基于pwm技术的红外语音通信系统设计

《基于pwm技术的红外语音通信系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于PWM技术的红外语音通信系统设计

2、第1摘要：针对近距离通信在各种家庭智能电器中的应用及需求，提出了一种采用脉宽调制技术对语音信号进行红外近距离通信的设计方法，剖析了这种方案的硬件设计原理以及在数据收发过程中的一些问题，同时给出了系统设计的实现方法。关键词：P；红外传输；语音通信；TL4941引言尽管现在有了近距离无线通讯的蓝牙技术，但是红外通讯技术以其低廉的成本和广泛的兼容性优势，势必会在将来很长一段时间内在近距离的无线数据通讯领域扮演重要的角色。目前，红外技术已广泛应用在遥控和传输设备等方面。　　普通的红外管很难

3、对模拟信号作线性处理（即不能直接放大传输），但若结合P技术就能把模拟量通过数字形式可靠的传输。该红外语音通讯系统适用于高楼之间、运动场、会议厅、多媒体设备等短距离通讯场合，与无线电技术相比，该技术制作简单、成本低、系统稳定、可靠性强，并且有更高的经济性和实用性，因此具有广阔的应用前景。2方案设计图1所示是一个基于红外语音通讯系统的原理框图，语音信号经脉宽调制后由红外发射器送出，再经接收器接收以将信号滤波还原。脉宽调制模块采用专用的P控制器TL494。使用该集成电路可使系统结构更简洁，并可获得更优良的工作性能，同时还可提

4、高系统的抗干扰能力和可靠性。由于TL494产生的锯齿波（载波）为单极性，它只能调制正电位以上的信号，故必须用全波整流的方式使信号完全调制。为提高效率，可以将接收器接收到的P波形通过开关管桥式电路来驱动。500)this.style.ouseg(this)">　　该方案中由于采用了桥式驱动电路，开关管始终处于截止和饱和两种状态，因此具有功耗小，效率高的优点。但由于电路中的门控制信号受到比较器的精度影响而存在有迟滞现象，因而容易导致声音失真，且开关管处于高频工作时易产生EMI干扰，这对整个电路有不良的影响。　　为解决上述问

5、题，在系统设计时，可在信号的预处理单元对语音信号进行偏置和放大，以使其全部处在正电位以上。在解调单元，可以把P波形直接放大、滤波、隔直处理以恢复为原语音信号。然后在后级电路中再选用音频功放集成块对声音作进一步放大。该方案省去了复杂的开关管驱动单元，因而电路比较简洁，且调试方便，虽效率略低，但具有抗干扰性、可靠性强、成本低等优点。3硬件电路设计3．1前置电路　　图2所示是该系统的原理电路。其中前置电路的主要作用是对语音信号作采集、放大和偏置处理，使其有利于进一步调制。　　当TL494在＋15V电源工作时，产生的峰值典型值

6、为3V。根据P调制原理，调制信号必须保持在载波信号峰值以内才能取得较好的效果。因此，可将偏置电压设计为1．2V，放大倍数设计为1～10倍可调（主要是方便调试），以保证输出信号处在0～3V以内。　500)this.style.ouseg(this)">　　由于驻极话筒允许的最大电流在10mA内，因此，在采用＋5V电源供电时，电阻R1可在1kΩ～10kΩ之间选择。电容C1主要用来耦合声音信号，可选在10μF左右。　　同相放大器的作用是适当放大音频信号，因为如果放大倍数过大，则可能会使部分信号（峰值超过＋5V的信号）无法得到

7、调制；而放大倍数太小，则会使调制后的P波形基本成等间距，这样再经滤波还原后，波形失真可能较大。　　一般在说话时，话筒采集到的声音信号的平均峰值约为200mV，所以，最好将放大倍数设计在10倍以内可调，一般取R3为10kΩ，Rf（即R5532构成的最后一级阻抗变换电路可用来实现和TL494的阻抗匹配。其中R5用以限流，R6可用于改善传输特性，其值均可取20kΩ。3．2脉宽调制　　该单元采用专用P控制器TL494对语音信号进行调制。　　TL494内部集成了一个振荡器、一个触发器、两个比较器（死区时间和P比较器）以及两个误差

8、放大器。产生的锯齿波频率fosc由5脚、6脚的外接电容CT和电阻RT确定。其中RT和CT的典型取值范围为：RT＝5～100kΩ，CT＝0．001～0．1μF。　　考虑到红外管的频率特性，通常取定载波频率为100kHz左右，现取CT＝0．001μF，则RT应为11kΩ。3．3发射、接收单元设计　　为提高红外发射管的发射功率，设计时应尽量增大驱动电流，普通红外发射管的额定工作电流可达数百毫安。因此，该系统中的发射电路和接收电路都是用三极管构成的简单开关电路，三极管选用8550和9018的原因是其频率特性较好。滤波电路采用L

9、C无源滤波器，其低通频率上限为20．8kHz。选择电容的大小与通频带和波形的光滑程度有关。通过综合考虑并经实际测试表明，采用上述参数设计时，其波形输出情况最佳。3．4功率放大部分　　功率放大单元采用常见的集成音频功率放大器LM2822对音频信号进行功率放大，各参数设计都均可按照其典型应用电路来进行选择。应注意的是，在输入端必须加上