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简易红外音频传输电路

在本项目中，我将向你讲解如何设计一个简易红外（IR）音频传输电路，用于无线传输音频信号。该 IR 音频链路能够在短距离内传输音频信号。要传输的音频信号施加在发射端的晶体管基极。在接收端连接一个 8Ω 扬声器或耳机，用于听取传输的信号。

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1. 引言​

无线音频是一个技术先进的领域，其中蓝牙和射频（RF）通信是主要技术（尽管大多数商用音频设备使用蓝牙）。与现有技术相比，设计一个简易的 IR 音频传输电路可能并不具备实际优势，但它可以作为一个关于无线音频传输的学习案例。

不具备优势的原因在于，与蓝牙不同，IR 是视距通信，即发射端和接收端必须始终相对且无障碍物。并且，其传输距离可能远不如典型蓝牙无线音频。

尽管如此，为了学习理解，我们将使用易于获得的元件设计一个简易 IR 音频链路电路。

2. 简易红外音频发射与接收电路原理​

本电路的主要原理是红外通信。红外（IR）仅用于低距离的视距通信。在电磁谱中，红外线的波长长于可见光波长。红外线人眼不可见，但可以通过数码相机观察到。

典型的 IR 通信系统包括红外光源，例如具有特定波长的红外激光器或 LED。红外通信的传输介质可以是真空、大气或光纤。最后，在 IR 通信中，为检测红外光，我们使用光电二极管或光电晶体管。

这些探测器输出的信号非常小，可能无法驱动扬声器，因此我们使用简单放大器对信号进行放大。经过放大后的信号可以驱动扬声器。

3. IR 音频发射与接收电路图​

电路图如下所示：

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4. 电路元件​

发射端​

  • 9V 电池
  • 电阻 – 1kΩ × 2
  • 红外发射器（IR LED） × 2
  • BC548 NPN 晶体管
  • 连接线
  • 面包板

接收端​

  • 光电二极管
  • 电阻 – 100kΩ
  • 电位器 – 100kΩ
  • 电容 – 0.1µF × 2, 10µF, 47µF
  • LM386 音频放大器
  • 连接线
  • 8Ω 扬声器
  • 9V 电池
  • 面包板
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5. 电路设计​

IR 音频链路电路分为两部分：发射端和接收端。发射端由 9V 电池供电，音频信号输入通过 1kΩ 电阻施加在晶体管 Q1 的基极。

晶体管 Q1 用于驱动 IR LED D1 和 D2，输入音频信号被调制为红外信号并发射出去。

接收到的红外信号由光电二极管接收，音频信号被转换为电信号并传递到 LM386。

LM386 是一款简单的音频功率放大器 IC，最大输出功率约为 1W，可驱动 4Ω 或 8Ω 扬声器。在本电路中，使用了一个 8Ω 小型扬声器。

发射端和接收端都使用 9V 电池供电。接收端也可使用光电晶体管，例如 BPW77NA、BPW85、PNA1605F 或 PNZ154。

注意：若使用光电晶体管，接收端电路会有所变化。

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6. 使用方法​

  1. 按照电路图分别连接发射端和接收端
  2. 使用两块 9V 电池为发射端和接收端供电
  3. 在 LM386 音频放大器输出端连接 8Ω 扬声器
  4. 确保发射端和接收端距离小于 30cm
  5. 使用手机或音乐播放器向发射端施加音频信号，即可通过扬声器听到声音
  6. 断开发射端和接收端的电池

7. 应用​

  • 用于音频通信，将音频信号从一处传输到另一处
  • 用于短距离通信

8. 限制​

  • 该 IR 音频链路仅适用于短距离
  • 电路实用性有限，存在噪声问题，可能需要修改以提高效率