【正文】 出廠測(cè)試 正常模式下，必須將 T0 設(shè)為 1， T1設(shè)為 0 19 第 4 章 系統(tǒng)硬件 設(shè)計(jì) 本章將介紹各單元電路的設(shè)計(jì)，主要介紹立體聲調(diào)頻發(fā)射電路、功率放大電路、電源電路。 17 A、數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送方： 圖 數(shù)據(jù)傳送方式 B、數(shù)據(jù)內(nèi)容說明： 表 33 數(shù)據(jù)內(nèi)容說明 順序 數(shù)據(jù) 說明 18 1 PRCTL 頻率控制字D0D10 D0為低位 D10為高位，其值為實(shí)際發(fā)射頻率除以 100KHz 的十六進(jìn)制值。 圖 FM 發(fā)射電路 高頻振蕩器是由第 9腳外部的 LC 回路與內(nèi)部電路組成，振蕩信號(hào)經(jīng)過高頻放大器從 11腳輸出，同時(shí)輸送到鎖相環(huán)電路進(jìn)行比較后從第 7腳輸出一個(gè)信號(hào)對(duì)高頻振蕩器的值進(jìn)行修正，確保頻率穩(wěn)定。這一部分由高頻振蕩器、高頻放大器及鎖相環(huán)頻率合成器組成。音頻信號(hào)和 38KHz的副載波信號(hào)被多路復(fù)合器進(jìn)行了平衡調(diào)制，產(chǎn)生了一個(gè)主信號(hào)（ L+R）和一個(gè)通過 DSB 調(diào)制的 38KHz 副載波信號(hào)（ LR），并與 19KHz導(dǎo)頻信號(hào)組成復(fù)合信號(hào)從第 5腳輸出。 （ 3）低通濾波電路 低通濾波電路是 由二階低通反饋放大電路組成，它的分頻點(diǎn)為 15KHz。 圖 預(yù)加重電路 時(shí)間常數(shù)τ =C1R2 R1=1K 是一個(gè)限流電阻，防止自激的產(chǎn)生。 4）采用了撥碼開關(guān)直接頻率設(shè)定，可設(shè)定 70120MHz頻率，使用上非常方便。 2）導(dǎo)頻方式的立體聲調(diào)制電路。這個(gè)集成電路是由提 高信噪比（ S/N）的預(yù)加重電路、防止信號(hào)過調(diào)的限幅電路、控制輸入信號(hào)頻率的低通濾波電路（ LPF）、產(chǎn)生立體聲復(fù)合信號(hào)的立體聲調(diào)制電路、調(diào)頻發(fā)射的鎖相環(huán)電路（ PLL）組成。 調(diào)頻發(fā)射芯片 表 31 BH1417F 引腳屬性表 引腳 屬性 電壓 引腳 屬性 電壓 1 左聲道信號(hào) 輸入端 1/2 CCV 22 右聲道信號(hào)輸 入端 1/2 CCV 10 21 加重時(shí)間調(diào) 整端 1/2 CCV 20 低通濾波器調(diào) 整端 1/2 CCV 4 濾波器端 1/2 CCV 5 復(fù)合信號(hào)輸出 端 1/2 CCV 6 地 GND 7 鎖相環(huán)輸出端 8 電源正極 CCV 9 高頻振蕩器輸 入端 4/7 CCV 10 高頻地 GND 11 高頻信號(hào)輸出 CCV 12 鎖相環(huán)電源 正極 CCV 1 14 晶體振蕩器輸 入端 15 傳送使能 CE 16 傳送時(shí)鐘 CK 17 傳送內(nèi)容 DA 18 靜音 MUTE 19 導(dǎo)頻信號(hào)調(diào) 整端 1/2 CCV 調(diào)頻還需要一些輔助電路，才能夠達(dá)到較好效果，所以 本設(shè)計(jì)選用了一款專用發(fā)射芯片BH1417F， 因?yàn)?它具有下列優(yōu)點(diǎn)： BH1417F 是一種無線音頻傳輸集成電路，它可以將計(jì)算機(jī)聲卡、游戲機(jī)、 CD、 DVD、 MP調(diào)音臺(tái)等立體聲音頻信號(hào)進(jìn)行立體聲調(diào)制發(fā)射傳輸，配合普通的調(diào)頻立體聲接收機(jī)就可實(shí)現(xiàn)無線調(diào)頻立體聲傳送。 在連續(xù)波調(diào)制中，未調(diào)載波可以表示為： )co s()( ?? ?? tAtC C如果幅度不變，起始相位為 0，而瞬時(shí)角頻率是調(diào)制信號(hào)的線性函數(shù)，則這種調(diào)制方式稱為頻率調(diào)制。 9 調(diào)頻基本原理 調(diào)頻是模擬角度調(diào)制的一種，屬于非線性頻率變換。普通單聲道調(diào)頻收音機(jī)收到這個(gè)和、差信號(hào)之后，只能解調(diào)出和信號(hào)來，和信號(hào)已經(jīng)包括了節(jié)目的全部?jī)?nèi)容，但不是立體聲的，不能把左、右分離開。 (3) 調(diào)頻立體聲廣播的實(shí)現(xiàn)： 在導(dǎo)頻制立體聲廣播中，為了實(shí)現(xiàn)兼容，廣播電臺(tái)須先將左 (L)、右 (R)兩聲道的信號(hào)，用矩陣電路變換成和信號(hào) (L+R)和差信號(hào) (LR)。國(guó)際調(diào)頻廣播的標(biāo)準(zhǔn)頻段規(guī)定為 87～ 108MHz，我國(guó)、美國(guó)、歐洲一些國(guó)家就采用了這一標(biāo)準(zhǔn)頻段。只有調(diào)頻立體聲收音機(jī)收聽調(diào)頻立體聲廣播時(shí)， 才有聲音的立體感。前者又分為導(dǎo)頻制和極化調(diào)制制兩種。由于調(diào)頻 (FM)方式比調(diào)幅(AM)方式具有抗干擾能力強(qiáng)、信噪比高、頻帶寬、音質(zhì)好、容量大等優(yōu)點(diǎn)，所以立體聲廣播的主載波采用調(diào)頻的方式。 (2) 調(diào)頻立體聲及特點(diǎn)： 用兩個(gè)傳聲器分別檢拾左右兩部分聲音信號(hào)，并將左右兩個(gè)聲道的信號(hào)按一定方式進(jìn)行編碼，然后調(diào)制在同一副載波上，再用調(diào)頻的方式調(diào)制在主載波上并發(fā)送出。請(qǐng)注意，上述的“雙耳健全”這幾個(gè)字，如果你只用一只耳朵聽音樂會(huì)，那絕不會(huì)有立體聲的感覺，只有利用雙耳，才能判斷出聲源的位置，才能有聲音的立體感和方向感。 8 調(diào)頻 立體聲 (1) 什么是 立體聲 一個(gè)雙耳健全的人坐在音樂廳內(nèi)，可以聽到交響樂隊(duì)演奏樂曲的旋律和強(qiáng)弱遠(yuǎn)近的變化，并能判斷出是何種樂器發(fā)出的聲音，甚至能判斷出各種樂器在舞臺(tái)上的位置，即便閉上眼睛，也可以用雙耳判定 聲音發(fā)出的大致方位及聲源的遠(yuǎn)近距離。 方案一簡(jiǎn)單易行，且成本低， 本設(shè)計(jì) 采用方案一。 方案一： 采用變壓器將 220V 交流電變換為 12V 交流電，再進(jìn)行全波整流、濾波，最后用三端穩(wěn)壓管 LM7809 和 LM7805 進(jìn)行穩(wěn)壓，可分別得到＋ 9V 和＋ 5V。 由于本設(shè)計(jì)放大倍數(shù)要求不高，決定采用方案二。 綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用方案二。 方案二：數(shù)字鎖相環(huán)路法，如圖 23所示，通過數(shù)字邏輯電路，把壓控振蕩器 （ VCO） 的頻率降低到鑒相器的參考頻率上，采用的是除法降頻。頻率穩(wěn)定度與參考晶振的頻率穩(wěn)定度相同。優(yōu)點(diǎn)是：可以得到任意小的頻率間隔；鑒相器的工作頻率不高，頻率變化范圍不大，比較好做，帶內(nèi)帶外噪聲和鎖 定時(shí)間易于處理。此技術(shù)采用 撥碼開關(guān) 來實(shí)現(xiàn)控制。 所以本設(shè)計(jì)采用方案二。選取適當(dāng)?shù)碾姼?，便可改?BH1417F的輸出頻率。該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但是調(diào)試相當(dāng)困難，而且不能靈活控制輸出頻率。利用低噪聲場(chǎng)效應(yīng) J310作振蕩管，用兩對(duì)變?nèi)荻O管作壓控器件，直接接入振蕩回路，電路屬于電感三點(diǎn)式振蕩器。 BH1417F可由并行數(shù)據(jù)設(shè)置端改變發(fā)射頻率 ，比較容易實(shí)現(xiàn)硬件和軟 件結(jié)合。 BH1417F的頻率特性非常出色，它能達(dá)到 40dB的分離度，傳送的音質(zhì)可與本地調(diào)頻電臺(tái)比美，適合用于一些對(duì)音頻指標(biāo)很高的系統(tǒng)中。 4 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eA4D a t e : 16 A ug 2020 S he e t o f F i l e : H : \調(diào)頻發(fā)射機(jī) .ddb D r a w n B y :R147KC1100 0pfC610u FL I NRCHINPUT1AF BLAS2AF GND3OSC BLAS4XTAL5XTAL6RF OUT7RF GND8OSC9OSC10VREF11MOD IN12PILOT OUT13MPX OUT14VCC15MPX BALANCE16MPX BALANCE17LCH INPUT18U1B A 1404R247KC2100 0pfC710u FR I NC810u fG N D G N DC3100 0pFG N DC 1010p FX T A L 138K H zC 145pFA N T 1 G N DC 1615p FG N DC 11C910u FR4 kR3150 KC5220 pFC4100 0pFG N DR P 150kR P 25KR5100 KC 1715p FC 155pFV D 1V C CC 1247p fR F 1C 13 圖 基于 BA1404調(diào)頻發(fā)射芯片的立體聲調(diào)率發(fā)射電路 方案三：采用 BH1417F調(diào)頻發(fā)射芯片做調(diào)率發(fā)射電路方案，應(yīng)用電路如圖 24。輸入為 ,增益高達(dá) 37dB,頻帶寬度為 19KHz,如輸入信號(hào)存在頻率高于 19 KHz 成分 ,則必須在輸入端加一個(gè)低通濾波器 ,否則兩個(gè)聲道的分離度會(huì)下降。 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eA4D a t e : 16 A ug 2020 S he e t o f F i l e : H : \新建文件夾 \ m a x260 6\ s j .ddb D r a w n B y :i np uti np ut22k22kR P 210KG N D1K+ 3 5V10u f1KG N DR P 1100 K100 0pF1K270G N DL390 m HG N DG N D 1uFI N D1G N D2T U N E3O U T 4V C C +5O U T +6M A X 260 6220 0pF+ 3V 5V10u FG N D 圖 基于 MAX2606 調(diào)頻發(fā)射芯片的調(diào)率發(fā)射電路 方案二：采用 BA1404調(diào)頻發(fā)射芯片做立體聲調(diào)率發(fā)射電路方案， 應(yīng)用電路如圖 22所示 ，BA1404主要由前置放大器（ AMP），立體聲調(diào)制器（ MPX）， FM調(diào)制器及射頻放大器組成。為保證最佳接收效果，它最好與接收天線平行 安裝。發(fā)射天線可以用一段 75cm的電線充當(dāng)。輸出功率對(duì) 50Ω 的天線約為 21dB。 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 方案論證 模塊的設(shè)計(jì)方案論證與選擇 方案一： 采用 MAX2606 調(diào)頻發(fā)射芯片做調(diào)率發(fā)射電路方案， MAX2606 采用 SOT2306 微型封裝，應(yīng)用電路如圖 21所示，它的平均頻率由 L1 設(shè)置， 390ｎ H的電感可將中心頻率設(shè)定在 100MHz。 （ 4） 組建測(cè)試系統(tǒng)： 模擬 測(cè)試本設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的功能 和技術(shù)指標(biāo) 。 （ 2） 完成硬件電路設(shè)計(jì)：掌握調(diào)頻原理，熟悉相關(guān)芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)，參考相關(guān)電路，完成硬件電路設(shè)計(jì)。 10ppm； （ 5） 有效范圍： ≥ 100米； 2 第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 本章制定了設(shè)計(jì)流程；提出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并逐一 進(jìn)行了方案對(duì)比論證。 設(shè)計(jì)要求 本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)小功率 無線 立體聲調(diào)頻發(fā)射機(jī)，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求如下： 基本要求 ： （ 1） 發(fā)射信號(hào)類型：調(diào)頻信號(hào)， 20Hz~20KHz 音頻信號(hào)。 而且 校園廣播覆蓋的范圍較小，沒有必要采用大功率的發(fā)射機(jī)，所以本設(shè)計(jì)非常適用于校園無線調(diào)頻廣播教學(xué)。 研究意義 目前各大中 型 學(xué)校，普遍利用調(diào)頻發(fā)射機(jī)進(jìn)行英語聽力訓(xùn)練和考試。本文中設(shè)計(jì)的數(shù)字立體聲調(diào)頻發(fā)射機(jī)就可以解決這一問題。那么就需要使發(fā)射機(jī)按照使用者的意愿，在一定頻帶范圍內(nèi)靈活 地 改變發(fā)射頻率。由于國(guó)家對(duì)無線廣播頻段的劃分和管理，使得不同地區(qū)有不同頻段的發(fā)射權(quán)，每個(gè)單位所分配的發(fā)射頻率也是不一樣的。系統(tǒng)發(fā)射功率大約 20mW，發(fā)射距離大于 100m，本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn) 保真度較高的 語音 傳輸。這個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)部分可以進(jìn)行深入的獨(dú)立設(shè)計(jì)研究，本設(shè)計(jì)把它們組合成一個(gè)典型的調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)選擇了 ROHM 的 BH1417F集成電路產(chǎn)生 調(diào)頻調(diào)制發(fā)射信號(hào)的頻率。由于語音業(yè)務(wù)對(duì)誤碼不敏感， 可以采用調(diào)頻方式發(fā)送信息。在設(shè)計(jì)過程中閱讀了大量的有關(guān)書籍和論文，在此向這些書籍和論文的作者表示感謝。為此設(shè)計(jì)了一種具有鎖相功能的調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)，通過 撥碼開關(guān) 控制頻率鎖相環(huán)，可以靈活地改變發(fā)射頻率。在不影響主觀質(zhì)量評(píng)價(jià)的前提下，其音頻碼率可以壓縮近 10倍，圖像碼率可以壓縮 100以上；高效的數(shù)字調(diào)制技術(shù)和糾錯(cuò)編碼技術(shù)同樣得到了高速發(fā)展，前者使射頻的頻譜利用率達(dá)到 5～ 6bit/HZ以上，后者則使信號(hào)處理和傳輸更加可靠；微電子技術(shù)完善和成熟，隨著深亞微米級(jí)大規(guī)模集成電路生產(chǎn)工藝及技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得各種對(duì)數(shù)字音頻信號(hào)的處理手段，像壓縮編碼、調(diào)制、差錯(cuò)控制等技術(shù)不僅在方法上已成熟，而且其硬件實(shí)現(xiàn)也已經(jīng)能夠滿足廣 播業(yè)發(fā)展的實(shí)際需要。 調(diào)頻廣播雖然音質(zhì)好，可以實(shí)現(xiàn)立體聲廣播，但是覆蓋范圍有限。校園內(nèi)還可以安裝大功率調(diào)頻廣播音箱。 畢