使用Arduino和TEA5767模塊的數(shù)字FM接收器

FM 發(fā)射器/接收器是任何電子愛(ài)好者最喜歡的電路之一。我介紹了一個(gè)完整的數(shù)字 FM 接收器設(shè)計(jì)，它配備了一個(gè) LCD 屏幕和三個(gè)按鈕。它可以手動(dòng)和自動(dòng)搜索 76MHz 到 108MHz 的 FM 信號(hào)（掃描模式）。信號(hào)強(qiáng)度也以條形圖的形式顯示在 LCD 屏幕上。輸出聲音由3W+3W D類立體聲放大器放大，處理高質(zhì)量和足夠強(qiáng)大的音頻功率。作為控制器，我使用了便宜且流行的 Arduino-Nano 板。所以讓我們開(kāi)始吧！

A. 電路分析

圖 1 顯示了該裝置的示意圖。很明顯，該電路由 3 個(gè)主要部分組成：Arduino-Nano（控制器）、FM 接收器模塊和音頻放大器。

圖 1：數(shù)字調(diào)頻接收機(jī)示意圖

A-1。調(diào)頻接收模塊

FM 接收模塊基于 TEA5767 芯片。它是一個(gè)眾所周知的模塊，可以通過(guò) I2C 總線進(jìn)行控制。它涵蓋了從 76MHz 到 108MHz 的 FM 頻率范圍。在輸出端，它處理應(yīng)該被放大的 L 和 R 立體聲音頻信號(hào)，否則，聲音水平很弱，即使是耳機(jī)也聽(tīng)不到。頻率選擇和信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量任務(wù)由 Arduino-Nano 代碼執(zhí)行。

R3、C7、C8 和 C9 構(gòu)建了一個(gè)一階低通 RC 濾波器，可降低電源噪聲。R1 和 R2 是 I2C 總線的強(qiáng)制上拉電阻，CON1 是提供天線連接的 UFL 連接器。圖 2 顯示了 TEA5767 模塊。

圖 2：TEA5767 FM 接收器模塊

A.2 音頻放大器

音頻放大部分由PAM8403芯片組成。該芯片是一款 3W+3W HiFi Class-D 放大器，只需 5V 單電源即可工作。使用 4 歐姆揚(yáng)聲器可以實(shí)現(xiàn)最大輸出功率。根據(jù)數(shù)據(jù)表：“PAM8403 是一款 3W、D 類音頻放大器。它提供低 THD+N，使其能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的聲音再現(xiàn)。新的無(wú)濾波器架構(gòu)允許設(shè)備直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，無(wú)需低通輸出濾波器，從而節(jié)省系統(tǒng)成本和 PCB 面積”。

R4、R5、C11 和 C12 用于將輸出音頻傳輸?shù)椒糯笃?。此外，他們還創(chuàng)建了高通 RC 濾波器以消除任何低頻噪聲。圖 3 顯示了 PAM8403 芯片的參考電路。P2 和 P3 是直角 2 針 XH 連接器，用于將揚(yáng)聲器連接到電路板。

圖 3：PAM8403 的數(shù)據(jù)表參考電路

A.3 控制器

該電路的控制器由一個(gè) Arduino-Nano 板 （AR1） 組成。該板驅(qū)動(dòng)一個(gè) 8*2 LCD （LCD1） 并讀取 SW1、SW2 和 SW3 按鈕的狀態(tài)。它還通過(guò) I2C 總線發(fā)送/接收 TEA5767 數(shù)據(jù)。R6 設(shè)置 LCD 的對(duì)比度級(jí)別，C4、C5 和 C6 用于降低機(jī)械按鈕噪音（去抖動(dòng)）。

A.4 電源

TS2937 是電源的主要元件，為電路提供穩(wěn)定的+5V 電源。C1、C2、C3用于降低噪聲，POT1為50K 2路（雙）帶開(kāi)關(guān)電位器。POT1 既可以打開(kāi)/關(guān)閉設(shè)備，也可以提高或降低音量。

圖 5：帶開(kāi)關(guān)的 2 路（雙路）電位器

B. PCB 布局

圖 6 顯示了數(shù)字 FM 接收器的 PCB 布局。它是 2 層 PCB 板，最新版本。Arduino-Nano 板安裝在板的底部，LCD 安裝在板的頂部，最好安裝在母排針上。這在 3D 視圖和真實(shí)照片中更加清晰。圖 7 顯示了電路板的 3D 視圖。圖 8 顯示了數(shù)字 FM 接收器電路的高質(zhì)量制造 PCB 板。

圖 6：數(shù)字 FM 接收器的 PCB 布局

圖 7：PCB 板的頂部和底部 3D 視圖

我像往常一樣在這個(gè) PCB 項(xiàng)目中使用了 SamacSys 組件庫(kù)（用于 IC1 和 IC2）。它可以節(jié)省大量時(shí)間并防止設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，從而降低產(chǎn)品成本。所有 SamacSys 組件庫(kù)（原理圖符號(hào)、PCB 封裝和 3D 模型）都是免費(fèi)的，它們遵循嚴(yán)格的工業(yè) IPC 封裝標(biāo)準(zhǔn)。您可以從 componentsearchengine.com 下載并安裝這些庫(kù)，也可以使用提供的 CAD 插件直接安裝它們。我使用了 Altium 插件，然而，幾乎所有的電子設(shè)計(jì) CAD 軟件都支持，例如 Eagle、KiCad、OrCAD、Proteus 。. 等 ［7］。圖 9 顯示了支持的 CAD 軟件，圖 10 顯示了從 Altium 插件中選擇的組件庫(kù)。

圖 10：從 Altium 插件中選擇的 PAM8403 和 TS2937 庫(kù)

C. 組裝和測(cè)試

最小的元件封裝是0805。焊接板子應(yīng)該沒(méi)有任何問(wèn)題，但是，您也可以訂購(gòu)專業(yè)組裝的板子。圖 11 從頂部顯示組裝好的 PCB 板，圖 12 從底部顯示組裝好的 PCB 板。板子是我手工焊接的。您還需要四個(gè) 5mm FF 墊片將 LCD 固定在 PCB 板上。

圖 11：組裝好的 PCB 板

圖 12：組裝好的 PCB 板（底視圖）

您應(yīng)該使用 UFL 到 SMA-F 連接器將天線連接到電路板。

C.1 Arduino 代碼

Arduino 代碼在以下代碼塊中可用。只需將您的 Arduino-Nano 連接到計(jì)算機(jī)并編譯/上傳代碼。

代碼.ino

C.2 測(cè)試

頻率下限為76.0MHz，上限為108.0MHz。您可以通過(guò)按向上和向下按鈕將頻率增加或減少 0.1MHz。同樣，如果您長(zhǎng)按這些按鈕，頻率將連續(xù)增加/減少。因此，很容易將接收器固定在您想要的頻率（FM 電臺(tái)）上。此外，掃描按鈕可以自動(dòng)搜索足夠強(qiáng)大的 FM 電臺(tái)并將接收器固定在頻率上。要搜索下一個(gè)電臺(tái)，您應(yīng)該再次按下掃描按鈕。

FM 信號(hào)的強(qiáng)度以條形圖的形式顯示在 LCD 屏幕上。在圖 14 中，接收器已設(shè)置在一個(gè)強(qiáng)大的 FM 電臺(tái)上，頻率為 100.0MHz。

FM 發(fā)射器/接收器是任何電子愛(ài)好者最喜歡的電路之一。在這篇文章/視頻中，我介紹了一個(gè)完整的數(shù)字 FM 接收器設(shè)計(jì)，它配備了一個(gè) LCD 屏幕和三個(gè)按鈕。它可以手動(dòng)和自動(dòng)搜索 76MHz 到 108MHz 的 FM 信號(hào)（掃描模式）。信號(hào)強(qiáng)度也以條形圖的形式顯示在 LCD 屏幕上。輸出聲音由3W+3W D類立體聲放大器放大，處理高質(zhì)量和足夠強(qiáng)大的音頻功率。作為控制器，我使用了便宜且流行的 Arduino-Nano 板。所以讓我們開(kāi)始吧！

審核編輯：郭婷