，即为录音时间结束。3 分别试验边沿触发放音（S2按下）与电平触发放音（S1按下）工作方式，观察两种模式下的不同放音效果。四、元件清单 IC ISD1200/1400 系列 固体语音录放电路 LED 发光二极管 R1、R9 1k 碳膜电阻器 R2 5.1K 碳膜电阻器
