基于BH1417芯片的FM無線發(fā)射電路設(shè)計(jì)

BH1417是FM無線發(fā)射芯片，它可工作于87MHz～108MHz頻段，與簡(jiǎn)單的外圍電路配合使用，可發(fā)射音頻FM信號(hào)，它可以將計(jì)算機(jī)聲卡、游戲機(jī)、CD、DVD、MP3、調(diào)音臺(tái)等立體聲音頻信號(hào)進(jìn)行立體聲調(diào)制發(fā)射傳輸，配合普通的調(diào)頻立體聲接收機(jī)就可實(shí)現(xiàn)無線調(diào)頻立體聲傳送。適用于生產(chǎn)立體聲的無線音箱、無線耳機(jī)、CD、MP3、DVD、PAD、筆記本電腦等的無線音頻適配器。

BH1417的原理特性

FM發(fā)射電路采用穩(wěn)定頻率的鎖相環(huán)系統(tǒng)。這一部分由高頻振蕩器、高頻放大器及鎖相環(huán)頻率合成器組成。調(diào)頻由變?nèi)荻O管組成的高頻振蕩器實(shí)現(xiàn)，高頻振蕩器是鎖相環(huán)的VCO，立體聲復(fù)合信號(hào)通過它直接進(jìn)行調(diào)頻。高頻振蕩器由第9引腳外部的LC回路與內(nèi)部電路組成，振蕩信號(hào)經(jīng)過高頻放大器從11引腳輸出，同時(shí)輸送到鎖相環(huán)電路進(jìn)行比較后，從第7引腳輸出一個(gè)信號(hào)，對(duì)高頻振蕩器的值進(jìn)行修正，確保頻率穩(wěn)定。一但超過鎖相環(huán)設(shè)定的頻率，第7引腳將輸出的電平拉高；如果低于設(shè)定頻率，它將輸出的電平拉低；相同的時(shí)候，它的電平將不變。

1) 將預(yù)加重電路、限幅電路、低通濾波電路(LPF)一體化，使音頻信號(hào)的質(zhì)量比分立元件的電路(如BA1404、NJM2035等)有很大改進(jìn)。

2) 采用鎖相環(huán)鎖頻，并與調(diào)頻發(fā)射電路一體化，使得發(fā)射的頻率非常穩(wěn)定。

3) 采用了4位拔碼開關(guān)進(jìn)行頻率設(shè)定，可設(shè)定14個(gè)頻點(diǎn)，使用非常方便。

BH1417的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由5部分組成：音頻預(yù)處理電路(加重、限幅和低通濾波)；基頻產(chǎn)生電路(晶振、分頻)；鎖相環(huán)電路(相位檢測(cè)、鎖頻)；頻率設(shè)定電路(高低電平轉(zhuǎn)換)；調(diào)頻發(fā)射電路。外圍電路主要有拔碼開關(guān)組成的頻率控制電路、壓控振蕩器組成的載波產(chǎn)生電路、定時(shí)器以及一些耦合電容。

應(yīng)用電路

音頻輸入端的限幅電路設(shè)計(jì)

BH1417音頻輸入有最大電平限制，過大的輸入電平會(huì)損壞芯片。在前期的試驗(yàn)階段，輸入音頻電平幅值具有不可預(yù)測(cè)性，為了保護(hù)芯片，需對(duì)輸入音頻信號(hào)進(jìn)行限幅處理。限幅電路很簡(jiǎn)單，利用可變電位器即可。電路如圖2所示，圖中電容的作用是將音頻信號(hào)耦合到芯片中，同時(shí)有隔直流功能。

壓控振蕩器參數(shù)設(shè)計(jì)

結(jié)合BH1417頻點(diǎn)可知，壓控振蕩器的頻率變化范圍必須覆蓋芯片的所有頻點(diǎn)?？紤]到通用元器件的精度和加工工藝水平，這里適當(dāng)放寬頻段，以保證芯片能正常地鎖住頻點(diǎn)。假定頻帶為：80MHz～120MHz。壓控振蕩器的電路如圖3所示。L采用普通的磁芯可調(diào)式電感，電感量標(biāo)稱值為(30 nH～60nH)；變?nèi)荻O管的電容隨偏置電壓的變化而改變，其極限范圍為(7pF～35pF)。為了保證電路的穩(wěn)定性，C2與C3值不能相差太大，這里假定C2取51pF，C3范圍取為7 pF～35pF。下面確定C1的值。由式(1)、式(2) 可知電感L、電容C3均取最小值時(shí)，壓控振蕩器取得最大振蕩頻率，反之，取得最小頻率。

合并式(1)、(2)，得：

其中，C2，C3串接后電容范圍為：6.16 pF～20.76pF，將L、C3的極限值代入式(3)，整理后有：



上式中C1的單位是pF。計(jì)算得：45.27通過上面計(jì)算可知，各元器件的值并不是唯一的，這里只是演示計(jì)算的思路和方法。希望能為設(shè)計(jì)電路提供理論參考。

FM發(fā)射電路設(shè)計(jì)

立體聲信號(hào)通過1、22引腳輸入，配合2、3、20、21這幾個(gè)引腳外部的阻容組合，完成立體聲信號(hào)的低通濾波、預(yù)加重和調(diào)制，調(diào)制后的復(fù)合信號(hào)通過5腳輸出。15、16、17、18引腳輸入的頻率代碼經(jīng)過解碼和鑒相后，由7腳輸出PLL振蕩器的控制信號(hào)VCO。此VCO控制外部由分立元件組成的高頻振蕩電路，產(chǎn)生FM調(diào)頻的載波信號(hào)，并通過一個(gè)達(dá)林頓三極管2SD2142對(duì)5腳輸出的復(fù)合立體聲信號(hào)進(jìn)行FM頻率調(diào)制。調(diào)制后的信號(hào)通過9腳輸入到BH1417，經(jīng)過內(nèi)部的射頻放大器放大后的射頻信號(hào)由11腳輸出。輸出后的信號(hào)可以直接接到發(fā)射天線上進(jìn)行發(fā)射，或者輸入到射頻功率放大器進(jìn)行放大后發(fā)射，以擴(kuò)大發(fā)射距離。13、14腳需要外接7.6MHz的晶體振蕩器，提供給BH1417內(nèi)部的鑒相、立體聲信號(hào)調(diào)制等部分所需要的穩(wěn)定時(shí)鐘。

綜上可得BH1417無線發(fā)射芯片的典型應(yīng)用電路，如圖4所示。用戶可以通過改變撥碼開關(guān)JP1的閉合與斷開來設(shè)置發(fā)射頻率(具體如表1所示)，以避開可能存在的區(qū)域內(nèi)強(qiáng)廣播電臺(tái)的干擾。

結(jié)語

BH1417在很多產(chǎn)品中都可以應(yīng)用，但其外圍電路設(shè)計(jì)與控制的原理基本相同，本文介紹的設(shè)計(jì)方案經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用，可以保證BH1417正常工作，其壓控振蕩器與射頻部分設(shè)計(jì)可以被借鑒或直接應(yīng)用。