tda7088自動選臺的單片機控制

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1、 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 47 頁 共 4 頁 摘 要 隨著社會的發(fā)展，人們對通信的要求日益迫切，無線通信技術(shù)的發(fā)展也日益迅速，但是通信的發(fā)展離不開信號的發(fā)射和接收，比如在網(wǎng)絡(luò)，廣播，視頻，音頻收發(fā)中都要運用接收系統(tǒng)。在這里，利用所學(xué)的電子電路、單片機、通信技術(shù)方面的有關(guān)知識, 運用高頻信號的接收處理流程，分析了TDA7088芯片和NE564芯片的性能特點，用TDA7088芯片制作一個收音機系統(tǒng)。并且使用 NE564 芯片制作鎖相環(huán)路，將鎖相環(huán)路和帶通濾波器組成FSK解調(diào)系統(tǒng)，用

2、 FSK 調(diào)制解調(diào)方法解調(diào)收音機輸出的音頻數(shù)據(jù), 將數(shù)據(jù)返回 AT89S51 單片機實現(xiàn)一個用單片機程序控制 TDA7088 芯片制作的收音機系統(tǒng)自動選臺的發(fā)送與接收的通信系統(tǒng)，與實驗中心通信系統(tǒng)配合，實現(xiàn)無線通信。 TDA7088T的新型調(diào)頻接收機，其主要優(yōu)點是將混頻器、中頻放大器、立體聲解調(diào)器以及靜噪電路、選頻電路和振蕩電路集成在一起;同時還有自動頻率控制和電子調(diào)諧等功能。重點介紹了這種接收機的設(shè)計思路和工作原理以及各相關(guān)部分的特性 關(guān)鍵詞：單片機；調(diào)制解調(diào)；音頻；TDA7088芯片；NE564芯片；鎖相環(huán)路；接收機

3、 Abstract With the development of society, it is increasingly urgent demands for communications and the development of wireless communication technology is increasingly rapidly. The development of the communication is indispensable to the launching and receiving signals, such as in network br

4、oadcast, video, audio which must apply launching and receiving systems. Here, I use electronic circuit ,SCM，communications technology and HF signal reception processing flow to analysis the performance characteristics of TDA7088 chip and NE564 chip and make a radio system by TDA7088 chip. Then I use

5、d NE564 chip to make a HF locked signal Road and FSK demodulation consisted of band-pass filter which demodulate the audio data exported from radio. Then, the return of the data to AT89S51 SCM can achieve an automatic sending and receiving communications systems which made by TDA7088 chip controlled

6、 by SCM program. This device cooperates with the communication system of the experiment center to achieve wireless communications. New pattern frequency modulation receiver sets by the use of TDA7088T, whose primary excellence lies in making the related devices inegrated together, such as the mixe

7、r, the intermediate frequency amplifier, the stero demodulator, the same time, the reteiver set takes the advantages others are its automatic frq\equency control function and electronic tuning function. This paper primarily introduces the design scheme and the qorking priinciple for the receiver alo

8、ng whth the characteristics of is relataed parts. Keyword: SCM ；Modem ；audio-frequency ；Chip of TDA7088 ；Chip of NE564 locked signal；receiver 目 錄 引 言 1 TDA7088自動選臺的單片機控制 ………………………………………12 2 FM接收機 2.1 FM解調(diào)基本原理 2.2 FM的解調(diào)方式 2.2.1振幅鑒頻方法 2.2.2相位鑒頻方法 2.2.3移相乘積鑒頻方法

9、 2.2.4脈沖計數(shù)式鑒頗方法 2.2.5鎖相解調(diào)電路 2.3調(diào)頻接收機的工作原理 2.4調(diào)頻接收機的主要技術(shù)指標(biāo) 2.5 TDA7088FM接收集成電路 2.6 TDA7088的完整FM接收電路 2.7 利用Protel設(shè)計接收機原理圖 2.8 利用Protel設(shè)計接收機PCB圖 3 FSK解調(diào)音頻中附加的數(shù)據(jù) 3.1 FSK工作原理 3.2 濾波器的基本原理 3.3 LM741芯片的介紹 3.4 巴特沃斯帶通濾波器的設(shè)計 3.5 鎖相環(huán)的組成和原理 3.6 NE564鎖相環(huán)的設(shè)計 3.7 利用protel設(shè)計FSK解調(diào)原理圖 3.8 利用protel設(shè)計F

10、SK解調(diào)PCB圖 4 單片機控制模塊 4.1 AT89S51單片機 4.2單片機串行接口技術(shù) 4.2.1串行接口的一般概念 4.2.2 串行通訊的方式 4.2.3 8051單片機的串行接口結(jié)構(gòu) 4.3 AT89S51單片機模塊的控制流程 4.4 利用Protel設(shè)計單片機原理圖 4.5 利用Protel設(shè)計單片機PCB圖 5 電路的仿真與調(diào)試 5.1 電路的仿真 5.2 電路的調(diào)試 5.3 調(diào)試的注意事項 6 結(jié)論 謝辭 參考文獻 附錄 引 言 近

11、年來，單片機軟件發(fā)展十分迅速，單片機技術(shù)作為計算機技術(shù)的一個重要分支，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、智能化儀器儀表、家用電器，甚至電子玩具等各個領(lǐng)域，它具有體積小、功能多、價格低廉、使用方便、系統(tǒng)設(shè)計靈活等優(yōu)點。單片機程序廣泛應(yīng)用于通信，自動控制，信息處理等諸多領(lǐng)域。在應(yīng)用領(lǐng)域中．單片機不僅僅與數(shù)字電路有很大聯(lián)系字傳而且它還要聯(lián)系到模擬電路、以及還能應(yīng)用到通信，擴頻領(lǐng)域。 同時信號接收系統(tǒng)在現(xiàn)代生活中有著十分廣泛的運用。比如在網(wǎng)絡(luò)，廣播，視頻，音頻收發(fā)中都要運用接收系統(tǒng)。在這里，我是利用所學(xué)的電子電路、單片機、通信技術(shù)方面的有關(guān)知識, 實現(xiàn)一個用單片機控制TDA7088芯片自動選臺的發(fā)送與接收的通信系

12、統(tǒng)。要分析TDA7088芯片的性能特點，比較FM調(diào)制解調(diào)的各種實現(xiàn)方法。用FSK解調(diào)輸出的音頻數(shù)據(jù)掌握高頻信號的接收處理流程，與實驗中心通信系統(tǒng)配合，實現(xiàn)無線通信。 在TDA7088自動選臺的單片機控制項目中，利用NE564芯片制作鎖相環(huán)路，并且將鎖相環(huán)路和帶通濾波器組成FSK解調(diào)系統(tǒng)，用 FSK 調(diào)制解調(diào)方法解調(diào)收音機輸出的音頻數(shù)據(jù),，確認波特速率后返回單片機程序確認，用單片機程序控制TDA7088芯片的選臺安鍵，讓芯片所控制的收音部分選擇符合特定的頻率。以達到控制TDA7088自動選臺的功能。 1 TDA7088自動選臺的單

13、片機控制 設(shè)計TDA7088自動選臺的單片機控制必須利用所學(xué)的電子電路、單片機、通信技術(shù)方面的有關(guān)知識, 掌握高頻信號的接收處理流程，分析TDA7088芯片和NE564芯片的性能特點，用TDA7088芯片制作一個收音機系統(tǒng)。并使用NE564芯片制作鎖相環(huán)路用FSK調(diào)制解調(diào)方法解調(diào)收音機輸出的音頻數(shù)據(jù)。返回AT89S51單片機實現(xiàn)一個用單片機程序控制的TDA7088芯片制作的收音機系統(tǒng)自動選臺的發(fā)送與接收的通信系統(tǒng)，與實驗中心通信系統(tǒng)配合，實現(xiàn)無線通信。 TDA7088自動選臺的單片機控制方框圖（圖1-1）如下： 圖1.1 TDA7088自動選臺的單片機控制方框圖 整個設(shè)計中分為3

14、個部分： （1）調(diào)頻收音機 由TDA7088芯片及外圍電路組成，分為調(diào)頻接收機，音頻輸出，耳機3部分。具有接收頻率選臺的功能，并且能夠用耳機收聽到清楚的聲音。 （2）FSK調(diào)制解調(diào)音頻數(shù)據(jù) 由2個帶通濾波器和NE564鎖相環(huán)組成，分別連接到調(diào)頻收音機的音頻輸出和單片機控制電路上，從音頻輸出口接收到數(shù)據(jù)并且分析數(shù)據(jù)，確定信號的波特頻率，在將解調(diào)以后的數(shù)據(jù)輸入單片機，讓單片機利用數(shù)據(jù)控制收音機系統(tǒng)的選臺。 （3）單片機程序控制 用89S51芯片制作單片機系統(tǒng)，接收FSK解調(diào)后的音頻數(shù)據(jù)通過程序確認來控制調(diào)頻收音機選臺。 2 調(diào)頻收音機 2.1 FM基本原理 設(shè)

15、幅度為1的單一頻率Ω的調(diào)制信號 U=sin（Ωt+Ф） （2-1） 則調(diào)頻信號為 Ufm（t）=Ucsin{{Wc+△WUf（t）}t} (2-2） 試中 Wc為載頻； Uc為載波幅度； △W為峰值頻偏。 將（1）代入（2）試得 Ufm（t）=Ucsin{W

16、c+△Wsin（Ωt+Ф）}t} （2-3） 已調(diào)信號的幅度為常數(shù)，其瞬時頻率正比于調(diào)制信號，既實現(xiàn)了頻率調(diào)制FM，簡稱調(diào)頻。 調(diào)頻信號可以分窄帶和寬帶2類，所謂載帶調(diào)制信號是指鋒值頻偏△W遠小于調(diào)制頻率Ω，既Mf<<1。這時帶寬為 Bfm=Ω/2Π（HZ） （2-4） 所謂寬帶調(diào)頻信號是指Mf〉〉1，帶寬為 圖2.1 振幅鑒頻器模型 2.2 FM解調(diào)方式 在調(diào)頻信號中，調(diào)制信息寄存于已調(diào)波信號瞬時頻率的變化中，所以解調(diào)的任務(wù)就

17、是把已調(diào)波信號瞬時頻率的變化不失真地轉(zhuǎn)變成電壓變化，即實現(xiàn)頻率—電壓轉(zhuǎn)換—電壓轉(zhuǎn)換。完成此功能的電路，稱為頻率解調(diào)器，簡稱鑒頻器。 2.2.1 振幅鑒頻方法 將調(diào)頻波通過頻率—幅度線形變換網(wǎng)絡(luò)，使變換后調(diào)頻波的振幅能按其瞬時頻率的規(guī)律變化，即將調(diào)頻波變換成調(diào)頻—幅度波，再通過包絡(luò)檢波器檢測出反映幅度變化時解調(diào)電壓。這種鑒頻器稱為頻率鑒頻器，或稱振幅鑒頻器，它的電路模型如圖 調(diào)頻接收具有以下特點。 （1）抗干擾性能好，噪聲小 調(diào)頻接收工作在超短波段，該波段原有的干擾本來就小，加上電路中帶有限幅，消除了信號幅度干擾的影響。同時，由于調(diào)頻接收具有抗同頻干擾的特性，即使干擾頻率與接收的信號頻

18、率相同，只要信號電平稍強于干擾，就會使干擾受到很大的抑制，所以高頻接收具有抗干擾性能好，收到電臺后背景噪聲小的特點。 （2）通帶寬，頻響好，失真小，音質(zhì)優(yōu)美 超外差接收的通帶主要取決于中頻通帶。因調(diào)頻接收中頻頻率為10.7 MHz，遠比調(diào)幅中頻(465kHz)高，故相對通帶較容易達到200 kHz以上。因此，傳遞信號時高音頻的衰落及失真可以大為減小。又因調(diào)頻接收信噪比高，動態(tài)范圍也就相應(yīng)增大，故調(diào)頻接收機能獲得調(diào)幅機難以達到的音質(zhì)。 （3）傳播距離 視距傳播，易受高大建筑物影響，產(chǎn)生遮蔽及多徑傳輸現(xiàn)象。 2.2 FM解調(diào)方式 在調(diào)頻信號中，調(diào)制信息寄存于已調(diào)波信號瞬時頻率的

19、變化中，所以解調(diào)的任務(wù)就是把已調(diào)波信號瞬時頻率的變化不失真地轉(zhuǎn)變成電壓變化，即實現(xiàn)頻率—電壓轉(zhuǎn)換—電壓轉(zhuǎn)換。完成此功能的電路，稱為頻率解調(diào)器，簡稱鑒頻器。 2.2.1 振幅鑒頻方法 將調(diào)頻波通過頻率—幅度線形變換網(wǎng)絡(luò)，使變換后調(diào)頻波的振幅能按其瞬時頻率的規(guī)律變化，即將調(diào)頻波變換成調(diào)頻—幅度波，再通過包絡(luò)檢波器檢測出反映幅度變化時解調(diào)電壓。這種鑒頻器稱為頻率鑒頻器，或稱振幅鑒頻器，它的電路模型如圖 圖2.1 振幅鑒頻器模型 2.2.2 相位鑒頻方法 將調(diào)頻波通過頻率—相位線性變換網(wǎng)絡(luò)，使變換后調(diào)頻波的相位能按其瞬時頻率的規(guī)律變化，即將調(diào)頻波變換成調(diào)頻—調(diào)相波，再通過相位檢波器

20、檢測出反映相位變化的解調(diào)電壓。把這種鑒頻器稱為相位鑒頻器，它的電路模型如圖所示。 圖2.2 相位鑒頻器模型 2.2.3 移相乘積鑒頻方法 隨著近年來集成電路的廣泛應(yīng)用，在集成電路調(diào)頻機中較多采用的是移相乘積鑒頻器。它是將輸入FM信號經(jīng)移相網(wǎng)絡(luò)后生成與FM信號電壓相正交的參考信號電壓，它與輸入的FM信號電壓同時加人相乘器，相乘器輸出再經(jīng)低通濾波器濾波后，便可還原出原調(diào)制信號。它的電路模型如圖所示。 圖2.3 移相乘積鑒頻器模型 2.2.4 脈沖計數(shù)式鑒頗方法 先將調(diào)頻波通過具有合適特性的非線性變換網(wǎng)絡(luò)，使它變換為調(diào)頗脈沖序列，出于該脈沖序列含有反映該調(diào)頻信號瞬時頻率變化的

21、平均分量，因而通過低通濾波器便可得到反映平均分量變化的解調(diào)電壓。也可將調(diào)頻脈沖序列通過脈沖計數(shù)器，直接得到反映瞬時頻率變化的解調(diào)屯壓，將這種鑒頻器稱為脈沖計數(shù)式鑒頗器。它的電路模型如圖所示、 圖2.4 脈沖計數(shù)式鑒頗器模型 2.2.5鎖相解調(diào)電路 鎖相調(diào)頻解調(diào)電路的門限電平比普通鑒頻器低，其電路組成方框圖如圖所示。 圖2.5 鎖相調(diào)頻解調(diào)電路模型 當(dāng)輸入信號為調(diào)頻波時，如果將環(huán)路濾波器的帶寬設(shè)計得足夠?qū)挘硅b相器的輸出電壓能順利通過，則VCO就能跟蹤輸入調(diào)頻波中反映調(diào)制規(guī)律變化的瞬時頻率。即VCO的輸出是一個具有相同調(diào)制規(guī)律的調(diào)頻波。顯然，這時環(huán)路濾波器輸出的控制電壓就是所需

22、的調(diào)頻波解調(diào)電壓。這種電路稱為調(diào)制跟蹤型鎖相環(huán)。 若輸入的調(diào)頻信號為 (2-7) 式中,：Kf為調(diào)頻比例系數(shù)，為調(diào)制信號電壓，Wr為輸入調(diào)頻波的載波頻率載波角頻率。調(diào)節(jié)VCO的中心角頻率W使Wo＝Wr，對于已經(jīng)鎖定的環(huán)路，當(dāng)輸入調(diào)頻信號的頻率和相位發(fā)生某種變化時，環(huán)路將使壓控振蕩器的頻率和相位跟蹤輸入信號的變化。在這種情況下，環(huán)路中產(chǎn)生的相位差不大，即SIN，可以近似地把環(huán)路作為線性系統(tǒng)來。 在線性鑒相的條件下，鑒相器的輸出電壓為：

23、 (2-8) 因此，鑒相器的輸出電壓W(t)正比于調(diào)制信號電壓U(f)。對于直接從鑒相器的輸出端取出解調(diào)信號，輸出信號中將會有較大的干擾和噪聲，所以一般不采用這種方法，通常要經(jīng)過環(huán)路濾波器在進一步濾波后再輸出。 可以證明，這種鑒頻器的輸入信噪比的門限值比普通鑒顏器有所改善。調(diào)制指數(shù)越高，門限改善的分貝數(shù)也越大，一般說來可以改善幾個分貝；調(diào)制指數(shù)高時，可改善10分貝以上。此外，在調(diào)頻波鎖相解調(diào)電路中，為了實現(xiàn)不失真解調(diào)，環(huán)的捕捉帶必須大于輸入調(diào)頻波的最大頻偏，環(huán)路的帶寬必須大于輸入調(diào)頻波中調(diào)制信號的頻譜寬度。 2.3 調(diào)頻接收機的工作原理 一般調(diào)頻接收機的工作原理是: 天線接收

24、到的高頻信號,經(jīng)輸入調(diào)頻回路選頻,在經(jīng)過高頻放器放大,進入混頻器,本機振蕩器輸出的另一高頻信號也進入混頻器,則混頻器的輸出含有F1.F2 (F1+F2)等頻率分量的信號.混頻器的輸出接有選頻回路,選出中頻信號(F2-F1),再經(jīng)過中頻放大器放大,獲得足夠高的增益,然后經(jīng)鑒頻器調(diào)出低頻調(diào)制信號,再由低頻功放級放大,驅(qū)動揚聲器,在從天線接收到的高頻信號經(jīng)過混頻器為固定的中頻F2-F1,故稱為超外差式接收機.這種接收機的靈敏度高,選擇性好,性能也比較穩(wěn)定。 目前在一般調(diào)頻接收機中多數(shù)采用集成電路，調(diào)頻頭中放連同鑒頻器、立體聲解碼器往往分別采用三塊不同型號的集成塊。而該調(diào)頻接收機采用飛利浦公司的TD

25、A7088T集成塊，它是把調(diào)頻頭，中放、鑒頻器、立體聲解碼器集成在一起。這樣不但簡化了外圍電路，大大減小了接收機的尺寸，使之更易攜帶;同時也為大量生產(chǎn)提供了方便，提高了性價比。 調(diào)頻接收機的基本工作過程是:從天線進入的高頻信號，經(jīng)過輸人電路和高放電路，通過變頻器將高頻信號變?yōu)橹蓄l信號，進行多級的中頻放大，然后檢波出音頻信號，最后送到低放電路。輸人回路、高放和變頻三個部分合在一起，稱為高頻電路，也稱為調(diào)頻頭。調(diào)頻接收機和調(diào)幅接收機相比較有兩處不同，其一是調(diào)頻機不論普及機型或高級機型，大都帶有高放。這是因為調(diào)頻信號一般比較弱，加一級高放，能夠降低噪聲系數(shù)，提高其信噪比;另外，由于調(diào)頻機的工作頻率

26、高，天線阻抗低，輸人回路對各種假信號干擾的選擇性不易做好，需要加一級調(diào)諧高放來提高抗干擾性能，同時還可以減少本機振蕩向天線端的輻射，因為調(diào)頻機的頻率高，和電視頻道相近，本振的輻射容易干擾電視機。另一個不同之處是解調(diào)部分，由于調(diào)頻波的振幅是不變的，只有載波的頻率發(fā)生變化，若像調(diào)幅機那樣用一只二極管作幅度檢波器，即使切去載波的半邊波形，仍然是等幅波，檢不出音頻信號。因而必須采用另一個辦法，使其能對載波的頻偏起反應(yīng)而檢出音頻信號來。這種調(diào)頻波的解調(diào)器叫做鑒頻器中放在高頻頭的后面，它是將從混頻出來的信號加以放大，再進入鑒頻器在鑒頻器的后面是立體聲解調(diào)器，以及分為左、右兩個聲道輸出，需要配接兩個聲道的音

27、頻放大器調(diào)頻接收機中一般還有一些附屬電路，如自動增益控制電路、自動頻率控制電路等。 圖2.6 調(diào)頻接收機組成方框圖 2.4 調(diào)頻接收機的主要技術(shù)指標(biāo) 1.工作頻率范圍: 接收機可以接收到的無線電波的頻率范圍稱為接收機的工作范圍或者波段范圍.接收機的工作頻率必須與發(fā)射機的工作頻率相對應(yīng). 2.靈敏度: 接收機接收微弱信號的能力稱為靈敏度,通常用輸入信號電壓的大小來表示,接收的輸入信號越小,靈敏度越高,調(diào)頻廣播收音機的靈敏度一般為2-30uV 3.選擇性: 接收機從各種信號和干擾信號中選出所需信號的能力稱為選擇性,單位用dB表示,dB數(shù)越高,選擇性越好,一般調(diào)幅收音機頻偏10KHZ

28、的選擇性大于20dB,調(diào)頻收音機的中頻干擾比應(yīng)大于50dB. 4.頻率特性: 接收機的頻率響應(yīng)范圍城為頻率特性或通頻帶,調(diào)頻接收機的通頻帶一般為200KHZ 5.輸出功率: 接收機的負載上獲得的最大不失真功率城輸出功率 2.5 TDA7088FM接收集成電路 TDA7088 T是飛利浦公司的TDA70系列中的一種，與其它TDA70系列一樣是將接收機需要調(diào)試的中頻變壓器以及FM的鑒頻諧振線圈省去了，中頻濾波器也都集成在芯片中。它是新一代的微型單片IC，將外差式的調(diào)幅、調(diào)頻、低放電路等等，集成在一小塊電路中。用這種電路設(shè)計組裝的微型FM接收機(又稱“火柴盒”接收機)，由于其特殊的內(nèi)部功能

29、，調(diào)諧只需單連可變電容二極管，外圍元極少，體積也做得很小。組裝后幾乎不需要調(diào)試。 TDA7088T是一用于單聲道便攜式和袖珍接收機的雙極型集成電路。當(dāng)要使用最少的外圍器件時，這一集成電路就更為重要了(保證了小尺寸和低成本)。此電路包括頻率鎖定環(huán)(FLL)系統(tǒng)，它工作于大約70 kHz的中頻;選擇性是由RC濾波器實現(xiàn)的，與中頻有關(guān)的解調(diào)(DE-TUNING)和太弱的輸人信號被靜音電路抑制掉。 TDA7088T集成塊，采用16腳雙列扁平封裝，工作電壓為3V，該電路除包含F(xiàn)M收音機從天線接收到鑒頻輸出音頻信號的全部功能外，還設(shè)有搜索調(diào)諧電路、信號檢測電路、靜噪電路以及壓縮中頻頻偏的頻率鎖定環(huán)

30、FLL電路。TDA7088T電路的中頻頻率設(shè)計為70kHz，外圍電路不用中頻變壓器，其中頻選擇由電路內(nèi)部RC中頻濾波器來完成。該機像數(shù)字調(diào)諧收音機那樣采用電調(diào)諧按鈕(RUN)，另一只是復(fù)位按鈕(RESTE)。調(diào)諧按鈕通過BB910變?nèi)荻壒芨淖冸娙荩瑥亩淖儔嚎卣袷幤鱒CO的頻率范圍控制芯片的接收頻率，電路接通電源后，按一下搜索按鈕，電路自動地由頻率低端向高端搜索電臺，一旦搜索到電臺信號，調(diào)諧自動停止。如果接著按一下搜索按鈕，電路繼續(xù)往高頻端搜索電臺。當(dāng)調(diào)諧到FM接收頻率最高端時，只需按一下復(fù)位按鈕，本振頻率即回到最低端，搜索調(diào)諧又重新開始。TDA7088芯片是由BB910變?nèi)荻壒茈妷焊淖冸?/p>

31、容，從而改變壓控振蕩器VCO的頻率范圍控制芯片的接收頻率。芯片的中頻是70KHZ。 表1 TDA7088芯片管腳作用如下表 管腳 作用 管腳 作用 1 聲音輸出 2 音頻輸出信號 3 音頻環(huán)路濾波 4 +3V電壓輸入 5 環(huán)路震蕩 6 環(huán)路返回 7 低通1DB電容擴音 8 環(huán)路輸出電容 9 輸入 10 低通限幅電容 11 無線信號輸入 12 無線信號輸入 13 限制偏移電壓 14 接地 15 連接選臺按鍵 16 連接復(fù)位按鍵 TDA7088T是專用于調(diào)頻接收機的集成電路，外形為16腳雙列扁平

32、封裝。TDA7088T電路內(nèi)包含有FM變頻、中放、鑒頻和前級放大，也就是說，除了音頻功率放大外，具有調(diào)頻單聲道接收機的所有功能。 TDA7088T同其他TDA70系列一樣，采用了頻率反饋技術(shù)，對中頻信號的頻偏進行壓縮，從而降低FM中頻頻率。這種獨具匠心的技術(shù)處理，使得該電路與普通FM集成電路相比，具有很多獨特之處。 一塊TDA7088芯片包含了調(diào)頻收音機中從天線接收、振蕩器、混頻器、AFC(頻率自動控制)電路、中頻放大器(中頻頻率為70kHz)、中頻限幅器、中頻濾波器、鑒頻器、低頻靜噪電路、音頻輸出等全部功能，還專門設(shè)有搜索調(diào)諧電路、信號檢測電路及頻率鎖定環(huán)路。 圖2.7 （1）

33、頻率鎖定環(huán)(FLL) 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)頻廣播制式的頻偏△F1今為士75k Hz，音頻信號的最高調(diào)制頻率F2為15 kHz。這樣，調(diào)頻接收機的一般通帶應(yīng)滿足 B = 2 x（△F1+F2）=2x (75 k Hz +15 k Hz)=1 80k Hz （2-9） TDA7088T為了在內(nèi)部集成中頻濾波電路，就必須采取低中頻，這時其有效帶寬最大也不會超過140 kHz。為了解決這個矛盾,TDA7088T采用了頻率鎖定環(huán)FLL (Frequency-Locked Loop)技術(shù)，將外來信號的頻偏壓縮5倍，使得

34、中頻信號的最大頻偏為士15 kHz。 FLL的基本原理是利用鑒頻器輸出的音頻信號對本振頻率進行調(diào)制使本振信號的頻偏低于天線輸人信號的頻偏。當(dāng)外來載頻波信號無頻偏時，鑒頻器輸出的音頻信號中有一路加到環(huán)路濾波器，經(jīng)低通濾波器后反饋控制本振電路中的壓控振蕩器。這樣，本機振蕩的頻率就不是固定不變，而是隨著調(diào)頻信號的頻偏而擺動。當(dāng)外調(diào)頻信號的最大頻偏為土75kHz時，設(shè)定合適的FLL參數(shù)，使得本振信號的最大頻偏為-60 kHz。于是，經(jīng)混頻器差頻變頻后，得到的中頻信號的最大頻偏就成為 75 kHz-(60 kHz)=15kHz （2-10） 這時，所

35、需的中頻通帶為 2x(15 kHz+15 kHz)=60 kHz （2-11） 因此，中頻只要大于60 kHz，就能容納足夠的有效邊帶。兼顧調(diào)諧抑制比、信噪比、鏡像抑制比等綜合因素，TDA7088T選用了70kHZ的低中頻。由于采用了頻率鎖定技術(shù)，使得本振信號頻率能正確地跟蹤輸人調(diào)頻信號的頻率，因此TDA7008T不需要再另外設(shè)計AFC電路。 （圖2.8）中頻濾波器 （2）有源中頻濾波器 由于大幅度降低了中頻頻率，TDA7088T能夠把中頻濾波器集

36、成在電路中。這就使得這塊集成電路既不用傳統(tǒng)的中頻變壓器、鑒頻諧振線圈，也不需外接陶瓷濾波器或陶瓷鑒頻器等頻率組件，大大簡化了調(diào)試等程序，節(jié)省了外圍元器件，減小了體積。IC內(nèi)部中頻濾波器是由電阻、電容、運算放大器等組成的RC低通濾波器，為二階有源低通濾波器，其截止頻率為125 kHz,中頻濾波器的輸出端還有一級RC低通濾波器，截止頻率為73.7 kHz,這二組濾波器合成的綜合濾波特性與傳統(tǒng)的兩邊對稱的中頻選擇性特性不同。這是因為用了中頻后，天線輸人的高于或低于有用信號中心頻率100 kHz以上的干擾信號，到了中頻部分，都變?yōu)楦哂?0 kHz以上的干擾信號了，所以中頻濾波器主要任務(wù)是保護低通濾波特

37、性.由于只有 70k Hz以上的一條選擇性(而不是對稱的中頻特性)起作用，因此，正負通頻帶兩邊的選擇性有些不對稱。例如，接收信號的中心頻率為98MHz，本振信號的中心頻率為98.07 MHz，當(dāng)干擾信號為98 MHz+300 kH，時，混頻之后的差頻為 98.3MHz -98.07 MHz =230 kHz （2-12） 以及 98.07 MHz -97.7MHz=370 kHz （2-13） 圖2.9 單連可變電容器 （3）只用單連可變電容器調(diào)諧

38、 取代可變電容器的是變?nèi)荻O管，它是一種特殊的二極管。它的PN結(jié)電容隨著PN結(jié)上的偏壓(反向電壓)變化而改變。偏壓增大，PN結(jié)變厚，PN結(jié)電容變??；偏壓降低，PN結(jié)變薄，則PN結(jié)電容增大。因此改變PN結(jié)上的偏壓，就可以改變PN結(jié)的電容。電路中變?nèi)荻O管接在本機振蕩電路上，就可以改變振蕩頻率。 由于采用了70k Hz的低中頻，使得其鏡像干擾與有用信號頻率十分接近(140 kHz)，這在87-108MHz的調(diào)頻接收頻率范圍內(nèi)，利用天線輸人調(diào)諧回路來抑制鏡像干擾，選出有用信號頻率是不可能實現(xiàn)的。因此，TDA7088T將天線輸人回路設(shè)計成寬帶輸人方式，從而摒棄了傳統(tǒng)的輸人調(diào)諧電路，選臺只需改變

39、本機振蕩頻率便可實現(xiàn)FM頻段的調(diào)諧。這樣也就省卻了通常超外差接收機所必需的跟蹤調(diào)試程序。 圖2.10 靜噪控制 （4）相關(guān)靜噪作用 TDA7088T內(nèi)設(shè)由移相乘法器構(gòu)成的相關(guān)鑒相電路。鑒相器的兩路輸人信號:一路是原中頻信號，另一路是經(jīng)過移相后的中頻信號。當(dāng)調(diào)諧正確時，第一路信號經(jīng)兩次900相移，與原信號相位差1800，這時，相關(guān)鑒相器輸出高電平，靜噪開關(guān)電路不動作，輸出正常的音頻信號。當(dāng)沒有高頻信號輸人或接收的信號偏調(diào)時，相關(guān)鑒相器輸人的兩路信號的相位差小于1800，這時，相關(guān)鑒相器輸出

40、電平降低，當(dāng)降低到一定程度時，靜噪開關(guān)起作用，阻止音頻信號輸出，從而實現(xiàn)靜噪作用。與一般采用的檢出天線輸人信號場強的靜噪控制方式相比，相關(guān)靜噪控制作用具有“軟”變化的特點，即在啟動或停止靜噪作用時，沒有突變噪聲。并且相關(guān)靜噪電路的靜噪門限一般都設(shè)計得較低，使得在靜噪動作時，尚能通過一些微弱的音頻信號，產(chǎn)生一種符合習(xí)慣的“靜音”效果。另外優(yōu)點是能夠有效地抑制假象信號、強信號兩邊的側(cè)邊信號以及偏調(diào)噪聲。 (5) 選臺和鎖定頻率 自動搜索調(diào)頻收音機與普通調(diào)頻收音機的主要區(qū)別就在于它們的調(diào)臺方式不同。自動搜索調(diào)頻收音機采用電調(diào)諧方式選擇電臺，省去了可變電容器，設(shè)置了“搜索”和“復(fù)位”兩個輕觸式按鈕

41、。TDA7088芯片是由BB910變?nèi)荻壒芨淖冸娙?，從而改變壓控振蕩器VCO的頻率范圍控制芯片的接收頻率，使用時只要按下搜索按鈕，收音機就會自動在壓控頻率范圍內(nèi)搜索電臺，當(dāng)它搜索到一個電臺后，會準(zhǔn)確地調(diào)諧并停止下來。如果想換一個電臺，只需再次按下搜索按鈕，收音機就會繼續(xù)向頻率高端搜索電臺。當(dāng)調(diào)諧到頻率最高端后，就需要按下復(fù)位按鈕，讓收音機本振頻率回到最低端才能重新開始搜索電臺。這種自動搜索調(diào)頻收音機使用方便，調(diào)諧準(zhǔn)確，由于不使用可變電容器，所以使用壽命長(可變電容器容易損壞)，它的缺點是沒有頻率指示。 圖2.11選臺和鎖定頻率 電路動作過程 當(dāng)15的RUN腳的按鍵按下時，接通了高電

42、平，這個高電平為一個RS觸發(fā)器的S輸入端，這樣RS觸發(fā)器就被置1了，通過內(nèi)部的與門和或門后減少了16的輸出電壓，從而改變了電容二級管的兩端電壓，改變了壓控振蕩器的頻率，當(dāng)搜索到一個電臺，通過中頻解調(diào)后得到穩(wěn)定的音頻信號，輸入到RS的R端口，RS觸發(fā)器被置0，這樣就就不改變了16腳的輸出電壓，從而實現(xiàn)了電臺的鎖定。當(dāng)16腳的按鍵按下時，16腳的電壓就是最高的了，這樣使壓控振蕩器的振蕩頻率降到了最低，實現(xiàn)了復(fù)位功能。 2.6 TDA7088的完整FM接收電路 TDA7088調(diào)頻收音機的完整原理圖如下圖： 圖2.12 自動調(diào)頻收音機的原理圖 其核心器件是一塊TDA7088集成電路，因為集成電

43、路中很難集成較大容量的電容器，所以集成電路外接的電容器較多。TDA7088集成電路的1腳接的電容器C1為靜噪電容；3腳外接環(huán)路濾波元件；6腳上的C4為中頻反饋電容；7腳上的C5為低通電容器；8腳為中頻輸出端；9腳為中頻輸入端；{10}腳上的C7為中頻限幅放大器的低通電容；{15}腳為搜索調(diào)諧輸入端，C12為濾波電容器；16腳為電調(diào)諧、AFC輸出端。 調(diào)頻收音機的耳機線兼作天線，電臺信號送入集成電路的第11腳和12腳，電感L2、電容器C8、C9、C10構(gòu)成輸入回路。電路的頻率由L1、C3及變?nèi)荻O管VD1決定。混頻后產(chǎn)生的70kHz中頻信號經(jīng)集成電路內(nèi)的中頻放大器、中頻限幅器、中頻濾波器、鑒頻

44、器后變?yōu)橐纛l信號，由集成電路的第2腳輸出，送到音量電位器上，再由電容器C15送到由三極管VT1、VT2等組成的低頻放大電路中進行放大，推動耳機發(fā)聲。連接耳機插座的電感器L3、L4是為了防止天線的信號被耳機旁路而設(shè)置的。發(fā)光二極管和電阻器R6組成電源顯示電路。電容器C18和C19為電源濾波電路。電容器C17是用來改善音質(zhì)的。 TDA7088T調(diào)頻接收機的頻率范圍為88-108MHz，當(dāng)信號從天線進人TDA7088T的8，10腳混頻電路，在混頻電路中信號與來自壓控振蕩器的本振頻率進行混頻，得到一個10.7 MHz的頻率信號，再進人有源濾波器，經(jīng)過有源濾波后，信號變?yōu)橐粋€頻帶大約為+75 kHz的

45、小信號。該信號再進人中頻限幅放大器進行放大，一般放大倍數(shù)為1000倍(即為60 dB)，從中頻放大器出來的信號一路去復(fù)位電路，而另一路則進人立體聲解調(diào)器進行解調(diào)，解調(diào)出來的信號就是音頻信號，它經(jīng)過全通濾波器后，一路反饋到壓控振蕩器，使壓控振蕩器提供混頻時所需要的本振頻率而另一路則進人靜音電路和選頻電路在靜音電路中，將把音頻信號中對音質(zhì)有影響的信號去掉，然后音頻信號從2腳輸出。 2.7 利用Protel設(shè)計接收機原理圖 Protel設(shè)計原理圖（如圖2.13）所示 圖2.13 接收機原理圖 2.8 利用Pro

46、tel設(shè)計接收機PCB圖 Protel設(shè)計PCB圖（如圖2.14）所示 圖2.14 接收機PCB圖 3 FSK解調(diào)音頻中附加的數(shù)據(jù) 自動調(diào)頻收音機在音頻輸出口可以輸出音頻信號，我們要獲取輸出的音頻信號并解調(diào)出通信編碼必須要使用FSK解調(diào)。在TDA7088自動選臺的單片機控制設(shè)計中必須用2個帶通濾波器和由NE564芯片組成的FSK系統(tǒng)解調(diào)接收機輸出的音頻數(shù)據(jù)，讓數(shù)據(jù)返回單片機控制模塊確認接收到的電臺是不是所要求的電臺。 圖3.1 FSK解調(diào)方框圖 3.1 FSK工作原理 調(diào)制的目的是要把傳輸?shù)哪M信號或者數(shù)字信號變換成適合信道傳輸?shù)母哳l信號。該信號稱為已調(diào)信號。而在

47、接收端需將已調(diào)信號還原成要傳輸?shù)脑夹盘枺褪墙庹{(diào)。 調(diào)制可分模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制，其中數(shù)字調(diào)制是利用數(shù)字信號來控制載波的振幅，頻率或者相位。FSK調(diào)制技術(shù)就是數(shù)字調(diào)制技術(shù)的一種，又稱移頻鍵控，簡記為FSK。對數(shù)字調(diào)制技術(shù)的主要要求是：已調(diào)信號的頻譜窄以及帶外衰減快；易于采用相干或非相干解調(diào)；抗噪聲和抗干擾的能力強，以及適宜在衰減信道中傳輸。 用二進制數(shù)字信號m(t)進行調(diào)頻，是使載波中的ωc，當(dāng)符號為1時具有ω1頻率的信息，而當(dāng)符號為0時具有ω2的信息，此調(diào)制稱移頻調(diào)制。 數(shù)字符號為0時，RS鎖存器的輸出為是0、是1的組合，數(shù)字符號為1時，其輸出為是1、是0的組合。因此，數(shù)字符號

48、為0時，閉合，輸出為；數(shù)字符號（信息）為１時，閉合，輸出為。如果電信符號反復(fù)交替0、1時，輸出就交替切換，實現(xiàn)移頻調(diào)制。 FSK的信號帶寬大約為： B=│F2-F1│+2F0 （3-1） FSK可以采用包絡(luò)檢波法，相干解調(diào)法和非相干解調(diào)，鎖相解調(diào)等方法解調(diào)，F(xiàn)SK相位連續(xù)時，可以采用鑒頻器解調(diào)。包絡(luò)檢波法是指收端采用兩個帶通濾波器，其中心頻率分別為F1和F2，他們的輸出經(jīng)過包絡(luò)檢波，如果F1支路的包絡(luò)強于F2支路，則判為“+1”；反之判為“-1”。非相干解調(diào)時輸入信號分別經(jīng)過對COSW

49、1t和COSW2t匹配的兩個匹配濾波器，其輸出再經(jīng)過包絡(luò)檢波和比較判決。如果F1支路的包絡(luò)強于F2支路的包絡(luò)，則判為“+1”；反之判為“-1”。 對于FSK信號的解調(diào)方式有鑒相檢波方式，零交叉檢波方式，鎖相環(huán)檢波方式等。由于鎖相技術(shù)的發(fā)展和鎖相環(huán)電路的進步，促使鎖相環(huán)檢波方式得到了廣泛的使用。在這里我使用鎖相環(huán)檢波方式進行FSK解調(diào)。 3.2 FSK鎖相解調(diào)原理 3.2.1 PLL的基本原理 鎖相集成電路的種類很多。按電路程式可以分為模擬和數(shù)字式兩大類。使用者可以按需要在電路外部連接各種部件來實現(xiàn)鎖相環(huán)路的各種功能，按照使用頻率的不同通用單片集成鎖相環(huán)可以分為：高頻單片集成鎖相

50、環(huán)，超高頻單片集成鎖相環(huán)，低頻單片集成鎖相環(huán)。 鎖相環(huán)是個相位誤差控制系統(tǒng)。它比較輸入信號和壓控振蕩器輸出信號之間的相位差，從而產(chǎn)生誤差控制電壓來調(diào)整壓控振蕩器的頻率，以達到與輸入信號同頻。 鎖相環(huán)由三個基本的部件組成：鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LPF）和壓控振蕩器（VCO）。 　 鑒相器是個相位比較裝置。它把輸入信號Si(t)和壓控振蕩器的輸出信號So(t)的相位進行比較，產(chǎn)生對應(yīng)于兩個信號相位差的誤差電壓Se(t)。 環(huán)路濾波器的作用是濾除誤差電壓Se(t)中的高頻成分和噪聲，以保證環(huán)路所要求的性能，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 壓控振蕩器受環(huán)路濾波器輸出電壓的

51、控制，使壓控振蕩器的頻率向輸入信號的頻率靠攏，直至消除頻差而鎖定。 3.2.2 FSK的PLL解調(diào)原理 用PLL解調(diào)FSK信號有兩種不同的方法。第一種是用一個PLL使其始終對輸入信號的頻率鎖定或跟蹤。第二種是用一個PLL對FSK信號中的一個頻率鎖定，而對另一個頻率則是失鎖的。這樣在解調(diào)FSK信號時，鎖定指示器的指示即為解調(diào)輸出。 解調(diào)電路方框圖如圖3.1 圖3.2 解調(diào)電路方框圖 其中超高頻單片集成鎖相環(huán)中的NE564是特別適用于FSK解調(diào)的集成PLL，因為它的內(nèi)部有電壓比較器，并且有與TTL電平相匹配的輸入輸出端，他可以解調(diào)數(shù)據(jù)速率高大1兆波特的FSK信號 3.3 NE564

52、鎖相環(huán)FSK解調(diào)電路的設(shè)計 高頻模擬鎖相環(huán)NE564的最高工作頻率可達到50MHZ，采用+5V單電源供電，特別適用于高速數(shù)字通信中FM調(diào)頻信號以及FSK移頻鍵控信號的調(diào)制，解調(diào)，無需外接復(fù)雜的濾波器，NE564采用雙極性工藝，其內(nèi)部組成框圖如下: 圖3.3 NE564內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 電路由輸入限幅器，鑒相器，壓控振蕩器，放大器，直流恢復(fù)電路和施密特觸發(fā)器等六大部分組成。 圖3.4 限幅器 （1）其中LIMITER為限幅器（如圖3.4）是差動電路，高頻性能很好，其作用是在輸入幅度不同的條件下，產(chǎn)生恒定幅度的輸出電壓，作為鑒相器的輸入信號。在接收FM或者FSK信號是時，可以抑制FM

53、調(diào)頻信號的寄生調(diào)幅，限幅電平在0.3~0.4之間。 （2）鑒相器用普通的雙平衡模擬相乘器。鑒相增益與2端注入電流I的關(guān)系如下： K=0.46(V/rad)+7.3*10E-4(V/rad.uA)I(uA) （3-2） 在I〈800mA范圍內(nèi)，上式有效。 圖3.5 壓控振蕩器 （3）壓控振蕩器（如圖3.5）是改進型的射極耦合多諧振蕩器。壓控振蕩器VCO的內(nèi)部接有固定電阻R(R=100),定時電容接在12，13端就可以產(chǎn)生震蕩.V

54、CO有2個電壓輸出端,其中,9腳輸出TTL電平;10腳輸出ECL電平.其固有振蕩頻率為： F=1/16RC （3-3） 試中R=100歐姆，是電路內(nèi)部設(shè)定的；C是外接定時電容。F=1MHZ時，得歸一化壓控靈敏度為 K=5.9*10E6(rad/V.s) (I=0) （3-4） 和 K=10.45*10E6(rad/V.s) (I=800uA)

55、 (3-5） 在任意工作頻率時，壓控增益K可用下試計算； Ko=K*F （3-6） 圖3.6 限幅放大器 （4）相位比較器PHASE-COMPAPAYOR的內(nèi)部含有限幅放大器（如圖3.6）以提高對AM調(diào)幅信號的抗干擾能力:4腳5腳外接電容組成低通濾波器:用來濾除比較器輸出的直流誤差電壓中的紋波;改變引腳2的輸入電流可改變環(huán)路的增益。 圖3.7 后置鑒相器 （5）后置鑒相器（如圖3.7）由單位增益跨導(dǎo)放大器 DC-RETRIEVER和施密特觸發(fā)器SCHMITT-TRIGGER組成,

56、其中直流恢復(fù)電路提供解調(diào)FSK信號時的補償直流電平及用作線形解調(diào)FM信號時的后置鑒相器; 施密特觸發(fā)器的回差電壓可通過腳15外借直流電壓進行調(diào)整,以消除輸出信號TTL的相位抖動。 NE564的最高工作頻率為50MHZ，最大鎖定范圍達12%f，輸入阻抗大于50K歐姆，電源電壓5~12V，典型工作電流60mA，該電路作為超高頻單片集成鎖相環(huán)路，可以用于高速調(diào)制解調(diào)，F(xiàn)SK信號的接收和發(fā)射，頻率合成等多種用途。 FSK信號解調(diào) 圖3.8 FSK解調(diào)原理圖 C1是輸入偶合電容，R1，C2組成差分放大器A1的輸入偏置電路濾波器，可濾除FM信號中的雜波，其值與中心頻率F及雜波的幅度有關(guān)。R2

57、對引腳2提供輸入電流I2，可控制環(huán)路增益和壓控振蕩器的鎖定范圍，R2與電流I2的關(guān)系可表示為 R2=(Vcc-1.3V)/I2 （3-7） I2一般為幾百毫安，調(diào)整時，可先設(shè)I2的初值為100uA，待環(huán)路鎖定后再調(diào)整電位器RP1使環(huán)路增益和壓控振蕩器的鎖定范圍達到最佳值。R3是壓控振蕩器輸出端必須接的上拉電阻，一般為幾千歐姆：C3，C4與內(nèi)部兩個對應(yīng)電阻（阻值R=1.3K歐）分別組成一階RC低通濾波器，其截止角頻率 Wc=1/RC3

58、 （3-8） 濾波器的性能對環(huán)路入鎖時間的快慢有一定影響，可以根據(jù)要求改變C3，C4的值，壓控振蕩器的固有振蕩頻率Fv與定時電容C1的關(guān)系可以表示為 C1=1/（2200Fv）=3300P （3-9） NE564特別適用于高速FSK移頻鍵控信號的調(diào)制和解調(diào),波特率可達1Mb/s. NE564組成FSK調(diào)制電路如圖 圖3.9 FSK調(diào)制電路 已知輸入信號Vi的頻率f=10.8MHZ,調(diào)制方波的頻率f=500KHZ,此時電路內(nèi)部的工作原理與FM解調(diào)基本相同,主要區(qū)別是解調(diào)后的方

59、波V從16腳輸出,可提供TTL電平,用電阻R和電位器RP調(diào)整施密特觸發(fā)器的回差電壓,可改善方波的波形..R是16腳的上拉電阻,其值增加,也有利于改善輸出波形. 該電路設(shè)計的關(guān)鍵是:必須使壓控振蕩器頻率為19KHZ~20KHZ時,NE564鎖定,這時16腳輸出才為高電平”1”:超出此范圍的失鎖,則16腳輸出為底電平”0”,因此,壓控震蕩器的固有震蕩頻率Fv和捕捉帶△F必須十分準(zhǔn)確.由以知條件可得:壓控震蕩器的固有震蕩頻率Fv=19KHZ,捕捉帶F=18.KHZ~19.1kHZ, 在FSK調(diào)制和解調(diào)電路的安裝和測試中,因電路工作頻率比較高,需要注意以下幾點: 1. 布線需要合理,地線盡可能形

60、成環(huán)路以屏蔽高頻干擾,加強電源濾波. 2. 壓控振蕩器的固有頻率必須與載波的中心頻率相等,力求測量準(zhǔn)確. 3. 精確調(diào)節(jié)引腳2的輸出電流I,以滿足捕捉帶F要求 4. 如果解調(diào)輸出的波形較差,可增加整形電路,如多級非門,或電壓比較器等. 3.4 濾波器的基本原理 LTI系統(tǒng)最重要，應(yīng)用最廣泛的是濾波。改變信號中各個頻率分量的相對大小，或者抑制，甚至全部濾除某些頻率分量的過程稱為濾波，完成濾波功能的系統(tǒng)稱為濾波器。在許多實際問題中，代表信息的信號（有用信號）和干擾或無用信號同時存在，但各自往往處在不同的頻率范圍，通常采用選擇性濾波來選擇出有用信號。所謂選擇性濾波，就是讓一個或一組頻率范

61、圍內(nèi)的信號無失真地通過，而衰減或完全抑制其余頻率范圍的信號，實現(xiàn)這種功能的系統(tǒng)稱為選擇性濾波器。對于LTI系統(tǒng)來說，由于輸出的頻譜是輸入的頻譜與系統(tǒng)函數(shù)的頻譜的乘積，所以只要適當(dāng)選取系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)，就可以完成我們所希望的濾波功能。 它改變信號各個頻率分量的相對大小和相位，達到補償實際系統(tǒng)非理想頻率特性的目的。 在信息或信號處理中，有時要增強信號中某些信息，有時要減小噪聲或隨機干擾，這些都是濾波的應(yīng)用。例如圖像處理中的邊緣增強和輪廓提取，因為邊緣或輪廓信息相對集中在頻域中的高頻部分，我們對圖像進行高通濾波，就可以增強其邊緣信息。 濾波器是一種選頻裝置，它允許輸入信號中的特定頻率

62、成分通過,同時抑制或極大地衰減其它頻率成分(又稱此頻帶為阻帶)。根據(jù)濾波器的選頻特性，一般將濾波器分為低通、高通、帶通和帶阻四種。 其對應(yīng)的幅頻特性如（圖3.10）所示，圖中虛線為理想濾波器的幅頻特性。 低通 高通 帶通 帶阻 圖3.10 濾波器幅頻特性 3.5 LM741芯片的介紹 （1）概述 LM741內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增

63、益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。 LM741的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。 （2）特性 1．內(nèi)部頻率補償 2．直流電壓增益高(約100dB) 3．單位增益頻帶寬(約1MHz) 4．電源電壓范圍寬：單電源(3—30V) 雙電源(1.5—15V) 5．低功耗電流，適合于電池供電 6．低輸入偏流 7．低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流 8．共模輸入電壓范圍寬，包括接地 9．差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 10．輸出電壓擺幅大(0至Vcc-1.5V) 3.6 巴特沃斯帶通濾波器的設(shè)計 給定要求的截止頻率Fc=19KHZ （

64、1）先選擇電容C1的標(biāo)稱值，電容C的初始值靠經(jīng)驗決定，通常以下面的數(shù)據(jù)作參考： fc ≤ 100Hz C = (10-0.1) μF （3-10） 　 ?c = (100-1000)Hz C = (0.1-0.01) μF （3-11） ?c = (1-10k)Hz C = (0.01-0.001) μF （3-12） ?c = (10-1000k)Hz C = (1000-100)pF （

65、3-13） ?c ≥ 100kHz C = (100-10)Pf （3-14） (2)所選擇的電容C1的實際值，再按照下式計算電阻換標(biāo)系數(shù)K 　 （3-15） 其中?c的單位為Hz；C1的單位為μF。 表1中查出C1和K＝1時的電阻值。 再將這些電阻值靠標(biāo)稱的實際電阻值。 (3)設(shè)計一個二階無限增益多路反饋巴特沃斯型帶通濾波器，增益Kp = 1，中頻（指紋波之間的終止頻率）?c = 19KHz。設(shè)計步驟如下： l 從下表中查出Kp＝1時，時的電阻

66、值。 R1=15.915KΩ，取標(biāo)稱值 16KΩ R2=0.0800KΩ， 取標(biāo)稱值 80Ω R3=31.831KΩ，取標(biāo)稱值 32KΩ 表2 二階無限增益多路反饋帶通濾波器設(shè)計用表 電路元件值 A 1 2 4 6 8 10 R1 15.915 7.958 3.979 2.653 1.989 1.592 R2 0.080 0.080 0.081 0.082 0.083 0.084 R3 31.831 31.831 31.831 31.831 31.831 31.831 電阻為參數(shù)K=1的時候的值，單位為K歐姆 通過公式 W=（R1+R2）/R2*R2*R3*C*C (3-8) 將W=19K*2Π帶如公式(2-8) 得 C=3200p 取標(biāo)值 C=2200+1100=3200P 用222和112的電容并聯(lián)實現(xiàn) 元件對應(yīng)如下圖 圖3.11 濾波器原理圖