TA2111高性能调频接收机

<<高性能调频接收机>>课程设计报告题目：_ __高性能调频接收机 _专业：___ _电子信息工程 _年级：_ __09级 ____________学号：___________学生姓名：_____ ________联系电话：_________指导老师：_____ ________完成日期： 2011 年 12 月 15 日高性能调频接收机摘要本设计采用TA2111单片调频、调幅收音机芯片，制作的高性能调频接收机实现信号失真小，接收范围在87-108MHz。

经测试，系统达到设计的要求，具有灵敏度高、工作稳定、选择性好及失真度小等优点。

关键词：TA2111；调频收音机；失真小；噪声低.ABSTRACTThis design uses TA2111 Chip FM, AM radio chip, making high performance FM receiver signal distortion is small, receiving range in 87-108MHz. After testing, the system achieved the design requirements, with the advantages of low noise, stereo outputKey W ords:TA2111; FM radio; distortion; low noise.目录（要自动生成的）摘要(三号黑体) ........................................................................................................... I I ABSTRACT(三号Times New Romar) ................................................................................ I I 1 设计要求及方案选择(标题1为四号黑体) (4)1.1设计要求(标题2为小四黑体) (4)1.2方案选择(标题2为小四黑体) (4)2 理论分析与设计 (2)2.1××××电路的分析及设计 (2)2.2 ××××电路的分析及设计 (3)3 电路设计 (7)3.1 硬件电路的设计 (7)3.2 软件的设计 ........................................................................ 错误！未定义书签。

4 系统测试 (7)4.1调试所用的基本仪器清单 (7)4.2调试结果 (7)4.3 测试结果分析 (7)5 总结 (7)参考文献 (7)1 设计要求及方案选择1.1设计要求制作一个信号失真小，接收范围在87-108MHz，能清楚接收贺州人民广播电台及中国之声等调频电台的高性能调频收音机。

1.2方案选择本次课程设计的调频收音机电路主要由大规模集成电路TA2111组成。

由于集成电路内部不便制作电感、电容和大电阻以及可调元件，故外围元件多以电感、电容和电阻及可调元件为主，组成各种控制、谐振、供电、滤波、耦合等电路。

收音机通过调谐回路选出所需的电台，送到变频器与本机振荡电路送出的本振信号进行混频，然后选出差频作为中频输出（我国规定FM中频为10.7MHZ），中频信号经过鉴频器鉴频后输出调制信号（低频信号），调制信号（低频信号）经低频放大、功率放大后获得足够的电流和电压，即功率，再推动喇叭发出响的声音。

实现87MHz ~ 108MHz调频广播接收，调谐方式为手动步进调谐。

本机外围电路元件较少，灵敏度高，质量稳定。

由于使用晶体管要使用大量的电感，和比较高的PCB电路设计能力，电路的性能不是很稳定，考虑到电路的稳定性和集成性，本设计采用TA2111集成收音机芯片。

图一 TA2111内部结构图2 理论分析与设计2.1频率调制电路的分析及设计调频（FM ）是用音频信号去调制高频载波的频率，使高频载波的瞬时频率随调制信号而有规律的变化，载波的幅度保持不变。

已调波频率变化的大小由调制信号的大小决定，变化的周期由调制信号的频率决定。

已调波的振幅保持不变。

调频波用英文字母FM 表示。

设调制信号为t Ω=ΩΩcos U )t (U m ；载波信号为t C C C ωcos U )t (U =调频时，载波电压振幅度Ucm 不变，而载波瞬时间频率则随调制信号规律变化，即为）（t t U K t C C C C ωωωω∆+=+=Ω)()(f ，式中C ω为载波角频率，又称为调频波中心频率；f K 为比例常数表示载波频率变化随调制信号变化的程度大小。

其值由调频电路决定，单位是弧度/秒·伏（rad/s ·v ）；)()(f t U K t C Ω=∆ω为瞬时角频率相对于中心频率的频率偏移，简称频偏。

调频后载波瞬时相位也会产生变化，其瞬时相位为())()()(00t t dt t U kt dt t t c ttfc ∆Φ+=+==Φ⎰⎰Ωωωω式中，ωct 为未调频时载波相位；()dtt UKt tf)(0⎰Ω=∆Φ为调频后，瞬时相位相对于t c ω的相位偏移。

调频波的数字表示式为()])(cos[0dt t U Kt Ut Utf c FM⎰Ω+=ω ，根据上式可画出调频波的波形图，如图二所示。

图二 调频从调频波形可见，调频波振幅保持不变。

调频波的频率跟随信号的变化规律而改变。

即当调制信号幅度最大时，调频波最密，频率最大；而当调制信号负的绝对值最大时，调频波最稀疏，频率最低。

调频制无线电广播多用超短波(甚高频)无线电波传送信号，使用频率约为87MHz-108MHz ，主要靠空间波传送信号。

目前，地面的广播电视分做VHF(甚高频或称米波)和UHF(特高频或称分米波)两个频段。

在我国，VHF 频段电视使用的频率范围是48.5MHz-300MHz ，划分成1-12频道，UHF 频段使用的频率范围是470MHz-956MHz ，划分成：3-68频道。

它们基本上都是靠空间波传播的。

国际上规定的卫星广播电视有6个频段，主要频段是12MHz，也是靠空间波传播。

调频（FM）广播频率是在VHF波段中划分出的一段，规定专门用于广播。

电视信号的传播也采用调频方式，由于原理相近，因此可将调频收音机接收头作部分改动，使得收音机不仅能覆盖87—108MHz波段，还能达到更低频率或更高频率，这样就能接收到电视伴音。

2.2 调频收音机的基本工作原理的分析及设计收音机的原理是把从天线接受到的高频信号，经检波还原成音频信号，送到扬声器变成音波。

是把接收到的电台高频信号，用一个变频级电路将它转化为频率固定的中频信号，然后再对这个中频信号进行多级放大，再检波，低放。

由于不同频率的无线电波用途较广、接受的电波较多，所以音频信号就会互相干扰，导致音响效果不好，所以当要选择所需的电台并把不要的信号“滤掉”，以免产生干扰，所以在我们收听广播时，使用选台按钮。

由于中频固定，且频率比高频已调信号低、中放的增益可以做的较大，工作较稳定，通频带特性也可做的理想、这样可以使检波器获得足够大的信号，从而使整机输出音质较好的音频信号，所以中频调谐放大电路可以做到选择性好、增益高又不易自激。

这样灵敏度和选择性都可大幅度改善，而且可使整个波段接受灵敏度均匀!集成电路收音机的特点是：结构比较简单，性能指标优越，体积小等优点。

FM型的收音机电路可用如图三所示的方框图来表示。

收音机通过调谐回路选出所需的电台，送到变频器与本机振荡电路送出的本振信号进行混频，然后选出差频作为中频输出（我国规定的FM中频为10.7MHZ），中频信号经过鉴频器鉴频后输出调制信号（低频信号），调制信号（低频信号）经低频放大、功率放大后获得足够的电流和电压，即功率，再推动喇叭发出响的声音。

图三收音机电路方框图2.3 TA2111集成电路芯片分析2.3.1输入调谐回路由于同一时间内广播电台很多，收音机天线接收到的不仅仅是一个电台的信号。

由于各个电台发射的载波频率均不相同，收音机的选频回路通过调谐，改变自身的振荡频率，当振荡频率与某电台的载波频率相同时，即可选中该电台的无线信号，从而完成选台。

由于我们采用的是超外差式收音，选出的信号并不立即送到检波级，而是要进行频率的变换（即变频，目的是让收音机整个频段内的电台放大量基本一致，因为频率稳定放大倍数也就相对稳定）。

利用本机振荡产生的频率与外来接收到的信号进行混频，选出差频，即获得固定的中频信号（FM的中频为10.7MHz）。

2.3.2中频放大与检波作用：将选台、变频后的中频调制信号（调频为10.7M）送入中频放大电路进行中频放大，然后再进行解调，取出低频调制信号，即所需要的音频信号。

在图四电路中，中频放大电路的特征是具有“中周(中频变压器)”调谐电路或中频陶瓷滤波器。

IC内部变频电路送出的中频信号从“4”脚输出，10.7MHz的调频中频信号经三端陶瓷滤波器CF2选出送往IC的“7”脚，从“13、14”脚输出音频信号。

鉴频在IC内部。

IC的“13-14”脚之间的电容是检波后得到的音频信号耦合到音频功率放大输入端的耦合电容（通交隔直，让交流的音频信号通过，直流分量隔离）。

2.3.3低频放大与功率放大作用：解调后得到的音频信号经低频和功率放大电路放大后送到扬声器或耳机，完成电声转换。

图四电路中IC的“13～18”脚内部都是低频放大电路。

“1”脚为静噪滤波，接有电容C10（0.022UF），“3”脚所接电容C8（4.7UF）为功率放大电路的负反馈电容，“4”脚为直流音量控制端（改变引脚电位来改变内部差动放大器的放大倍数），外接音量控制电位器中心抽头。

IC的“25”脚接的C18（10UF）是功率放大电路的自举电容，以提高OTL功放电路的输出动态范围，“26”脚为功放电路供电端，外接C19（100UF）和C17（0.1UF）分别为电源的低频滤波和高频滤波电容。

音频信号经“24”脚输入到IC中进行功率放大，放大后的音频信号从“27”脚输出，经C16（100U）耦合送到扬声器或耳机发声，C20（0.1UF）是一只高频滤波电容，防止高频成分送入扬声器。

2.3.4电源及其他电路本机的电源部分包括有两节1.5 V电池、“26”脚外围的低频滤波电容C19（100UF）、C17（0.1UF）电源高频滤波电容，“8”脚外围的低频去耦滤波电容C2（10U），电源高频滤波电容C3（0.22UF）及由音量电位器连动的电源开关K1，R3和LED构成电源指示电路。