由功放塊LM386構成的紅外耳機電路的設計

張琳 劉億文 曹義 邢玉秀

【摘要】紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，由英國科學家赫歇爾于1800年發現，又稱為紅外熱輻射，他將太陽光用三棱鏡分解開，在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計，試圖測量各種顏色的光的加熱效應。結果發現，位于紅光外側的那支溫度計升溫最快。因此得到結論：太陽光譜中，紅光的外側必定存在看不見的光線，這就是紅外線。也可以當作傳輸之媒介。此設計是通過利用功放模塊LM386組成的無線耳機裝置，通過利用紅外線發光二極管和紅外線接收管的共同作用之下，實現紅外線的無線傳輸功能，從而達到無線耳機的作用。

1.總體的設計方案

1.1 設計思想

在日常的生活當中，我們都希望上能夠用上簡單實用的工具來是我們的生活變得更加簡單，實際生活中用到的耳機大多數是有線的，受到了耳機線的制約，在日常生活當中使用起來難免會有些不方便。利用紅外線來改善這種狀況，不僅能夠使耳機擺脫線路的困擾，在距離上實現了無線傳輸的功能，使我們的生活變得簡單。

1.2 方案的確立

發射端和接收端的選定，采用紅外線發光二極管和紅外接收二極管。目前大量使用的紅外發光二極管發出的紅外線波長為940nm左右，紅外線的特點是不影響周邊環境、不干擾其它電器設備。電路調試簡單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調試即可投入工作。而且在家里面大多數是利用其紅外無線傳輸功能，現在紅外遙控在家用電器、室內近距離（小于10米）遙控中得到了廣泛的應用。由于紅外發光二極管的發射功率一般都較小（100mW左右），所以紅外接收二極管接收到的信號比較微弱。紅外發射端是用紅外線來傳送控制信號的，它的特點是有方向性、不能有阻擋、距離一般不超過7米、不受電磁干擾，電視機遙控器就是利用紅外線。功放器件的選取，采用LM386，因為它是低損耗電源所設計的功率放大器集成電路，設計簡單，在實際電路當中易于實現其功能，且現象明顯的特點。

1.3 總的設計原理

紅外耳機的基本工作原理是：發射端發出紅外線，將電信號轉換成光信號發射出去，再由接收端將光信號轉換為電信號，再經過由三極管和電容等組成的自動電平控制電路，將音頻的電信號穩定的輸入到功放模塊中，最后由模塊驅動耳機發聲。

2.驅動模塊介紹

LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、更新內鏈增益可調整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優點的功率放大器，廣泛應用于錄音機和收音機之中。LM386是美國國家半導體公司生產的音頻功率放大器，主要應用于低電壓消費類產品。為使外圍元件最少，電壓增益內置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調為任意值，直至200。輸入端以地位參考，同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半，在6V電源電壓下，它的靜態功耗僅為24mW，使得LM386特別適用于電池供電的場合。LM386的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。

3.紅外接收和發射模塊

3.1 紅外線接收二極管

紅外接收二極管能很好地接收紅外發光二極管發射的波長為94Onm的紅外光信號，而對于其他波長的光線則不能接收。因而保證了接收的準確性和靈敏度。紅外接收電路通常由紅外接收二極管與放大電路組成，放大電路通常又由一個集成塊及若干電阻電容等元件組成，并且需要封裝在一個金屬屏蔽盒里，因而電路比較復雜，體積卻很小，還不及一個7805體積大！SFH506-38與RPM-638是一種特殊的紅外接收電路，它將紅外接收管與放大電路集成在一體，體積小（大小與一只中功率三極管相當），密封性好，靈敏度高，并且價格低廉，市場售價只有幾元錢。它僅有三條管腳，分別是電源正極、電源負極以及信號輸出端，其工作電壓在5V左右，只要給它接上電源即是一個完整的紅外接收放大器，使用十分方便。它的主要功能包括放大，選頻，解調幾大部分，要求輸入信號需是已經被調制的信號。經過它的接收放大和解調會在輸出端直接輸出原始的信號。從而使電路達到最簡化！靈敏度和抗干擾性都非常好，可以說是一個接收紅外信號的理想裝置。

3.2 紅外線發光二極管

常用的紅外發光二極管（如SE303.PH303），其外形和發光二極管LED相似，發出紅外光。管壓降約1.4v，工作電流一般小于20mA。為了適應不同的工作電壓，回路中常常串有限流電阻。

發射紅外線去控制相應的受控裝置時，其控制的距離與發射功率成正比。為了增加紅外線的控制距離，紅外發光二極管工作于脈沖狀態，因為脈動光（調制光）的有效傳送距離與脈沖的峰值電流成正比，只需盡量提高峰值Ip，就能增加紅外光的發射距離。提高Ip的方法，是減小脈沖占空比，即壓縮脈沖的寬度T，一些彩電紅外遙控器，其紅外發光管的工作脈沖占空比約為1/3-1/4；一些電器產品紅外遙控器，其占空比是1/10。減小脈沖占空比還可使小功率紅外發光二極管的發射距離大大增加。常見的紅外發光二極管，其功率分為小功率（1mW-10mW）、中功率（20mW-50mW）和大功率（50mW-100mW以上）三大類。要使紅外發光二極管產生調制光，只需在驅動管上加上一定頻率的脈沖電壓。紅外線發射與接收的方式有兩種，其一是直射式，其二是反射式。直射式指發光管和接收管相對安放在發射與受控物的兩端，中間相距一定距離；反射式指發光管與接收管并列一起，平時接收管始終無光照，只在發光管發出的紅外光線遇到反射物時，接收管收到反射回來的紅外光線才工作。

4.結論

本文給出了紅外無線耳機系統的設計原理以及在硬件方面的具體實現。介紹的紅外無線耳機，就能夠克服由于連接線造成的煩惱，使用者可以在2-4m的范圍內使用，而且，通常的情況下，可以接上1-4副耳機同時接聽。本系統的制作采用的是一個紅外無線耳機，接收端和發射端采用獨立的形式，使用時將插頭XP插入電視機、收錄機的耳機插座內，音頻信號通過XP經電容Cl耦合、三極管VTl放大，再由紅外發射二極管VD1和VD2向外發射載有音頻電波的紅外線。

參考文獻

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