红外线遥控测试电路设计方案

1 红外线遥控测试电路 设计方案 1 课程设计的目的 1了解光电二极管的工作原理和使用方法 2 利用模电知识熟练掌握光电二极管的使用方法 3 理论联系实际提高独立解决问题的能力 2 课程设计的任务与要求 熟悉硅光电二极管的工作原理，设计出合理的电路图，根据电路图准备所需的元器件，然后连接电路进行测试，当有红外光照射二极管时小灯泡发光，且小灯泡的亮度随着光照强度的增强而增强，随着光照强度的减弱而变暗。 1 巩固和加强模拟电子技术课程的理论知识 2 掌握电子电路的一般设计 方法，了解电子产品研制开发过程 3 提高电子电路实验技能及仪器的使用方法 4 掌握电子电路安装调试和故障排除方法 5 学会撰写课程设计总结报告 6 学会查阅文献资料，培养自身独立分析问题和解决问题的能力 7 培养创新能力和创新思维 3 设计方案与论证 红外线光敏遥控电路的设计方案 本设计方案由红外发射电路和接收发光两大电路组成，其中红外发射电路包含有红外硅光二极管 收发光电路使用的 2 有光电二极管 本电路的设计中，共使用了三个三极管，分别为 用的型号均为 三极管，在本次实验的实现中，分别作为一级、二级和三级放大电路。当收到红外光信号后，则红外光信号将经过 容进行耦合，然后加到由 成的两级交流放大器进行放大，而放大后的信号将从 集电极输出，而放大后的信号将再次经过 容进行耦合，然后加到由 成的整流滤波电路以后，用得到的直流电压来控制电子开关 状态。 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 硅光电二极管 收到 红外线信号时， 流后的电压就会使 通，进而使 光二极管导通发光。若 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 可产生一个恒定的基极偏置电压。 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 阻反相串联。 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 生闪亮，则实验成功。 4 设计原理及功能说明 工作原理： 3 红外光信号由 测到以后，经 容耦合，加到由 成的两级交流放大器进行放大，放大信号从 集电极输出，经 容耦合，加到由 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 流后的电压就会使 而使 使红外线信号的探测时间很短，电容 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 阻反相串联。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 亮。 红外线光敏遥控电路的电路图如下所示 : 图 4外线遥控测试电路 5 单元电路的设计 光电二极管的原理与选用 硅光电二极管的原理图如下： 4 图 5光电二极管原理图 硅光电二极管的输出特性图如下： 图 5二极管输出特性 硅光电二极管的放大电路图如下所示： 5 图 5二极管的放大电路 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 R X 1电二极管正向电阻约 10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1管子是好的，若反向电阻为无穷或零，则管子是坏的。 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： 6 图 5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倍，即电 流变化被放大了倍，所以我们把叫做三极管的放大倍数（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 变化被放大后，导致了 果集电极电流 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 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 7 （对于硅管，常取 当基极与发射极之间的电压小于 极电流就可以认为是 0。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 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可，太高电路稳定性差。耗散功率一般按电路输出功率 2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 大倍数为 30，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 三极管，根 8 据 可判别各管脚分别为基极、集电极和发射极。 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： 9 图 5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。 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流滤波电路图 什么叫滤波： 10 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 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。 硬件的调试过程 ： 查加工怎么样，测量一下电源地有没有短路的。 真检查焊点，以确保没有漏焊的和虚焊的元件。 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。 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 11 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 2 识的学习中，我会保持 这份激情，努力的学习下去。 13 参考文献 1王松林，吴大正，李小平，王辉 西安：电子科技大学出版社 2江晓安，董秀峰 西安：电子科技大学出版社 3陈明义 长沙：东南大学出版社 4吴云 60例 学工业出版社 :184 186. 5马文蔚，周雨青 高等教育出版社 1 14 附 录 1：总体电路原理图 15 附录 2：元器件清单 序号 名称