调频收音机

1、引言

运用索尼公司生产的FM/AM收音机集成芯片CXA1019和锁相频率合成调谐集成芯片BU2614，制作一台调频收音机。以CXA1019为主体，完成信号接收部分的电路。作为收音机的重要组成部分，调谐电路和本振电路一直都采用传统的电路。近年来，随着无线电通信技术的迅速发展，锁相环和频率合成技术在各个领域得到了广泛的应用。由于锁相环具有跟踪特性、窄带滤波特性和锁定特性状态剩余频差存在，因此在频率合成技术中采用锁相环路可以产生频率准确率很高的振荡信号源。利用这种振荡信号源产生的频率作为收音机电路的调谐频率和本振频率可以实现数字化收音。利用单片机控制锁相环路中的分频数就可以改变振荡信号源的输出频率，以达到调台的目的。

1．1 设计要求主要有：

(1)接收FM信号的频率范围为88-108MHz；

(2)调制信号的频率范围为100-15000Hz，最大频偏75kHz；

(3)最大不失真输出功率100mW(负载阻抗8n)；

(4)能正常收听FM广播。

2．系统框图

根据设计的要求，以及实现基本调频电路的原理，综合各种材料的方案，设计相应的原理框图，为以后的电路设计打下一个基础，原理框图如图（1）

图1 系统框图

3. 具体方案

BU2614具有自动调频、程控搜索、电台载频显示等功能,该芯片功能强大。BU2614为16管脚芯片。管脚Xout与Xin为外接晶振管脚，一般接75KHz晶体，主要产生标准频率和时钟信号；CE、CLK和DA端为使能、时针和数据输入端。PD1为相位比较输出，BU2614内部主要有相位比较器PD、可编程分频器、参考分频器、高稳定晶体振荡器及内部控制器组成。与MCS-51系列单片机及相应的外围电路配合可完成整个电路的设计。通过BU2614的串行口与单片机通信来改变分频比，用BU2614内部的分频器和鉴频鉴相器，与CXAl019S的本振VCO构成数控锁相环，通过改变分频比改变接收的频点。整个基于CXAl019S和BU2614的基本功能，以及相应的外围电路，最后实现电路的整个功能，实现FM调频收音机的功能。

基本使用器件：

● FM/AM收音机集成芯片CXA1019；

● 锁相频率合成调谐集成芯片BU2614；

● RF输入带通滤波器；

● 10.7MHz陶瓷带通滤波器CF-2；

● 10.7MHz陶瓷谐振器CF-3）；

●可调电容器；

● 变容二极管；

● 锁相环所用的75kHz晶体。

BU2614具有以下特点：

（1）最高工作频率可达130MHz，并且为串行数据输入；

（2）采用晶振的高精度、高稳定度的75KHz 的参考频率；

（3）低电流损耗，工作时为4mA，锁相不工作时为100μA；、

（4）除了可直接用在FM和AM中，芯片还可提供7种参考频率，25kHz、

12.5kHz、6.25kHz、3.125kHz、5kHz、3kHz和1kHz；

（5）具有中频检测功能，开锁显示；

3．1 收音电路部分

收音单元。目前市场上收音机的集成芯片很多，CXAl019S用于便携式收音机及头盔式收音机，其接收灵敏度高、镜像抑制性能好、外围元件少且输出功率大。FM时Vcc：5V，工作电流为5．3mA；在Vcc=6V、RL-8Ω时，输出功率为500mW。收音电路单元如图所示：

图2 收音电路部分

3．2 锁相频率合成单元

这一部分既是设计的重点也是难点，FM调频收音机的接收频率范围是88-108MHz，因此所选用的频率合成器芯片最高频率须达到110MHz才能满足要求。ROHM公司生产的锁相频率合成调谐集成芯片BU2614最高频率可达到130MHz，完全满足要求，另外该芯片内带有高灵敏度的RF放大器，支持IP计数功能。利用锁相环路法构成数字式频率合成器，应用BU2614内部的数字逻辑电路把压控振荡器VCO频率一次或多次降频至鉴相器频率上，再与参考频率在鉴相电路中进行比较，所产生的误差信号用来控制VCO的频率，使之锁定在芯片内参考频率的稳定度上。BU2614应用电路如图3所示。

图3 BU2614应用电路

为了按要求保证搜索到所有电台，标准频率fr设定为25kHz，本振输出频率fo 为98．7-118．7MHz，可采用分频方式，环路的可编程分频器的分频比N为N=fo/frBU2614分频比变化范围为

N min =f

Lmin

/f

R

=98.7×103/25=3948

N max =f

Lmax

/f

R

=118.7×103/25=4748

平均分频比为

N=(N

MAX +N

MIN

)/2=4348

BU2614的外围电路工作原理：⑤脚接收单片机的串行数据，该数据为12脚反馈频率FMOSC提供分频系数N，内部标准频率由串行数据位中的R0,R1,R2的取值确定。该设计选择R0,R1,R2均为"1"，标准频率为25kHz与频率FMOSC／N

比较，在PD输出相位比较信号，根据PD输出端的不同状态，从低通滤波器得到相应的直流电压，该电压加在CX-A1019S收音机回路的调谐和本振回路中的变容二极管上，使得调谐频率和本振频率的改变与天线BPF输出的载波信号谐振收到电台，实现电调谐功能。而本振频率通过电容耦合反馈到BU2614中使得频率锁定。

4．PROTEL原理图

图4 PROTEL原理图

5．设计小结

通过这次课程设计，使我对《高频电子线路》这门课程中的知识有了更加深刻的理解，熟悉了课程设计的全过程，从设计目的，到方案的确定，从图书馆和网上查阅资料，确定整个系统的方框图，之后对电路中具体的每一部分进行具体的设计，从而完成整个电路的设计。但是，在这次设计中我也发现了许多不足的地方，比如在画PROTEL 99 SE时，有些元件找不到，元件进行封装时，有些元件的封装不知道，因此无法进行制版。说明自己对一些基础知识掌握不牢固，知识运用不灵活，今后应更加努力学习掌握基础知识，才能做好设计，设计出更加合理可行的方案，从而完成设计。