雙工對(duì)講機(jī)設(shè)計(jì)

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1、雙工對(duì)講機(jī)設(shè)計(jì)四線線路對(duì)講機(jī)，不需要雙刀雙擲開關(guān)，就可在A至B和B至A兩個(gè)方向上同時(shí)進(jìn)行信息的傳輸。其工作過程如圖3所示。A方利用聲音傳感器MICA將語音轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后經(jīng)音頻功率放大器A把電信號(hào)傳送至B方，揚(yáng)聲器B將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲音信號(hào)使B方得以接收。與此同時(shí)，B方可利用MICB將語音信號(hào)傳送給音頻功率放大器B,再由揚(yáng)聲器A輸出。采用此傳輸方式的對(duì)講機(jī)，稱為全雙工對(duì)講機(jī)。運(yùn)用全雙工通信方式可以使信息的傳輸速度提高一倍，但通信所需的碩件資源增加了兒倍。這是由于雙方向的通信通路在任何時(shí)刻都是導(dǎo)通的，則在A方講話時(shí)，信息在經(jīng)音頻功放A傳輸給揚(yáng)聲器B時(shí)，也經(jīng)MICB和音頻功放B傳輸回?fù)P聲器

2、A,整個(gè)對(duì)講系統(tǒng)形成了一個(gè)閉環(huán)的正反饋，使之不能正常工作。此現(xiàn)象稱為側(cè)音。為防止側(cè)音的岀現(xiàn)，在每一通信通路中需增加一套消側(cè)音電路。所謂半雙工對(duì)講機(jī)，是以二線線路對(duì)講機(jī)為基礎(chǔ)，允許AB雙方交替地而不同時(shí)地傳輸信息。這也稱作分時(shí)雙工傳輸方式。其通信過程見圖4。這里用通信倒向控制電路和兩個(gè)受控單刀單擲倒向開關(guān)代替了單工對(duì)講機(jī)中的雙刀雙擲開關(guān)，用于實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換信息傳輸方向的自動(dòng)控制。A方利用MIC將語音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，分成兩路，一路送往倒向控制電路，另一路經(jīng)倒向開關(guān)電路K、送往音頻功率放大器A。倒向控制電路在電信號(hào)的控制下，使常斷開關(guān)K*閉合，常通開關(guān)KB打開，從而使語音信息傳輸?shù)紹方。只有在A

3、方不講話時(shí)，倒向控制電路因得不到應(yīng)有的電信號(hào)，故常斷開關(guān)K、和常通開關(guān)K。保持原有狀態(tài)，B方才可以將語音信息經(jīng)音頻功率放大器B傳輸給A方。因?yàn)樵谌魏螘r(shí)刻，開關(guān)K.4和KB的狀態(tài)都不相同，因此在任何時(shí)刻，整個(gè)對(duì)講系統(tǒng)只允許信息單方向傳輸，從而從根本上解決了雙工對(duì)講時(shí)易產(chǎn)生的側(cè)音干擾現(xiàn)象，節(jié)省了大量的系統(tǒng)碩件資源。2倒向控制電路實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)狀態(tài)各異的倒向開關(guān)的控制，最理想的是利用同時(shí)具有兩個(gè)狀態(tài)各異的信號(hào)輸出的觸發(fā)器。原理電路見圖5}A方的語咅信號(hào)被MIC拾取后經(jīng)前級(jí)放大器A放大。施密特反相器完成將前級(jí)放大器A輸岀的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，從而控制單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進(jìn)人暫態(tài)的作用。施密特反相器可以

4、將上升或下降速度緩慢的模擬信號(hào)整形為邊沿陡峭的數(shù)字式矩形波。圖6示出了它的邏輯符號(hào)和電壓傳輸特性。當(dāng)輸入電壓U;由低向高變化超過正門限電壓UT.吋，通過電路內(nèi)部的正反饋過程，輸岀電壓U。會(huì)迅速由高電平U,變?yōu)榈碗娖経}。當(dāng)輸人電壓U,由高向低變化低于負(fù)門限電壓UT時(shí)，則正反饋過程又使輸出電壓U。迅速由低電平Uo}變?yōu)楦唠娖経oIIo輸人回差電壓△U,}UT,-UT_}0,體現(xiàn)了電路的抗干擾能力。選用CD40106施密特反相器，VDD為12V時(shí)，它的UT*約為6V。而在A方不講話時(shí)，前級(jí)放大器的靜態(tài)輸出電壓U,3：也為6V,已接近了正門限電壓。為了防止反相器誤動(dòng)作，進(jìn)一步提高它的抗干擾能

5、力，應(yīng)引人分壓電阻R:和也。于是，反相器的靜態(tài)輸人電壓U二等于(RZ/(R,+RZ))U_4,,小于UT十，保證了反相器的靜態(tài)輸出為高電平。只有在A方語音信號(hào)達(dá)到一定強(qiáng)度以后，反相器的狀態(tài)才可由高電平變?yōu)榈碗娖?。一旦語咅信號(hào)停止，它將恢復(fù)輸岀高電平。顯然，R：越小，反相器的抗干擾能力越強(qiáng)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用于將隨間歇的語咅信號(hào)而呈脈沖波的反相器輸出連續(xù)起來，從而使倒向開關(guān)K.a連續(xù)導(dǎo)通，防止失咅現(xiàn)象。CD4098單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器恰恰具有可用連續(xù)脈沖觸發(fā)的特點(diǎn)，其邏輯功能示于表1中。這里選擇的是下降沿連續(xù)觸發(fā)方式。調(diào)節(jié)外接電阻R和電容C的值，使觸發(fā)器輸出的暫態(tài)脈寬T,略大于輸入信號(hào)的最大周期，則

6、可以得到如圖7所示的輸岀波形。只有在A方講話期間，Q端輸出高電平，否則令為高電平輸出，B方可向A方傳輸信息，符合設(shè)計(jì)要求。為了防止半雙工通信發(fā)生失咅，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的暫態(tài)時(shí)間T;取0.Ss較宜:控制T、的長(zhǎng)短，不僅與外接阻容R,C的值有關(guān)，而且與電源電壓'DD的值有關(guān)?？紤]降低功耗，可選取較大的電阻值。實(shí)驗(yàn)表明，VDD為12V吋，C選0.1vF漏電較小的獨(dú)石電容，R選10MS｝可變電阻即可實(shí)現(xiàn)無失咅通信。3倒向開關(guān)屯路方案把單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器兩個(gè)互補(bǔ)的輸出信號(hào)Q和Q分別作為開關(guān)K、和KB的選通信號(hào)，使K.a.Ko分吋導(dǎo)通，就可以實(shí)現(xiàn)半雙工對(duì)講機(jī)自動(dòng)倒換信息傳輸方向的功能。一個(gè)性能良好的開

7、關(guān)，要求導(dǎo)通時(shí)開關(guān)的導(dǎo)通電阻為零，可視為短路，斷開吋開關(guān)的截止電阻為無窮大，可視為開路,口開關(guān)改變狀態(tài)吋的速度盡可能地高。還要求開關(guān)在用于傳輸模擬信號(hào)時(shí)線性度好，不存在被傳輸信號(hào)的失真?？捎糜谇凹?jí)放大與功率放大間導(dǎo)通與阻斷的選通開關(guān)電路，方案很多。無觸點(diǎn)的電子開關(guān)具有動(dòng)作速度快，可靠性好，功耗低，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于自控系統(tǒng)屮。此處僅舉兩例：3.1模擬電子開關(guān)由模擬電子開關(guān)實(shí)現(xiàn)倒向控制的半雙工對(duì)講機(jī)原理電路見圖0JCD4066雙向模擬開關(guān)在