集多性能电路的实用的调频接收机电路设计

本设计主要由以下三部分组成：
　　
一、音芯片CXA1691，它是集调幅、调频、锁相环、立体声解码等电路为一体的AM/FM立体声收音IC。二、相环芯片BU2614，通过合理设计环路滤波器，频率能够稳定在88～108MHz。三、DC-DC变换电路，实现了系统的低功耗和单电源供电。
　　
系统硬件电路设计
　　
1 接收电路设计
　　
CXA1691S的电源电压适应范围宽，2～10V范围内电路均能正常工作，此外，它还具有立体声指示LED驱动电路以及FM静噪等功能。由于本系统没有涉及到调幅，所以芯片中的16引脚（AM中频输入）、15引脚（波段选择）、10引脚（AM天线输入）和5引脚（AM本振）均悬空，也可接电容到地。将7引脚（FM本振）和12引脚（FM输入）与环路滤波器的输入相连，从而利用锁相环实现频率的可控。具体电路如图1所示。

图1 CXA1691收音电路

2 锁相方案设计
　　
本设计的第二个主要部分是锁相环电路的设计。在这里考虑了以下几种方案。
　 
方案一：使用D/A控制压控振荡器产生可变的本振频率，该方案的调谐方式比较简单，很容易实现自动搜索功能，而且可以微调频率，使收音效果达到最佳状态。通过调试软件调试硬件，所以调试相对容易些。但它也有两个缺点：一是DAC产生的信号幅度是量化的，不能精确地锁定本振频率；二是没有环路控制，稳定性不及锁相环好。但是通过使用8位的DAC就可以使控制电压的步进为20mV,如果使用12位的DAC，则控制更精确。可见，上述两个缺点是可以克服的。

方案二:采用PLL频率合成方式。PLL频率数字调谐系统主要由压控振荡器 (VCO)、相位比较器(PD)、低通滤波器(LE)、可编程分频器和高稳定晶体振荡器组成，其结构如图2所示。其中参考分频器、PD以及可编程分频器可以全部集成在芯片BU2614内部，VCO振荡器输出fosc作为本振频率。BU2614可以用单片机来控制。高稳定度的晶振使得本振频率稳定性极大地提高,而且通过单片机控制分频系数也可以实现频率步进扫描、预置电台、电台存储等多种功能。  
 

图2 锁相原理图

上述两种方案都是目前产品设计广泛使用的，为了使收音效果稳定并实现自动搜台的连续性，本设计采用了方案二，电路如图3所示。

图3 锁相环电路

3 电源设计
　　
本系统的另外一个有特色的部分就是DC-DC变换电路的设计。尝试了很多方法后，最终选用MAX770作为3V转5V的电源，能够输出+5V，电流在1A完全满足设计要求，且纹波较小，低于100mV，若采用滤波措施效果更佳。它的电路简单，输出电压也相当稳定，电路如图4所示。

图4 3V转5V的电源设计

4 时钟显示
　　
本设计采用的DS12887实时时钟芯片采用CMOS技术制成，具有内部晶振和时钟芯片备份锂电池，和常用的时钟芯片MC146818B、DS1287的引脚兼容。采用DS12887芯片设计的时钟电路无须任何外围电路和器件，并具有良好的微机接口。芯片内部含有128字节RAM单元与软件接口，其中14字节为时钟单元和控制/状态寄存器，114字节为通用RAM，可由用户使用，所有RAM单元数据都具有掉电保护，可用于实现掉电存储的功能。
　　
本系统还有其他非常有特色的地方，如自动搜台锁台和掉电存储等。
　　
结束语
　　
本设计是一款简单实用的调频接收机方案。其中CXA1691的应用大大降低了电路设计的复杂性，它将大部分电路集成在一起，增强了系统的稳定性。笔者曾利用NE564及一些辅助电路设计过收音电路，无论是收音的灵敏度还是信噪比都无法与本设计相媲美。另外它集成了音频功率放大电路使音质也有了质的飞跃。
　　
锁相环电路的设计在本设计中至关重要，尤其是环路滤波器的设计。笔者尝试过三极管电路，也尝试过LM358与LC电路结合，最终从频带宽度和稳定性上确定了本方案的设计。