一、技術要求

無線耳機連接器借助紅外線，使用脈寬調制（PWM）技術實現單聲道音頻連接，整體頻率響應區間20Hz～12kHz，帶有小量的高音增強（在8kHz.、最大7dB），信噪比約50dB。發送器單元：小型機頂盒，可從電視機、VCR或DVD播送器等接收線路級音頻（可為單聲道或立體聲）。輸入阻抗：47kΩ。

PWM輸出：通過6個紅外LED。有效范圍：約5米。

電源：12VAC或15V～18VDC，額定平均電流約25mA。接收器單元：小的手機盒，應答來自發送器的調制后的紅外光信號，解調為音頻并且驅動一對標準立體聲耳機（2×32Ω阻抗）。電源：4節AA電池（堿性或可充電鎳鎘電池）。額定平均電流：約20mA，給定電池有效工作時間80～100小時或更多。控制方式：本地音量控制和電源開關控制，附加電源/信號指示LED。

二、發送器

1.耳機插口

有些電視機帶有耳機插口，我們就能簡單地配備一組帶有獨立音量控制的立體聲耳機，長的聯線和與電視插口相應的插頭。但很多電視機沒有耳機插座，有一些雖然有插口，但其聯線方式使得插上耳機時，喇叭就不響了。這對于你是很好的，但對于其他人就不好了。另外，通過長長的電線來連接電視機也有其他問題：當你起來休息時可能忘記拔掉電線，或其他人在電視周圍走動時被絆倒。

2.無線耳機發送

使用“無線”耳機，可以通過UHF（超高頻）或紅外線連接。這意味著要在電視上有一個傳送和接收器的機頂盒，加上你手中一個小型好用的驅動耳機的接收器。

當然，紅外連接的無線耳機在商場也可以買到。但一般也有些缺點：主要是接收器一般都裝在成品耳機或頭帶里，所以不能為其他耳機使用。這意味著必須每一個耳機內都裝入接收器。而且在大多數情況下，這些都不是包住耳朵的套筒型耳機，也不帶有任何聲阻尼性能。結論是：你不僅需要一個停止助聽器嘯叫的閥門，還需要能夠允許相當多的聲音很好地進入耳機。

以上就是開發本項目的背后原因，通過組裝這個裝置，你可以獲得最好形式的耳機。而且還有一個額外的優點——它以單聲道工作。對于聽清電視聲音有困難的人來說，立體聲實際上是一種缺點。

這實際上應用在那些紀錄片和運動電影中，那里有很多背景音樂和其他聲音。通過使用左右聲道混合音，我們去掉了大部分那些不，必要的聲音。使得語音更容易辨別。此外我們還應用了少量的高音提升到音頻信號中。這進一步改善了語音的清晰度。使用單聲的另一個額外的優點，就是極大地簡化了線路。

3.工作原理

傳送的方法是簡單有效的。信號基本上使用脈，寬調制（或稱PWM）方式傳送。直接將音頻信號轉換為固定頻率的脈沖流，但脈沖寬度隨著音頻信號的瞬時振幅而變化。借助一個四極低（LM833）大幅度壓低12kHz以上的響應。。這樣做有兩個原因：首先，如果你聽力弱，至少12kHz以上的信號會很少使用，其次，這會阻止在數一模處理（相當于數字采樣）期間所產生量化噪聲。

4.信號采樣

接著，音頻信號被直接饋送到比較器（LM311）的非反向輸入端，在那里與從反向輸入端輸入的90kHz的三角波采樣信號比較。這個90kHz的三角波采樣信號是通過饋送180kHz時鐘脈沖到D型觸發器所產生的。這樣所產生的非常均勻頻率為時鐘一半，即90kHz的方波信號。這個90kHz的方波信號緩沖后經過一個線性積分器，將其轉換成為線性的非常均勻的三角波。

但比較器如何使用90kHz的三角波將音頻信號轉換為PWM流呢？在這里，正弦波代表饋送到正輸入端的音頻信號，高頻三角波代表饋送到比較器負輸入端的采樣信號。工作中，當音頻信號電平高于90kHz采樣信號時，比較器輸出為高電平。反之，當1采樣信號電平高時比較器輸出為低電平。每次波形交叉時出現開關轉換。由此產生的比較器的PWM輸出波形為方波。

注意，比較器輸出的是脈寬變化與音頻信號幅度成正比的90kHz脈沖流。脈沖流的平均值正比于輸入音頻信號的瞬時值。

這個PWM脈沖流被饋送到一個驅動一串紅外發光二極管的PNP開關晶體管。結果，數字化的音頻信號被轉換成紅外光脈沖序列，直接發往接收器單元。

三、接收器

由于PWM脈沖的平均值正比于音頻調制的事實，接收器甚至比發射器更簡單。一個硅PIN光電二極管用來檢測來自發射器的紅外脈沖流。其輸出的電流通過一個電流/電壓（IN）轉換器和提高其電平的放大器級（LM833的另一半）。產生的脈沖波形隨后饋送過限制器級（LM311）以產生整潔，等幅的矩形的脈沖流。

接著，脈沖被饋送通過多級的低通濾波器（LM358.以去除所有的90kHz采樣/調制信號的痕跡。這樣就簡單地分離出由脈沖的平均信號電平所攜帶的音頻信號。

從這里，接收到的音頻通過一個音量控制電位器，最終送到小的音頻放大器（LM386）以驅動耳機。

驅動接收器的電源為四節AA電池，既可以是堿性電池也可以是充電電池。

四、電路說明

1.發送器電路

現在參看發送器的完整電路圖如下圖所示。進線處的立體聲信號通過兩個47kΩ電阻混合在一起，然后由一個半可變電位器VR1設置其電平。產生的單聲道信號隨后饋送到線性放大器級IC1b。放大器增益23倍，由22kΩ和1kΩ負反饋電阻來設置。

180kHz的“雙倍采樣時鐘”信號由IC2b產生，這里一片40938CMOS施密特芯片，一個12kΩ電阻和680pF電容設置了其工作頻率。頻率并不是特別關鍵，為了性能最佳，頻率應在160kHz到200kHz之間（相應的采樣頻率為80到100kHz）。

觸發器IC30用于將時鐘脈沖二分頻，產生均勻的90kHz方波，其第1腳的輸出隨后經過由施密特NAND門IC2a，IC2c，IC2d并聯組成的緩沖器，緩沖器的輸出通過100nF電容耦合送到線性放大器IC4b。

IC4b被接為一個線性積分器，將90kHz方波轉換為同樣頻率的均勻三角波。這個三角波隨后直接饋送到比較器IC5的反向輸入端，去采樣音頻信號并轉換為PWM脈沖流。

IC5的PWM輸出出現其第7腳，用于驅動晶體管Q1（BC328）。再轉而驅動串聯的紅外LED管（LED1～3和LED5～7）。同時LED4（綠色）用于“電源開”指示燈。47Ω電阻串聯到LED串上以限制峰值脈沖電流到大約45mA。整個發射器電路最終平均消耗電流大約25mA。

2.接收器電路

接收器電路如下圖所示。工作中，發送器來的PWM紅外線信號被PIN光電二極管PD19BP1040所）捕獲。這些脈沖被饋送到線性放大器IC1b的反向輸入端（第6腳），其非反向輸入端（第5腳）通過串聯在6V電源線上的兩個22kΩ電阻獲得半電源偏壓（即3V）。工作中它將輸入電流脈沖轉換為電壓脈沖。其輸出出現在第7腳上。這些脈沖又通過一個2.2nF電容耦合到線性放大器IC1a。此放大器增益為-10倍。放大器的輸出脈沖出現在第1腳，并且直接饋送給IC2的第3腳。

比較器IC2是在這里用做限幅器。注意：它的非反向輸入端（第2腳）通過為IC1a和IC1b提供：

偏壓的分壓器（2x22kΩ電阻）取得半電源電壓偏壓，這就確保了來自IC1a的脈沖與相當于它們自己直流平均電壓相比較。進而確保了限幅器將脈沖流整形為對稱型的方波。

此外，2.2MQ反饋電阻和10kΩ電阻與偏壓串聯，一起為IC2提供了小量滯后的正反饋，保證了信號干凈地通斷。

由于LM311的輸出（第7腳）是集電極開路型，必須為其提供電阻型上拉負載。這是由“電源開”

指示LED1和與其串聯的390Ω電阻一起提供的。

恢復后的PWM脈沖串出現在IC2的第7腳，隨后通過接收器的低通濾波器電路。這是由47kΩ/180pF和100kΩ/100pFRC無源濾波器；電壓跟隨器IC3b；有源低通濾波器級IC3a組成。最后通過耦合電容4.7μ電容和1kΩ/10nF無源濾波器接到音量調節電位器VR1的上端。

結果出現在VR1兩端的信號將是饋入發送器裝置的音頻信號的準確的復制品。

IC4是以LM386N為基礎的音頻放大器輸出級。它放大來自音量控制器VR1的信號，并且通過一對33Q限流電阻接耳機插口（一個接芯線，一個接外環上）。

五、調試

使發射器裝置工作很簡單，基本上是接上音頻輸入線和加電源兩件事。但是如果你有一臺示波器或頻率計，結束之前檢查一下其時鐘振蕩器的頻率。

檢查三角波的頻率很容易作到。這里的頻率應在80kHz—100kHz之間。如果大大超出這個范圍，那你就需要調整680PF震蕩電容到正確的值。在發射器板上，相關電容很容易找到。它就在IC2的右邊。

增加電容量就會降低時鐘頻率，而減小電容量就會增加頻率。

如果你沒有頻率計，但是有一臺適當校準的示波器，可以檢查和調整時鐘頻率。這個波形是非常清楚而對稱的鋸齒波，其峰—峰幅度約為10. 5V，只在正和負峰值處有非常小的噪點。如果發現波形是清楚的鋸齒型，但峰—峰幅度小于10. 5V。這表示時鐘震蕩頻率太高了。為矯正這一點，可以簡單地增加680pF電容的值。

另一方面，如果波形的峰—峰幅度確實達到10. 5V，甚至更高，但被削波或截斷而不是完整的鋸齒波。這就意味著你的時鐘頻率太低了。為矯正這一點，只需要減少680PF電容的值。

如果你既沒有頻率計也沒有示波器，就先放下680PF電容的值。看一看是否能夠成功地實現連絡。

接收器不需要調整，使其工作必須要作的事就是插上你的耳機，打開電源，并使它對準發送器。小的綠色電源指示LED燈亮，隨后只需簡單調整控制電位器以便獲得合適的音量。

為了測試聯絡情況，首先接上左、右音頻通道的導線到發送器的輸入端。這些信號可以從電視機的立體聲線路輸出取得。你也可以使用VCR或DVD播放器的線路輸出。

注意，如果音頻輸出已經使用，可能需要使用機背后的RCA聲音插口導線來實現連接。

接著，用小螺絲刀調整在發送器的“電平設置”電位器到中間位置。完成后，將發送器放到位（即放到TV頂上）。使之面向你觀看的方向，并且加電。發送器的綠色LED立即點亮（假定有音頻信號正加上）。但紅外LED對于你的眼睛來說仍會是黑的。

現在要作的事就是檢查實際的連接工作情況。

為做到這點，最初設置接收器的音量控制到最小位置，然后插上耳機，打開接收器電源。接收器的指示可能會閃爍（假如你沒有把接收器對準發送器）也可能持續亮（如果PD1能夠“看見”紅外信號的話）。

現在想法把接收器放到一個適當的位置，使它無遮擋地“看到”發送器。大多數情況下，可以放到扶手上，鄰近的咖啡桌上，甚至沙發背上。

現在，擰大音量控制，你就能夠清楚地聽到電視的聲音。如果這樣，聯機結束，就可以使用了。