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

2、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3.1 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 LED2接收发光电路使用的有光电二极管LED1在本电路的设计中，共使用了三个三极管， 分别为VT1、VT2 VT3,选用的型号均为NPN型BC548型三极管， 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 LED2接收到红外光信号后，贝U红外光信号将经过C4电容进行耦合，然后加到由VT3与VT2组成的两级交流放大器进行放大，而 放大后的信号将从VT2管集电极输出，而

3、放大后的信号将再次经 过C2电容进行耦合，然后加到由VD1VD2和C1组成的整流滤波 电路以后，用得到的直流电压来控制电子开关 VT1的状态。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

4、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

5、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。 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，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：硅光电一援许(a)电路符号图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

6、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 1KQ档测量，光电二极管正向电阻约 10KQ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 1KQ以下，贝U管子是好的，若反向电阻为无穷或零，贝U管子是坏 的。5.2 三极管的放大作用与选用红

7、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：1CH樂电起llkBP基区E 1|£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B倍，即电流变化被放大了B倍，所以我 们把B叫做三极管的放大倍数（B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

8、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

9、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

10、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

11、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。减小脉动直流流成分，使之变成较

12、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

13、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

14、表现的很积极很活跃， 各个小组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，小平， 王辉.电路基础第三版 . ：电子科技大 学.2008.82 江晓安，董秀峰.模拟电子技术第三版 . ：电子科技大学 .2008.33 明义.电子技术课程设计实用教程第三版 . ：东南大学 .2009.4 吴云.典型电子电路160例.：化学工业.20104184186.5 马文蔚，周雨青 . 物理学教程第二版 . 高等教育.2006.11附录 1：总体电路原理图序号名