高频电子线路课程设计-无线防盗报警器设计

1、目 录摘 要1Abtract21 方案论证31.1 方案一31.2 方案二41.3 方案三62 单元电路设计82.1 感应式触发电路82.2 音效发生器92.3 音频放大电路102.4 无线发射电路103 实物制作过程113.1 基本元件认识113.1.1 电阻的认识113.1.2 电容的认识113.1.3 三极管的认识123.1.3 场效应管的认识133.2元件清单133.3 焊接前准备工作143.3.1 布局143.3.2 烙铁使用注意143.3.3 元件装焊注意144 实物制作165 心得体会176 元件清单197 参考文献2021摘 要 无线防盗报警器主要由感应触发电路，音乐发生器，音

2、频放大电路，无线发射电路及接受器组成。通过感应触发电路的感应电极检测到盗情后触发音乐芯片开始工作，把音乐信号经放大后由高频振荡电路将信号发射出去，在不远处可以有FM调频收音机接收到报警信号。 在实物制作过程中，要注意高频电路的元件布局，按焊接要求进行焊接。 Abtract Wireless anti-theft alarm sensor triggered mainly by the circuit, music generator, audio amplifier, wireless transmitter and receiver components. Induction trigger

3、 circuit through the electrode sensors to detect stolen after the situation began to trigger music chip, the music signal amplified by the high-frequency oscillator circuit will launch the signal, not far away can receive FM radio alarm signals. In-kind production process, attention should be paid t

4、o high-frequency components of the circuit layout, requested by welding welding. 无线防盗报警器 1 方案论证 无线防盗报警器主要由探测触发电路，音效发生器电路，高频振荡发射电路，以及无线接收机组这几部分组成。探测触发电路电路可以由感应电极或者多普勒效应传感器，或者采用微动开关或光敏电阻器等来探测盗情。音效发生器电路可以由音效集成电路芯片及一些外围元件构成，在探测到盗情之后，触发芯片开始工作。通常会在音频发生器电路之后加一级音频放大电路，音频放大电路由晶体管，电阻器，电容器组成。高频振荡发射电路是无线防盗报警器的一

5、个核心模块，由电感，电容构成的调谐回路作BJT的集电极负载，将得到的一定频率的振荡波通过天线发射出去。将电感电容调谐回路的频率设置在FM调频收音机可接收的范围内，用FM调频收音机来接收。 1.1 方案一 方案一电路由感应触发电路，音乐发生器电路，音频放大电路，无线发射电路。电路图如下图1所示 图 1 方案一电路图电路中，感应式触发器由感应电极A、可变电阻器RP和场效应晶体管组成；音乐发生电路由音乐集成电路IC、47K电阻器和可变变阻器组成；音频放大电路由晶体管V1，10k和1M的电阻器和2200pf电容组成；无线发射电路是晶体管V2，27K和470欧的电阻器，47pf，1000pf，18pf的

6、电容器，电感器和天线组成的高频振荡器。其中47pf电容和电感组成的振荡回路振荡频率调在FM调频收音机可接收范围内。在感应电极A附近无人时，VF的漏极和源极之间成低阻状态，IC不工作，无音乐报警信号输出，V1和V2处于待机状态。当有人靠近感应电极A时，人体会发射出杂波信号，人体的杂波信号通过A加至场效应管的栅极，使场效应管的漏极和源极之间的电阻变大，IC因触发端由低电平变为高电平而受触发工作，其输出的音乐电信号经V1放大而后，经V2调制后，通过天线W发射出去。用户在远处通过FM调频收音机即可接收到此音乐报警信号。调节变阻器的阻值，可以改变感应式触发电路的灵敏度。1.2 方案二方案二的无线防盗报警

7、器主要用于安装在家庭房门，保险柜门，仓库门，车库门等处进行防盗监控。当窃贼打开受控门时，报警器会发出响亮的报警声音，喊声持续大于30秒。方案二的电路图如图2所示 图 2 方案二电路图 该无线防盗报警电路由无线发射电路、无线接收报警器电路、稳压滤波电路、延时报警开关电路等组成。电路中，无线发射器电路由无线发射模块IC1、电源开关S1和电池GB1组成；无线接收报警器电路由无线接收模块IC2、功率开关集成电路IC4和语音报警扬声器（专用扬声器）HA等组成；稳压滤波电路由三端稳压器IC3和滤波电容器C2组成，其作用是为无线接收模块IC2提供+5V工作电压；延时报警开关电路由功率开关集成电路IC4和电容

8、器C3、电阻器R2等组成，可控制语音报警扬声器HA每次发声时间不少于30s。S2为自复位按钮。无线发射器由房间主人（或保险柜、仓库、车库、机要室等处的负责人）随身携带，无线接收报警器安装在受控门上。在房门关闭时，按钮S2及IC4内部的电子开关均处于断开状态，整个遥控接收报警语音电路不工作。房间主人开门时，通过无线发射器向接收报警器发出控制指令。此时S2虽然在开门后接通，但IC2一接收到无线发射器发射的电磁信号，其3脚始终为低电平，V截止，IC4的5脚为低电平，其内部的电子开关仍处于断开状态，报警器不发声。当窃贼撬开房门时，S2接通，IC2因收不到无线遥控指令，其3叫输出高电平，使V导通，IC4

9、的5脚变为高电平，使内部的电子开关受触发而接通，语音报警扬声器HA发出“抓贼啊”的喊声。此时，及时很快关上门使S2断开、V截止，但由于C3两端所充电仍能继续通过R2和IC4的5脚放电，IC4内部的电子开关关断，HA停止发声。1.3 方案三 方案三的无线防盗报警器，由倍频振荡电路、隔离放大输出电路、高频放大输出电路、报警音效电路和电源电路组成。可以作为商店、家庭、库房等场合的防盗报警器，可以用FM调频收音机来接收报警音响信号。方案三电路图如图3 图 3 方案三电路图电路中，倍频振荡器电路由石英晶体振荡器BC、电容器C1C6、电阻器R1R4、电感器L1和警惕管V1组成；隔离放大器电路有晶体管V2和

10、电阻器R5R8、电容器C7C10、电感器L2组成；高频放大输出电路由晶体管V3、电阻器R9R11、电容器C11、C12、电感器L3和天线W组成；报警音效电路由电阻器R12、稳压二极管VS、电容器C13和音效集成电路IC1组成；电源电路由三端稳压集成电路IC2、滤波电容器C14C16、电源开关S和电池GB组成。平时，电源开关（作为触发开关安装在门窗等防盗警戒部位）处于断开状态，整个报警器电路均不工作。当盗贼撬开门窗行窃时，S受触发而接通，+12V电压经IC2稳压为+9V，供给V1V3；+9V电压还经R12限流及VS稳压后，为IC提供3V工作电压。BC产生的基准频率信号经倍频振荡器四倍频放大后，送

11、入隔离放大器进一步二倍频放大，产生八倍频超高频信号加至高频放大输出电路。其中BC应根据报警使用的工作频率（为BC基准频率的八倍）而定，若报警用的工作频率选用96MHZ，则BC应选用频率为12MHZ的石英晶体振荡器。报警音效电路通电工作后，从IC1的OUT端输出报警音效电信号，该信号经V4放大后，用变化的音频振荡信号对超高频的振荡信号进行调制，调制后的高频载波信号通过W发射出去。用户在远处通过FM调频收音机即可接收到报警音响信号。第一个方案，元件比较少，电路结构也比较清晰，虽然此方案性能会比较差，但考虑到实物制作及元件可获取性等因素，选用此方案。2 单元电路设计2.1 感应式触发电路感应式触发电

12、路主要由感应电极与场效应管构成。如图4所示 图 4 感应触发电路 场效应管是一种利用电场效应来控制其电流大小的半导体器件。这种器件不仅兼有体积小、重量轻、耗电省、寿命长等特点，而且还有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强和制作工艺简单等优点，因而获得广泛的应用，特别是MOSFET在大规模和超大规模集成电路中占有重要的地位。 本次制作选用的是3DJ6或3DJ7型结型场效应晶体管。 结型场效应管JEFT是利用半导体内的电场效应进行工作的，也称为体内场效应管。N沟道结型场效应管的结构剖面图如图5 图 5 N沟道JEFT结构剖面图 栅源电压对沟道的控制作用 当VGS=0时，在漏、源之间加有一定

13、电压时，在漏源间将形成多子的漂移运动，产生漏极电流。当VGS0时，PN结反偏，形成耗尽层，漏源间的沟道将变窄，ID将减小，VGS继续减小，沟道继续变窄，ID继续减小直至为0。当漏极电流为零时所对应的栅源电压VGS称为夹断电压VGS(off)。 漏源电压对沟道的控制作用      在栅极加有一定的电压，且VGSVGS(off)，若漏源电压VDS从零开始增加，则VGD=VGS-VDS将随之减小。使靠近漏极处 的耗尽层加宽，沟道变窄，从左至右呈楔形分布。当VDS增加到使VGD=VGS-VDS=VGS(off)时，在紧靠漏极处出现预夹断。当VDS继续增

14、加，漏极处的夹断继续向源极方向生长延长。在感应电极A附近有人时，场效应管的漏极和源极之间由于受人体杂波影响，栅源反向电压变大，耗尽层随着栅源电压的增大而变宽。漏源之间电阻阻值变大，音乐芯片触发端电压由低电平变为高电平，音乐芯片开始工作。当感应电极附近无人时，场效应管的漏极和源极之间成低阻，音乐芯片触发端为低电位，不工作。调节电位器的阻值，可以改变感应式触发电路的灵敏度。与场效应管的漏源之间的阻值相比，当电位器阻值较小，场效应管的漏源之间的阻值在栅漏之间有干扰电压时增加到某一相对较小值就可视为源漏之间开路，音乐芯片触发端有低电位跳变为高电位。当电位器阻值较大时，场效应管的漏源之间的阻值需要增加到

15、某一足够大的值才能认为是阻值足够大，视之为开路，触发音乐芯片开始工作。2.2 音效发生器音效发生器选用KD9300或CW9300型的单曲音乐集成电路。但没有买到用一块生日快乐的芯片代替。它有四个触点，用导线引出后分别接电源正负极，输入（即作音乐芯片的触发控制端），输出。2.3 音频放大电路 音频放大电路由晶体管V1，10k和1M的电阻器和2200pf电容组成。 此部分的电路图如图6所示 图6 音频放大电路图1M的电阻在电路中的作用是引入负反馈，提高放大倍数。2.4 无线发射电路  无线发射电路是晶体管V2，27K和470欧的电阻器，47pf，1000pf，18pf的电容器，电感器和天

16、线组成的高频振荡器。其中47pf电容和电感组成的振荡回路振荡频率调在FM调频收音机可接收范围内。 此部分的电路图如图7所示 图7 无线发射电路图 采用的是电容三点式振荡器。 电感和电容构成的回路谐振时的振荡频率为 用收音机接收，故谐振频率点必须设置在收音机可接受范围内。比如可设置在88MHZ100MHZ之间。3 实物制作过程3.1 基本元件认识3.1.1 电阻的认识 电阻在电路中的主要作用为分流、限流、分压、偏置、滤波（与电容器组合使用）和阻抗匹配等。本次选用金属膜电阻器，金属膜电阻器的识别主要是靠读色环，即它采用的是色标法。三条色带即代表其欧姆值，误差一律为 20%；四条色带的前三带代表欧姆

17、值，第四带代表误差，此为最常用者；五条色带的前四带同上，第五带表示损坏百分率。 棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰 白 黑 金 银 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 5% 10%3.1.2 电容的认识 电容是由两片金属膜紧靠，中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。 电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小，电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，它与交流信号的频率和电容量有关。容抗XC=1/2f c (f表示交流信号的频率，C表示电容容量) 电路中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。 在电容上用数字表示 ：一般用三位数字表示容量大小，前

18、两位表示有效数字，第三位数字是倍率。 如：102表示10×102PF=1000PF 224表示22×104PF=0.22 uF 3.1.3 三极管的认识晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用，三极管还可以作电子开关，配合其它元件还可以构成振荡器。 我国生产的晶体管有一套命名规则： 第一部分的3表示为三极管。第二部分表示器件的材料和结构，A： PNP型锗材料 B： NPN型锗材料 C： PNP型硅材料 D： NPN型硅材料 第三部分表示功能，U：光电管 K：开关管 X：低频小功率管 G：高频小功率管 D：低频大功率管 A：高频大功率管。另外，3DJ型为场效应管，BT打头的表示

19、半导体特殊元件。 三极管类型的判别： 三极管只有两种类型，即PNP型和NPN型。判别时只要知道基极是P型材料还N型材料即可。当用指针型多用电表R×1k挡时，注意由万用电表欧姆挡的等效电路可知，红表笔所连接的是表内电池的负极，黑表笔则连接着表内电池的正极。如果黑表笔接基极时导通，则说明三极管的基极为P型材料，三极管即为NPN型。如果红表笔接基极导通，则说明三极管基极为N型材料，三极管即为PNP型。用数字型电表测试时，由于原理的原因，红黑表笔相反。找出了基极b，另外两个电极哪个是集电极c，哪个是发射极e呢?这时我们可以用测穿透电流ICEO的方法确定集电极c和发射极e。对于NPN型三极管，

20、用万用电表的黑、红表笔颠倒测量两极间的正、反向电阻Rce和Rec，虽然两次测量中万用表指针偏转角度都很小，但仔细观察，总会有一次偏转角度稍大，此时电流的流向一定是：黑表笔c极b极e极红表笔，电流流向正好与三极管符号中的箭头方向一致(“顺箭头”)，所以此时黑表笔所接的一定是集电极c，红表笔所接的一定是发射极e。 对于PNP型的三极管，道理也类似于NPN型，其电流流向一定是：黑表笔e极b极c极红表笔，其电流流向也与三极管符号中的箭头方向一致，所以此时黑表笔所接的一定是发射极e，红表笔所接的一定是集电极c。3.1.3 场效应管的认识 场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点，因而也被广泛应用于各种

21、电子设备中。尤其用场效管做整个电子设备的输入级，可以获得一般晶体管很难达到的性能。 场效应管分成结型和绝缘栅型两大类，其控制原理都是一样的。场效应管与晶体管的比较：场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。 场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。有些场效应管的源极和漏极可以互换使用，栅压也可正可负，灵活性比晶体管好。 场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把

22、很多场效应管集成在一块硅片上，因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。3.2元件清单 在综合考虑之后，采用方案一，在买元件之前，列出元件清单如下 1/4W的金属膜电阻器，阻值为47K，10K，1M，27K，470各五个； 阻值为5K的电位器两个； 瓷片电容10个，分别为2200pf,0.1uf,1000pf,47pf,18pf各两个； S9013型硅NPN三极管和S9018型硅NPN高频晶体管各两个； 音乐芯片一片； 直径为0.5mm的漆包线和1m的软细导线； 开关两个； 焊锡，电路板等。 由于考虑到感应式触发电极价位问题及与场效应管一起实际效果问题，选择用一个开关代替触发控制部分。3

23、.3 焊接前准备工作 焊接前，需要找到芯片及一些元件的资料。本应该在焊接之前进行元件测量，但由于条件限制，无法实施。在假设各元件均正常的情况下进行。3.3.1 布局先观察电路图，考虑如何布局，考虑到高频引进的干扰对结果影响很大，布局要尽量将散热与尽可能少引入干扰结合起来考虑。3.3.2 烙铁使用注意焊接过程中要注意： 焊锡之前应该先插上电烙铁的插头，给电烙铁加热；焊接时，焊锡与电路板、电烙铁与电路板的夹角最好成45度，这样焊锡与电烙铁夹角成90度；焊接时，焊锡与电烙铁接触时间不要太长，以免焊锡过多或是造成漏锡；也不要过短，以免造成虚焊；元件的腿尽量要直，而且不要伸出太长，以1毫米为好，多余的可

24、以剪掉；焊完时，焊锡最好呈圆滑的圆锥状，而且还要有金属光泽。3.3.3 元件装焊注意元器件装焊顺序依次为：电阻器、电容器、二极管、三极管、集成电路、大功率管，其它元器件为先小后大。对元器件焊接要求如下电阻器焊接 按图将电阻器准确装人规定位置。要求标记向上，字向一致。装完同一种规格后再装另一种规格，尽量使电阻器的高低一致。焊完后将露在印制电路板表面多余引脚齐根剪去。电容器焊接 将电容器按图装人规定位置，并注意有极性电容器其 “ ” 与 “ ” 极不能接错，电容器上的标记方向要易看可见。先装玻璃釉电容器、有机介质电容器、瓷介电容器，最后装电解电容器。二极管的焊接 二极管焊接要注意以下几点：第一，注

25、意阳极阴极的极性，不能装错；第二，型号标记要易看可见；第三，焊接立式二极管时，对最短引线焊接时间不能超过 2S 。三极管焊接 注意 e 、 b 、 c 三引线位置插接正确；焊接时间尽可能短，焊接时用镊子夹住引线脚，以利散热。焊接大功率三极管时，若需加装散热片，应将接触面平整、打磨光滑后再紧固，若要求加垫绝缘薄膜时，切勿忘记加薄膜。管脚与电路板上需连接时，要用塑料导线。对于电容器、二极管、三极管露在印制电路板面上多余引脚均需齐根剪去。拆焊的方法 在调试、维修过程中，或由于焊接错误对元器件进行更换时就需拆焊。拆焊方法不当，往往会造成元器件的损坏、印制导线的断裂或焊盘的脱落。良好的拆焊技术，能保证调

26、试、维修工作顺利进行，避免由于更换器件不得法而增加产品故障率。4 实物制作由于对于焊接比较生疏，焊接工具和环境也很简陋，这个电路元件比较少，而且线路比较简单，但焊了三次，才差强人意,以后要多动手！焊接的电路板如图11和图12 图11 焊接电路板 图12 焊接电路板 焊接过程中要注意焊接技巧，焊接完成后仔细检查了线路板有无虚焊，电路连接是否有误，可以用万用表帮助检测。 5 心得体会高频这门课不好学，课程设计更不好做。但似乎有价值的东西都具有这样的特点，不容易得到。高频知识为很多方面的实践制作提供了技术理论支持，如果仅仅只是纸上谈兵的话，对高频很难有比较正确深刻的理解。技术活，还是要付出，才会有收

27、获！我已经大三了，作为通信专业的学生，硬件和软件都没有进行足够的训练，只参加过一个设计制作，这样真的可以说是既辜负了很多人对我对我们大学生的期待，也已经远远偏离了当初我们进大学时的初衷。这也不能把责任推向谁。责任只在自己身上，与教育体制没多大关系，这次的高频课设更让我认识到我已经有很多训练没有做了。焊接技术很差，当然一件事的成功是因为各方面的因素都具备了，一切条件都有利于你的成功，这次比较糟糕。在找主观因素时，客观因素也还是存在的。焊接环境很简陋，在宿舍；工具，一个做电工实习时的烙铁，没有买助焊剂，没有吸锡器，电路板本以为以前的一块通用板可以用，结果发现上面的铜很都已经被磨掉了，另一块通用版由于是那种有“等势点”的板子，焊时，由于经验不足，尽管研究了很久怎么布局，最后还是出现一些缺陷。主要还是我焊的东西比较少，对焊接的技术没掌握好，焊出来的东西很难看！感觉自己很差劲，需要加倍努力。这次让我再次意识到我的基本功存在很大问题，软件方面也是，虽然每门语言，汇编，C，C+入门都比较顺利，比较快，但自己却没有进行多少