语音信号的无线光发送和接收

由天下分享时间：2024/12/3 14:55:29 加入收藏我要投稿点赞

一、设计题目

1.设计语音光无线发送电路 2.设计语音光接收电路

3.设计语音接收放大电路二、设计要求

1.将由麦克风输入的语音信号通过光电调制电路调制到可见光上，然后通过无线传输到接收端，经过光电解调之后，恢复为语音信号，并能通过喇叭还原出原来的声音。

2.性能参数要求：要求噪声小，无失真；信号源可为音乐或语音。三、分析设计

1.系统工作原理

电源驱动麦克风，说话时产生的振动改变麦克风的电阻，实现语音信号的产生。由于隔掉直流后的信号很小，所以通过前级放大电路，将放大后的信号用以驱动LED发光。通过硅光电池接收光，将光信号转换成电信号。同样由于接收到的电信号很弱，通过后级放大电路滤噪放大，得到较强的交流信号，驱动喇叭放出还原后的语音信号，从而实现语音信号到光信号的转换。系统框图如下所示：

无失真的声音信号 MIC语音输入放大电路光电驱动电路光接收电路功率放大

2.模块分解

（1）语音发送电路设计

语音信号经过麦克风转化成相应的电信号，经过C1把直流信号隔离掉，再经过R2、R5、C2进行低通滤波，将高频噪声滤掉。这个时候出来的语音信号有点小，我们便在其后用一个运算放大器进行语音信号的初级放大。电路图如下：

VCC12VVCCR12kΩV11C11uF2R247kΩ3R310kΩC21.0uF0OPAMP_3T_BASICLED14R447kΩU15C41uF61 Vrms 60 Hz 0° 0R5560Ω0XSC1Ext Trig+_A+_+B_0仿真结果如下:

（2）电光转换电路设计

经过初级放大的语音信号大概为Vpp=500mv。该信号经过一个典型的三极管共发射极电路进行电压和电流的放大。放大后经过一个典型的电压跟随器进行前后级的耦合。此时的信号已经满足我们的要求，电流在30mA到100mA变化。但是经过实验验证，此时三极管的工作功率过大，非常容易烧坏。所以，我们后续经过三个并排的电压跟随器，进行分流，这样每一个三极管经过的电流都不会太大，对后续电路影响微乎其微。然后，30mA到100mA的电流信号通过发光二极管（我们用的发光二极管为高亮白色发光二极管，一般运用在手电筒上面，这样光信号的发射有效距离大大增加）抓转化成光信号发送出去。电路图如下：

VCC16VR26.8kΩ 8Q19R3750 |? 2N57693R4510 |? 06LED131mA-128mAR65.1kΩ Q2C272N5769Q3Q4Q5+VCCR17.5k|? XSC1AB+Ext Trig_1V10.215 Vrms 10kHz 0° XBP1INOUT10uF0R551Ω0

_C110uF22N57692N57692N57695+_

仿真结果如下： 1.波形显示：

可以看出输出波形良好，无失真。 2.频率响应：

经过验证，该系统在信号为10Hz到700MHz下均能达到良好的放大，声音信号一般为20Hz到20Khz，所以该系统对于声音信号有着良好的响应。

（3）光电转换电路设计

光信号由硅光电池接收，和一个电阻串联转化成相应的电信号。但是此时的电信号非常小。经过两级放大，放大到Vpp=1V左右。电路图如下：

仿真结果如下: 1.波形显示：