环绕音箱无线传输系统的制作毕业论文.doc

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1、天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education毕 业 设 计专 业：电子科学与技术班级学号： 09950070206 学生姓名： 冯志斌 指导教师： 李雅静 讲师 二一一 年 六 月天津职业技术师范大学本科生毕业设计环绕音箱无线传输系统的制作Making voice wireless surround speakers专业班级： 电科0702班学生姓名： 冯志斌指导教师： 李雅静 讲师系 别： 电子工程学院2011年 6月摘 要 本文以CD4046芯片、TDA7000收音机集成芯片为基础，构造了一款环绕音箱的传输系统。本文设计制

2、作了两个发射电路组成的发射系统，并分别对这两个发射电路进行了调试，采用锁相环技术使之在发射过程中的两列载波形成相位差，从而达到环绕音质。为制作方便，解调电路中的还原声音部分直接采用TDA7000收音机集成电路。调制与解调部分采用红外无线传输方式构造成的传输系统，避免了设备连接线连接时的突兀杂乱，影响视觉效果和家居环境。本设计采用红外线传输，在短距离传输下，既可以达到传输目的，又具有抗干扰能力强、高速可靠、无电磁污染、价格低廉、性价比高、不受国家限制、工作频率较高等特点，作为家庭影院的无线传输方式是一种非常理想的选择。本文在设计制作过程中还考虑了成本问题，以便达到经济又可靠的效果。关键词： 环绕

3、音箱；无线传输；TDA7000ABSTRACTThis paper based on CD4046 chip, TDA7000 radio integrated chips as the foundation, to construct a paragraph surround speakers transmission system. This paper designed and made two launch circuit launch system, and composed of the two launch respectively by commissioning, the c

4、ircuit of phase lock loop technique in the two columns carrier liftoff formed, thus achieved the surround sound quality difference. For making the convenience, the reduction sound part demodulating circuit directly TDA7000 radio by integrated circuits. Modulation and demodulation part adopts infrare

5、d wireless transmission structure formed transmission system, to avoid the equipment connecting the abrupt cluttered, connected to influence visual effect and household environment. This design USES the infrared transmission, in short, can achieve transmission, and has transmitted purpose anti-jammi

6、ng ability, high-speed reliable, no electromagnetic pollution, low prices, cost-effective, no countries limit, working frequency higher characteristic, as home cinema wireless transmission method is a very ideal choice. Based on the design and production process, this paper also consider the cost is

7、sues, so as to achieve the effect of economical and reliable.Key Words：surround speakers; The infrared transmission; TDA7000目 录1 引言11.1课题的研究背景无线通信技术11.1.1无线通信技术的定义11.1.2无线通信技术的分类11.1.3我国无线通信技术的发展21.2研究课题的目的及意义21.3研究课题的主要任务31.4论文结构32 电路的基本原理42.1无线传输系统42.1.1 PFM调制42.1.2 PFM调制技术的运用42.2 无线传输方式的选择42.3红外辐

8、射及近红外光谱分析52.4红外光发射方式及红外发、收系统的组成53 调制与解调电路的设计83.1系统设计的基本思路83.2发射部分83.2.1 驱动电路83.2.2发光二极管及它的简单测试83.3 接收部分93.3.1红外线接收光电变换器93.3.2光敏二极管及它的简单测试93.3.3红外接收放大器93.3.4本设计采用的方案103.4 PFM的调制103.4.1锁相环的介绍103.4.2锁相环的基本组成103.4.3锁相环的工作原理113.4.4 锁相环的运用123.4.5 CD4046数字集成锁相环的工作原理123.4.6 CD4046组成结构及功能133.4.7 CD4046的引脚及内部

9、结构图133.4.8 CD4046典型应用电路143.5 PFM的解调163.5.1 TDA7000的内部结构163.5.2 TDA7000的参考数据和主要指标163.6本设计采用的方案174 功率放大电路184.1功率放大电路184.1.1功率放大电路的定义184.1.2功率放大电路与电压放大电路的区别184.1.3 功率放大电路的特殊问题184.2功率放大电路的工作状态分类194.3提高效率的主要途径204.4 功率BJT的选择204.5 单电源互补对称电路204.6 本设计采用的方案215 调试225.1调试的一般过程225.2 调试的常见故障和解决方法225.3调试过程中遇到的实际问题

10、和解决方案245.4调试的心得25结 论26参考文献27致 谢28附录一: 电路图291 引言1.1课题的研究背景无线通信技术1.1.1无线通信技术的定义无线通信(Wireless communication)是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。早在1897年，马可尼使用800KHZ中波信号进行了从英国至北美纽芬兰的世界上第一次横跨大西洋的线无电报通信试验，开创了人类无线通信的新纪元。在无线通信初期，受技术条件的限制，人们大量使用长波及中波进行通信。20世纪20年代初人们发现的短波通信，直到20世纪60年代卫星通信兴起前，它一直是远程国际通信的重要手段，并且目

11、前对应急通信和军用通信依然有一定实用价值。近些年信息通信领域中，发展最快、应用最广的就是无线通信技术。1.1.2无线通信技术的分类通信技术主要可分为三类：扩展频谱技术、窄频微波技术以及红外线技术。其中扩频通信技术应用最广，其基本特征是采用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码对载有信息数据的基带信号频谱进行扩展，形成宽带低功率谱密度的信号然后进行发射。扩频通信技术在发射端以扩频编码进行扩频调制，在接收端以相关的解调技术接收信号。因此，具有抗干扰性强、隐蔽性好、易实现码分多址和抗多径干扰等优点。扩频技术主要包括直接序列扩频技术和跳频技术两种方式。其中，直接序列扩频的主要特点是易于隐蔽，它利用具有

12、高码率的扩频码系列，采用各种调制方式在发射端扩展信号频谱，而在接收端用相同的扩频码序进行解码，把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息，从而有效地提高了整机信噪比。而跳频技术则是载波频率在一个由编码序列控制下产生的图案内离散地跳变，跳频信号可看成是载波频率按随机图样跳变的调制脉冲序列。微波扩频通信的工作频带最终将统一在24GHz的频带，带宽为83MHz。在窄频微波技术调制方式中，数据基带信号的频谱不做任何扩展，直接采用射频方式发射出去。与扩展频谱方式相比，窄带调制方式占用频带少，频带利用率高。采用窄带调制方式的无线局域网一般选用专用频段，需要经过国家无线电管理部门的许可方可使用。当然也可选用ISM频

13、段，这样可免去向无线电管理委会申请，但带来的问题是，当临近的仪器设备或通信设备也在使用这一频段时，会严重影响通信质量，通信的可靠性无法得到保障。窄带无线电系统在特定的无线电频率上传输和接收用户信息，对于非期望通信信道之间的串扰，可通过仔细调整在不同信道频率上的不同用户来避免。基于红外线的信息传输技术最近几年也有了很大发展。目前广泛使用的家电遥控器几乎都是采用红外线传输技术。基于红外线的信号传输方式的最大优点是这种传输方式不受无线电干扰，且红外线的使用不受国家无线电管理委员会的限制。红外系统使用甚高频传送数据，在电磁频谱中仅次于可见光。但是，红外光不能穿透非透明物体，其通信信道只能是直射或散射方

14、式。因而，基于直射红外线技术的信息传输距离十分有限，通常只用于特定的无线局域网中。移动用户使用高性能直射红外系统是不实际的，一般只用来实现固定子网络。散射或反射式红外无线局域网系统不需要直射，但是个人用户空间单元十分有限。1.1.3我国无线通信技术的发展当前，中国是世界各国通信技术运营商和设备制造商关注的焦点，大家都希望在中国的市场上占有自己的发展空间和市场份额。移动通信在中国发展十分迅速，中国移动通信的走向一直为世人所瞩目。1987年11月，我国广东正式开通了第一个TACS制式模拟蜂窝移动通信系统，实现了移动电话用户“零”的突破。1994年底，广东又首先开通了GSM数字蜂窝移动通信系统，至1

15、995年，全国已15个省、市也相继开通了GSM移动通信网。迄今为止，全国各省、自治区、直辖市面上都建设了GSM网，实现了国内和国际的全自动漫游。目前我国自主研发的第三代移动通信已得到国际的认可，并已经商业化。近年来，随着无线通信技术逐渐走向成熟，适用于无线通信产品的价格逐渐下降和相应软件的不断开发，无线网络越来越受欢迎，被广泛认同是一种更通用的连接方式。让人充分感受无线通信技术的高速传输和灵活性的特点。1.2研究课题的目的及意义生活离不开音乐，如今的生活，音乐随耳可听。家庭影院也已成家居生活的常用电器，但随着人们对家居生活的要求越来越高。突兀杂乱的家庭影院连线却很让人烦恼，它既影响美观也影响该

16、区域人的行为，一不小心，磕磕绊绊。无线技术在家庭影院方面的应用更明显，无线技术在家电这块领域上带来了巨大的革命。所谓无线家庭影院，是以红外线等无线信号传送替代家庭影院主机与音箱之间的线缆连接。一般家庭影院的布线既复杂又不美观，但随着无线家庭影院的出现，生活从此改变。采用无线局域网络传输方式既能美化居室，又有享受高品质视听，一举俩得，因此无线家庭影院将是未来发展的一种趋势。1.3研究课题的主要任务本论文是根据本人在大学本科四年的专业基础知识的学习基础上，结合所学的模拟电路、高频电子线路及其他专业基础知识，借鉴在日常生活中广泛使用的无线传输技术，对环绕音箱的无线传输方面进行的设计研究。本论文结合大

17、学教师所教授的高频电子线路的基础知识，在老师的指导下，具体对环绕音箱的无线传输方式进行设计、制作，以达到实现预期效果的目的。并具体探讨了环绕音箱的无线传输系统的工作原理、系统设计方法、传输的稳定性、制作的性价比，以及设计的产品普及性。1.4论文结构论文分为五章，其中第一章论述了无线通信技术的定义、技术范围及发展、特点和应用领域、及在我国的发展水平若干问题等；第二章论述总结了电路的基本原理、设计思路、PFM调制技术及运用、无线传输方式等；第三章是本论文的重点，讨论了无线传输系统中调制/解调电路的设计方法、局部电路的方案选择、所用集成电路（CD4046、TDA7000）及相关知识回顾和介绍等；第四

18、章也是本论文的重点，重点介绍了功率放大器的类型、工作状态等关理论及运用。第五章作为本课题的难点，在这章中介绍所设计的电路的调试过程、所遇到的难题及解决难题的心得体会等。最后还对本次论文进行了概括性总结。2 电路的基本原理2.1无线传输系统无线传输系统必然有发射部分和接收部分组成，在发射与接收间采用无线方式传送数据。2.1.1 PFM调制PFM：（Pulse frequency modulation) 脉冲频率调制，一种脉冲调制技术，调制信号的频率随输入信号幅值而变化，其占空比不变。由于调制信号通常为频率变化的方波信号，因此，PFM也叫做方波FM。2.1.2 PFM调制技术的运用脉冲频率调制(P

19、FM)是一种转换方法， 通常被应用于DC-DC转换器来提高轻负载效率。在TI提供的产品说明书中，PFM也被称作“节电” 模式。工作在节电模式下的转换器在轻负载电流条件下使用PFM模式， 在较重负载电流条件下使用脉冲宽度调制(PWM)模式。这种工作模式使转换器可以在宽泛的电流输出范围内均保持极高的效率。脉冲频率调制(PFM)方式具有调频特性，可望有较高的传输信噪比，而且信号的脉冲形式便于中继传输、再生整形， 因而既可放宽对系统线性的容限要求， 又可获得较好的抗干扰能力。脉冲频率调制(PFM)以传输性能远优于基带直接光强调制及成本远低于脉冲编码调制而在光纤通信中得到广泛的应用。2.2 无线传输方式

20、的选择无线传输接入技术的标准不是统一的，目前比较流行的卧议标准主要有IEEE 80211系列标准、Bluetooth蓝牙标准、IrDA标准、Home RF家庭网络标准和HiperLhN2标准等。虽然标准众多，但大致可分为两大发展方向：以高速传输应用发展为主的IEEE 80211 b标准、IEEE 80211 a标准和IrDA标准；以低速短距离的应用为主的B1uetooth蓝牙标准和Home RF家庭网络标准。不同的协议标准具有不同的特点，适用于不同的应用场合。结合不同技术的优缺点及所用用环境，我采用红外线传输方式。IrDA标准是由红外线数据协会推出的一种短距离通信标准，基于IrDA协议的红外通

21、信技术是一种利用红外线作为通信介质，能够实现红外通信设备之间点到点的数据传输方式。它的特点是，传输距离10m以内，音质较好，红外信号基本不受电磁干扰、价格低廉、性价比高、不受国家限制、工作频率较高，典型的波长范围为800900nm；数据传输速率高，已经由原来FIR(Fast Infrared)的4Mbits提高至UVIFR的16Mbits，欧洲现已推出了622Mbits的宽带传输系统；所用技术和频率不受限制，但是收发信机之问不能有障碍物。IrDA标准适用于传输速率高、移动范围小、价格比较低的设备，这些优缺点符合本电路的要求。2.3红外辐射及近红外光谱分析红外线也叫红外辐射或红外光，是一种电磁波

22、，肉眼是看不见的，位于可见光红光外端，红外光是波长比红色光的波长（0.76m）还长的光波，在绝对零度(-273) 以上的物体都辐射红外能量，是红外测温技术的基础。红外光谱，以波长或波数为横坐标以强度或其他随波长变化的性质为纵坐标所得到的反映红外射线与物质相互作用的谱图。按红外射线的波长范围，通常，将电磁波波谱中间隔为0.761000m的波谱段称为红外光谱区。一般把红外光谱分为四个区域，即近红外（0.761.60m）、中红外（3.06.0m）、中远红外（6.020m）和远红外（201000m）区。对物质自发发射或受激发射的红外射线进行分光，可得到红外发射光谱，物质的红外发射光谱主要决定于物质的温

23、度和化学组成；对被物质所吸收的红外射线进行分光，可得到红外吸收光谱。每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，它是一种分子光谱。分子的红外吸收光谱属于带状光谱。原子也有红外发射和吸收光谱，但都是线状光谱。实际上，目前在工业或民用的红外光探测/遥控的光源，主要基于如下理由：（1）一般的接收用的光电二极管、光敏三极管大都采用硅（Si）半导体材料制作而成，这类管的接收峰值波长为780 1550nm，即管子对波长为7801550nm的红外光的探测灵敏度最高。（2）红外光发射器件，尤其是采用GaAs、AlGaAs或GaInAsP等半导体材料制作的红外发光二极管（英文缩写为IRED），其发射波长

24、在8801700nm范围内，这与Si光电接收器件（包括发光二极管、光敏三极管）的响应波长匹配，使探测灵敏度高，工作效率高。2.4红外光发射方式及红外发、收系统的组成使用红外发光二极管获得近红外光是相当简便的。红外发光二极管是一种由PN结构成的注入电流型发光器件，在加上合适的正向偏置电压后，就可以发出一定波长的近红外光。除直流电流驱动方式外，发光二极管（英文缩写为LED）还有交流电流驱动方式和脉动电流驱动方式等。交流电流驱动方式主要用于红外测量、检测及较简单的红外光通信等电路中。对红外光通信（包括红外激光通信）来说，调制频率、调制带宽是重要的通信指标。在红外探测/遥控系统中，对红外发光二极管一般

25、不采用图2-1（a）所示的恒流直流驱动方式，即平均发射方式，而采用脉动电流驱动发射方式，即脉冲式红外光发射方式，如图2-1（b）所示。图2-1 红外光平均发射和脉冲式发射示意图平均发射方式是指通过启动直流供电电源直接驱动发光二极管发出恒定的红外光。红外发光二极管的功率一般较小（大都小于100mW），而平均发射方式的功耗较大，且抗干扰能力较差。为了提高红外探测/遥控系统的作用距离，而又不使红外发射管过载，一般不采用平均发射方式，而采用脉冲发射方式或调制载波脉冲发射方式。红外探测/遥控系统的有效作用距离取决于发射二极管辐射的峰值功率，而峰值功率是由馈给发光二极管的电流峰值功率所决定的。峰值功率越大

26、，驱动电流的平均值越小，而发光效率就越高。脉冲发射方式或调制载波发射方式可使红外发射管的平均功率减小，而提高系统的有效作用距离，且大大提高了红外探测或遥控系统的抗干扰能力。图2-2是红外光探测/遥控系统的基本组成框图。图2-2 红外光探测/遥控系统的基本组成框图在图2-2（a）所示的红外光反射电路中，编码波形发生器产生一定占空比的脉冲信号，经驱动级放大后驱动红外发光二极管，使其发射出一列等幅的红外光脉冲信号。发射脉冲编码信号课降低功耗，提高发射效率。图2-2（b）所示电路为红外接受电路。光电探测器（红外光电二极管或光敏三极管）用来将接收到的红外脉冲信号转换成相应的电信号。接收光电管在没收到红外

27、光信号时，光电管中流过的电流很小，即只有很小的“暗电流”，负载上无电脉冲信号输出；当有红外光脉冲信号照射时，光电管的内阻急剧减小，电流增大，并在负载电阻上得到相应的电脉冲信号。由于检测出的信号微弱，需要经高增益电压放大器放大，然后经整流滤波电路后输出正极性脉冲信号，加至触发电路（如双稳态触发器），使触发器可靠翻转，并输出规范的控制信号，驱动执行机件动作。执行机件可以是继电器、可控硅器件或音响电路等。3 调制与解调电路的设计3.1系统设计的基本思路无线传输体统包括发射和接收两大部分，其基本原理是音频中的信号用小功率无线发射器发射，然后用有源音箱加无线接收器完成无线传输模式。而形成这种方式的传输，

28、必须经过调制和解调两个过程。设计框图如图3-1所示。音频信号发射部分（调制）接收部分（解调）音箱无线传输图3-1 设计框图3.2发射部分3.2.1 驱动电路众所周知，采用无线方式传输时，信号必须调制到高频率的载波上才能发射出去，以提高传输的抗干扰能力；发光二极管工作也需要施加正向偏置电压以提供驱动电流。电路如图3-2所示。图3-2 红外发光二极管驱动电路3.2.2发光二极管及它的简单测试发光二极管（LED）是一种注入电致发光器件，它由P型和N型半导体组成而成。其发光机理常分为PN结注入发光与异质结注入发光。红外发光二极管的检测： A判别红外发光二极管的正、负电极。红外发光二极管有两个引脚，通常

29、长引脚为正极，短引脚为负极。因红外发光二极管呈透明状，所以管壳内的电极清晰可见，内部电极较宽较大的一个为负极，而较窄且小的一个为正极。 B将万用表置于R1k挡，测量红外发光二极管的正、反向电阻，通常，正向电阻应在30k左右，反向电阻要在500k以上，这样的管子才可正常使用。要求反向电阻越大越好。3.3 接收部分3.3.1红外线接收光电变换器红外线接收光电变换器就是将红外线传递的光学信息变换为电学信息，变换器常由光源、光学系统、光电传感器、偏执电路和处理电路等构成。3.3.2光敏二极管及它的简单测试红外接收二极管的检测：A识别管脚极性(a)从外观上识别。常见的红外接收二极管外观颜色呈黑色。识别引

30、脚时，面对受光窗口，从左至右，分别为正极和负极。另外，在红外接收二极管的管体顶端有一个小斜切平面，通常带有此斜切平面一端的引脚为负极，另一端为正极。(b)将万用表置于R1k挡，用来判别普通二极管正、负电极的方法进行检查，即交换红、黑表笔两次测量管子两引脚间的电阻值，正常时，所得阻值应为一大一小。以阻值较小的一次为准，红表笔所接的管脚为负极，黑表笔所接的管脚为正极。B检测性能好坏。用万用表电阻挡测量红外接收二极管正、反向电阻，根据正、反向电阻值的大小，即可初步判定红外接收二极管的好坏。3.3.3红外接收放大器所谓红外接受放大器就是将红外光敏二极管接受的光信息进行放大的电路，红外光敏二极管接受的信

31、号较弱，所以要将其进行放大，再送入选频网络中，便于信号的选择。3.3.4本设计采用的方案 根据上述理论，本设计采用2个红外光电二极管接受接收红外光信号，再对信号进行放大。如图3-3所示。图3-3 红外光电二极管接收放大电路3.4 PFM的调制3.4.1锁相环的介绍相位自动控制系统称为锁相环路，是一个闭合的反馈控制系统，广泛运用于电子技术领域。它是现代通信的重要组成部分，正朝着集成化、多用话、数字化的方向发展。它具有以下5个特点：a、具有频率准确跟踪性能；b、具有良好窄带高频跟踪性能（载波跟踪型）；c、具有良好的带通滤波性能（调制跟踪型）；d、具有良好门限效应；e、易集成化；3.4.2锁相环的基

32、本组成锁相环路主要由电压控制振荡器（简称压控振VCO）、鉴相器、低通滤波器和参考频率源（晶体振荡器）所组成。如图3-4所示。图3-4锁相环路的基本框图压控振荡器（VCO）：是在振荡电路中采用压控原件作为频率控制器件。事实上就是一种电压-频率变换器。鉴相器：鉴相器是锁相环路中关键部件，它的形式很多，但在频率合成器中采用的鉴相器主要有正弦波相位检波器与脉冲取样保持相位比较器两种。低通滤波器：在锁相环路中，常见的低通滤波器主要有RC滤波器、无源比率积分滤波器（超前滞后网络）和有源比率积分滤波器三种。参考晶体振荡器：VCO的输出频率稳定度由参考晶体振荡器所决定。3.4.3锁相环的工作原理如图3-4所示

33、，当压控振的频率v由于某种原因而发生变化时，必然相应地产生相位变化。这个相位变化在鉴相器中与参考晶体振荡器的稳定相位（对应于频率R）相比较，使鉴相器输出一个与相位误差成比率的误差电压d(t),经过低通滤波器，取出其中缓慢变动的直流电压分量c(t)。c(t)用来控制压控振荡器中的压控元件数值（通常是变容二极管的电容量），而这压控元件又是VCO振荡回路的组成部分，结果压控元件电容量的变化将VCO的输出频率v又拉回到稳定值上来，这样，VCO的输出频率稳定度即由参考晶体振荡器所决定。这时我们称环路处于锁定状态。锁相环路锁定后，两个信号频率相等，但两者之间存在恒定的相位差（稳态相位差）。稳态相位差经过鉴

34、相器转变为直流误差，通过低通滤波器去控制VCO，使v与R同步。在闭环条件下，如果由于某种原因使VCO的角频率v发生变化，设变动量为，那么由(t)=(t)dt+0可知，这个信号之间的相位差不再是恒定值，鉴相器的输出电压也就跟着发生相应的变化。这个变化的电压使VCO的频率不断改变，直到R=V为止，这就是锁相环路的基本原理。3.4.4 锁相环的运用锁相环广泛运用于电子领域，根据它的跟踪特性、滤波特性、锁定状态无剩余频差存在、易于集成化等一些重要特性。我们跟制作成窄带跟踪接收机（锁相接收机）、调幅信号的解调、振荡器的稳定与提纯、倍频器和分频器及相关应答器等仪器。3.4.5 CD4046数字集成锁相环的

35、工作原理CD4046是通用的CMOS锁相环集成电路，其特点是电源电压范围宽（为3V18V），输入阻抗高(约100M)，动态功耗小，在中心频率f0为10kHz下功耗仅为600W，属微功耗器件。CD4046工作原理：输入信号 Ui从14脚输入后，经放大器A1进行放大、整形后加到相位比较器、的输入端，图3-5开关K拨至2脚，则比较器将从3脚输入的比较信号Uo与输入信号Ui作相位比较，从相位比较器输出的误差电压U则反映出两者的相位差。U经R3、R4及C2滤波后得到一控制电压Ud加至压控振荡器VCO的输入端9脚，调整VCO的振荡频率f2，使f2迅速逼近信号频率f1。VCO的输出又经除法器再进入相位比较器

36、，继续与Ui进行相位比较，最后使得f2f1，两者的相位差为一定值，实现了相位锁定。若开关K拨至13脚，则相位比较器工作，过程与上述相同，不再赘述。图3-5 CD4046的内部结构图3.4.6 CD4046组成结构及功能锁相环主要由相位比较器（PC）、压控振荡器（VCO）、低通滤波器三部分组成,如图3-6所示。CD4046锁相的意义是相位同步的自动控制,功能是完成两个电信号相位同步的自动控制闭环系统叫做锁相环,简称PLL。它广泛应用于广播通信、频率合成、自动控制及时钟同步等技术领域。图3-6 CD4046的主要组成部分3.4.7 CD4046的引脚及内部结构图内部结构图如图3-5所示，图3-7是

37、CD4046的引脚排列，采用16脚双列直插式，表3-1是各管脚功能。 图3-7 CD4046的引脚排列图表3-1 CD4046个管脚的功能管脚号管脚符号 说明1PH PULSE相位输出端2PH COMP1 OUT相位比较器的输出端3COMP IN比较信号输入端4VCO OUT压控振荡器输出端5INH禁止端6C1A外接震荡电容7CAB外接震荡电容8GND电源负极9VCO IN压控振荡器控制端10DMD OUT解调输出端11R1外接振荡电阻12R2外接振荡电阻13PH COMP2 OUT相位比较器的输出端14SIG IN信号输入端15ZEN内部独立的齐纳稳压管负极16VCC电源正极3.4.8 CD

38、4046典型应用电路A、 用CD4046构造信号调制电路连接电路图如图3-8所示，频率的调制取决于R1、R2、C1。图3-8 CD4046的引脚排列图B、用CD4046的VCO组成的方波发生器当其9脚输入端固定接电源时，电路即起基本方波振荡器的作用。振荡器的充、放电电容C1接在6脚与7脚之间，调节电阻R1阻值即可调整振荡器振荡频率，振荡方波信号从4脚输出。如图3-9所示。图3-9 CD4046的VCO方波发生器C、用CD4046构造解调电路音频信号经放大器放大后用交流耦合到锁相环的14脚输入端环路的相位比较器采用比较器，因为需要锁相环系统中的中心频率f0等于调频信号的载频，这样会引起压控振荡器

39、输出与输入信号输入间产生不同的相位差，从而在压控振荡器输入端产生与输入信号频率变化相应的电压变化，这个电压变化经源跟随器隔离后在压控振荡器的解调输出端10脚输出解调信号。如图3-10所示。图3-10 用CD4046构造解调电路3.5 PFM的解调3.5.1 TDA7000的内部结构TDA7000是便携式单片单声道调频收音机集成电路，最重要的是它对周边元件数最少，同时它还有体积小、费用低等特点。TDA7000内部包含本机振荡器、混额器、两级有源滤波放大器、中频限幅放大器、鉴相器、校正器和静噪电路等。 其内部结构图如图3-11所示。图3-11 TDA7000内部结构图3.5.2 TDA7000的参

40、考数据和主要指标表3-2 TDA7000的参考数据参考数据符号 参数范围电源电压范围(pin 5)VP2.7 to 10 V供应电流VP = 4、5 VIPtyp. 8 mA射频输入频率范围frf1.5 to 110 MHz3分贝敏感性限制（e.m.f.电压）源阻抗:75 WEMF typ. 1.5 mV信号处理(电压)（源阻抗:75 W ） EMFtyp. 200 mV输出电压A.F. RL = 22 KWVotyp 75mV表3-3 TDA7000的主要指标主要指标符号 参数范围电源电压(pin 5) VP2.7 to 10 V振荡器电压(pin 6)V6-5VP-0.5 to VP +

41、0.5 V总耗散功率Ptot图3-12 .功率降额曲线图3-12 功率降额曲线3.6本设计采用的方案本设计采用CD4046数字锁相环集成电路制作无线传输系统的调制部分，再采用TDA7000调频收音机集成电路作无线传输系统的解调部分。如图3-13所示。（a）调制部分 （b）解调部分图3-13 设计的调制与解调系统4 功率放大电路4.1功率放大电路4.1.1功率放大电路的定义功率放大器分为高频功率放大器和低频功率放大器，其主要区别在于两者的工作频率范围和所需通过的频带宽度有所区别，所以采用的负载也不相同。低频放大器的工作频率低，但整个工作频率宽度很宽，例如2020000Hz，高低频率的极限相差达1

42、000倍，所以它们都是采用无调谐负载，例如电阻、有铁芯的变压器等。高频放大器的中心频率一般在几百千赫兹至几百兆赫兹，但所需通过的频率范围（频带）和中心频率相比往往 是很小的，或者只工作于某一种频率，因为一般都是采用选频网络组成谐振放大器或者非谐振放大器。所谓谐振放大器，就是采用谐振回路（串、并联及耦合回路）作负载的放大器。谐振放大器不仅有放大作用，还有滤波和选频的作用。谐振放大器又可分为调谐放大器（通常称高频放大器）和频带放大器（通常称中频放大器）。前者的调谐回路需对外来不同的信号频率进行调谐；后者的调谐回路的谐振频率固定不变。4.1.2功率放大电路与电压放大电路的区别放大电路实质上都是能量转

43、换电路。从能量控制的观点来看，功率放大电路和电压放大电路没有本质的区别，但是功率放大电路和电压放大电路所要完成的任务不同。对电压放大电路的主要要求是使其输出端得到不失真的电压信号，讨论的主要指标是电压增益、输入和输出阻抗等，输出的功率并不一定大。而功率放大电路则不同，它主要要求获得一定的不失真（或失真较小）的输出功率。4.1.3 功率放大电路的特殊问题如前所述，功率放大电路不同于电压放大电路，因此功率放大电路包含着一系列在电压放大电路中没有出现过的特殊问题，这些问题是：A、要求输出功率尽可能大为了获得大的功率输出，要求功放管的电压和电流都有足够大的输出幅度，因此器件往往在接近极限运用状态下工作

44、。B、效率更高由于输出功率大，因此直流电源消耗的功率也大，这就存在一个效率问题。所谓效率就是负载得到的有用信号功率和电源供给的直流功率的比值。这个比值越大，意味着效率越高。C、非线性失真要小功率放大电路是在大信号下工作，所以不可避免地会产生非线性失真，而且同一功放管输出功率越大，非线性失真往往越严重，这就使输出功率和非线性失真成为一对这要矛盾。但是，在不同场合下，对非线性失真的要求不同，例如，在测量系统和电声设备中，这个问题显得很重要，而在工业控制系统等场合中，则以输出功率为主要目的，对非线性失真的要求就降为次要问题了。D、功率器件的散热问题在功率放大电路中，有相当大的功率消耗在管子的集电结上

45、，使结温和管壳的温度升高。为了充分利用允许的管耗而使管子输出足够大的功率，放大器件的散热就成为一个重要问题。此外，在功率放大电路中，为了输出较大的信号功率，器件承受的电压要高，通过的电流要大，功率管损坏的可能性也就比较大，所以功率管的损坏与保护问题也不容忽视。4.2功率放大电路的工作状态分类（a）甲类放大在一个周期内ic0 （b）甲乙类放大在一个周期内有半个周期以上ic0 (c) 乙类放大在一个周期内只有半个周期ic0图4-1 Q点下移对放大电路动作状态的影响在电压放大过程中，输入信号在整个周期都有电流流过放大器件，这种工作方式通常称为甲类放大；在整个周期中有半个周期有电流流过放大器的工作方式

46、称为乙类放大；而在整个周期中有半个周期以上电流流过放大器的工作方式称为甲乙类。在其典型的工作状态如图4-1所示。4.3提高效率的主要途径由甲类放大电路可知，静态电流是造成管耗的主要因素。当iC0，电路中，电源始终不断地输送功率，在没有信号输入时，这些功率全部消耗在器件（和电阻）上，并转化为热量的形式耗散出去，当有输入信号时，其中一部分转化为有用的输出功率，信号越大，输出给负载的功率越多。甲类放大电路的效率很低。如果把静态工作点Q向下移动，使信号等于零时电源供给的功率也减小，甚至为零，信号增大时电源供给的功率也增大，这样电源供给功率及管耗都随着输出功率的大小而变，从而改变了甲类放大时效率低的问题。甲类和甲乙类放大都能减小静态功耗、提高效率，但都出现了严重的波形失真。因此，既要