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紅外無(wú)線(xiàn)耳機(jī)電路板設(shè)計(jì)
紅外無(wú)線(xiàn)耳機(jī)，由紅外發(fā)射機(jī)和耳機(jī)構(gòu)成，其特征在于耳機(jī)連接設(shè)置有紅外接收機(jī)，紅外發(fā)射機(jī)將聲音信號(hào)向外部空間信號(hào)傳播，紅外接收機(jī)從外部空間中采集接收到聲音信號(hào)，并將聲音信號(hào)傳遞給耳機(jī)，由耳機(jī)將聲音還原。平時(shí)收看電視節(jié)目或播放碟片時(shí)，為避免干擾他人休息通常改用耳機(jī)聽(tīng)音，此時(shí)若用導(dǎo)線(xiàn)將耳機(jī)連接至電視機(jī)，不但不雅觀，而且影響人的活動(dòng)。因此采用本文紅所設(shè)計(jì)的外線(xiàn)無(wú)線(xiàn)耳機(jī)即可避免上述弊端。
一、紅外線(xiàn)技術(shù)及工作原理
人的眼睛能看到的可見(jiàn)光按波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。其中紅光的波長(zhǎng)范圍為0.62～0.76μm；紫光的波長(zhǎng)范圍為0.38～0.46μm。比紫光波長(zhǎng)還短的光叫紫外線(xiàn)，比紅光波長(zhǎng)還長(zhǎng)的光叫紅外線(xiàn)。
紅外線(xiàn)遙控就是利用波長(zhǎng)為0.76～1.5μm之間的近紅外線(xiàn)來(lái)傳送控制信號(hào)的。常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管，由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它便發(fā)出的是紅外線(xiàn)而不是可見(jiàn)光。接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。在實(shí)際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度[1]。
二、紅外無(wú)線(xiàn)耳機(jī)電路設(shè)計(jì)
紅外無(wú)線(xiàn)耳機(jī)系統(tǒng)將從音響設(shè)備得到的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)變成被音頻信號(hào)調(diào)制的紅外信號(hào)，通過(guò)紅外信號(hào)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)傳輸。再將得到的紅外信號(hào)解調(diào)成音頻信號(hào)，通過(guò)電聲器件耳機(jī)將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成人耳聽(tīng)得清的聲音信號(hào)。紅外無(wú)線(xiàn)耳機(jī)系統(tǒng)由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)兩部分組成。圖1為原理設(shè)計(jì)框圖。圖2為發(fā)射機(jī)電路圖，實(shí)現(xiàn)將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成被音頻信號(hào)調(diào)制的紅外信號(hào)。圖3為接收機(jī)電路圖，把接收被音頻信號(hào)調(diào)幅的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換為音頻信號(hào)。
2.1紅外發(fā)射機(jī)電路
發(fā)射電路如圖2所示，它包含脈沖調(diào)制、電流放大及紅外線(xiàn)發(fā)射等部分電路。由鎖相環(huán)CD4060構(gòu)成的壓控振蕩器（VCO）是發(fā)射器的核心；當(dāng)伴音信號(hào)加在圖2中的A點(diǎn)時(shí)，VCO的輸出端會(huì)產(chǎn)生一組振蕩頻率隨音頻信號(hào)的幅度大小同步改變的調(diào)頻信號(hào)，經(jīng)紅外發(fā)光管轉(zhuǎn)變?yōu)榧t外調(diào)頻信號(hào)發(fā)送出去[2]。圖2中的三極管VT1與VT2用來(lái)驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光管，如果沒(méi)有相同型號(hào)，也可用常見(jiàn)的C1815或9014代替，但管子的β值最好取得偏大一點(diǎn)。接收器由光電轉(zhuǎn)換、脈沖放大、頻率解調(diào)及音頻放大四部分組成，接收器電路如圖3所示。經(jīng)調(diào)制的紅外信號(hào)首先被紅外光敏管接收并轉(zhuǎn)換為調(diào)頻電信號(hào)，經(jīng)過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管2SK117預(yù)放大，μPC1373H選頻、放大后再由CD4046構(gòu)成的鑒相電路解調(diào)并還原為音頻信號(hào)。
2.2紅外接收機(jī)電路
接收與發(fā)射電路中兩只CD4046的中心頻率均為45 kHz，故R7與R17、R8與R18、C4與C24的參數(shù)必須嚴(yán)格對(duì)應(yīng)相等。驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光管的三極管VT1與VT2均工作在放大狀態(tài)，其Vbe約0.6 V；VT1與VT2也可用9013替換，但管子的β應(yīng)大于100。發(fā)射電路的電源在圖中沒(méi)有標(biāo)出，制作時(shí)可用LM7806穩(wěn)壓后獲得[3]。每只紅外發(fā)光管的正向壓降均為1.15 V，發(fā)射功率都小于100 mW，將三只紅外管進(jìn)行串聯(lián)的目的在于提高紅外線(xiàn)的發(fā)射功率。此外，由于紅外發(fā)光管的輻射角度有限，因此在設(shè)計(jì)電路板時(shí)需將三只管子錯(cuò)開(kāi)45°排列。紅外光敏管只有被加上合適的反向電壓才能正常工作，因此在電路安裝時(shí)必須注意檢查紅外光敏管在電路中是否反接[4]。接收電路采用電池供電，對(duì)功放TDA2822M進(jìn)行橋接正是為了降低整機(jī)功耗。電感L10可在工字形中周骨架上用φ0.06的漆包線(xiàn)密繞150匝后裝上磁帽及屏蔽罩制得。紅外發(fā)光管與紅外光敏管容易損壞，它們的具體參數(shù)如表1所示。
紅外無(wú)線(xiàn)耳機(jī)的發(fā)射器不需要調(diào)整即可正常工作。在對(duì)接收器進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，我們可先把彩電遙控板對(duì)準(zhǔn)接收器并隨意按下任一鍵，監(jiān)聽(tīng)耳機(jī)中是否有響亮的“嘟嘟”聲；然后再把接收器對(duì)準(zhǔn)發(fā)射器，用無(wú)感螺絲刀反復(fù)調(diào)節(jié)電感L10中磁帽的位置，直到伴音信號(hào)清晰宏亮而噪聲最小時(shí)用高頻蠟將磁帽固定，調(diào)試即告完成。如果感覺(jué)耳機(jī)中的伴音干澀、音質(zhì)不佳時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整阻尼電阻R16的阻值；如果接收器的頻帶過(guò)窄，可以將R7與R17分別開(kāi)路試試。
總結(jié)
本文介紹一種應(yīng)用紅外技術(shù)制作而成，采用幅度調(diào)制方式，用紅外線(xiàn)來(lái)傳送音頻信號(hào)的調(diào)幅紅外無(wú)線(xiàn)耳機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有供電方式多樣，傳輸距離接近10 m，音質(zhì)較好，紅外信號(hào)基本不受電磁干擾，性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn)。電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，使用方便，在使用音響設(shè)備時(shí)，為不影響他人學(xué)習(xí)和休息，可采用這種無(wú)線(xiàn)耳機(jī)收聽(tīng)。
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