BH1417F立体声调频发射机的制作

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BH1417F立体声调频发射机的制作时间:2007-09-07   来源:   作者:乐之尊   点击：2872   字体大小:【[url=javascript:doZoom(16)]大[/url] [url=javascript:doZoom(14)]中[/url] [url=javascript:doZoom(12)]小[/url]】

    今天笔者要介绍的是一款容易DIY的FM调频发射器，采用FM 调频发射技术对立体声音频信号进行发射，使用普通的具有FM调频收音功能的接收器(如无线耳机或收音机)就可以接收。而且使用了控制频率稳定电路，使频率不再漂移。如果在DIY过程中选件和加工稍微用心一点，此FM立体声发射器发射出的立体声信号分离度可以达到50dB，失真小于0.3%，而且电路的稳定性大大加强。 就收发效果而言，已基本接近正规的FM电台。
一、立体声调频发射电路图解析
    为了降低DIY的难度，我们可以选择专用的调频发射集成电路来完成此发射器，笔者重点推荐东洋公司(ROHM)的调频立体声发射专用芯片BH1417F。BH1417F是一款集立体声调制、FM 调制、频率合成和RF放人器等功能于一体的大规模集成电路，仅仅需要很少的外围元器件就能够获得优异的立体声调频信号，其内部功能框图和引脚功能如图1所示。
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    应用BH1417F打造立体声调频发射器的应用电路如图2所示。该电路大致分为互个部分：由BH1417F 的22、21、20、19、1、2、3、4管脚配合与其连接的分立元件组成立体声信号输入和立体声调制部分；15、16、17、18管脚设定载波频率；BH1417F的5、7、9、10、12管脚配合于其连接的分立元件，构成调频载波的频率振荡和射频调制部分；13、14管脚外接晶体振荡器形成系统时钟；6、8为电源部分；11脚与外部连接的元件构成调频信号发射部分。
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    立体声信号通过1、22脚输入，配合2、3、20、21这几个管脚外部的阻容组合，完成立体声信号的低通、预加重和调制，调制后的复合信号通过5脚输出。15、16、17、18脚输入的频率代码经过解码和鉴相后，由7脚输出PLL振荡器的控制信号VCO。此VCO控制外部的分立元件组成的高频振荡电路产生FM 调频的载波信号，并通过一个达林顿三极管2SD2142对5脚输出的复合立体声信号进行FM 频率调制。调制后的信号通过9脚输入到BH1417F，经过内部的射频放大器放大后的射频信号由11脚输出。输出后的信号可以直接接到发射天线上进行发射，或者输入到射频功率放大器进行放大后发射，以扩大发射距离。13、14脚需要外接7.6MHz的晶体振荡器，提供给BH1417F内部的鉴相、立体声信号调制等部分所需要的稳定时钟。
    由BH1417F内部工作昕需的时钟部是来自7.6MHz的晶振，而晶振的工作频率一般都十分稳定。外部调频载波信号和载波调制电路都使用VCO(压控振荡)控制的PLL(锁相环)电路进行工作，锁相环电路也足以频率稳定性著称，在大多数通信电路中部用来稳定系统频率和产生系统时钟。所以，由BH1417F组成的调频发射器发射频率十分稳定，不会在发射过程中出现跑频或者自激振荡。
    如果完全按照技术白皮书来依葫芦画瓢，在实际的DIY过程中你会发现图2中的一些元件并不好找。因此，为方便读者进行实际制作，笔者对电路和元件稍做了改动，并优化了一部分比较重要的元件，经过实际试验达到了不错的效果(图3)。
    由于存在音频相关电路，所以相关的器件需要选择对音频重放有利的型号。如图中涉及到音频信号耦合的电容，一般选用无极性的大厂CBB，甚至WIMA的MKP此类发烧音响用电容也不过分。图3中标示出的元件是经过重新改动的，其参数如表1所示。
表1：改动后电路中使用的主要元件
R1 电阻 1／4W 47kΩ 选用5色环金属膜的较好
R2 电阻 1／4W 47kΩ 选用5色环金属膜的较好
R3 电阻 1／4w 3.3kΩ 选用5色环金属膜的较好
R4 电阻 1／4W 6.9kΩ 选用5色环金属膜的较好
C1 无极性电容1uF 选用无感XBB系列较好好
C2 无极性电容1uF 选用无感CBB系列较好
C3 无极性电容1uF 选用无感CBB系列较好
C4 电解电容 22uF 选用损耗角小的系列较好
C5 电解电容 22uF 选用损耗角小的系列较好
Q1 高频三极管9018 β值尽量高
Q2 高频三极管9018 β值尽量高
L1 电感 5T 直径0.6～1毫米漆包线绕制5圈，线圈直径4毫米左右
    改进后的电路，把电位器换成了普通的电阻，达林顿三极管用两个常用的9018来组合，去掉了天线输出部分的“GFWB3”这个极难采购的带通滤波器，并优化了音频回路中的信号质量，对于提高可制作性和信号发射质量有很大的帮助。这样，在具体DIY制作中，仅有BH1417F这个主芯片和KV1417E这个变容极管相对来说难购买一些，但通过邮购或大型电子市场还是可以买到的。BH1417F的价格大约14～18元，KV1417E的价格在2元左右。
二、无线调频发射器的制作
    读者可以使用万用试验电路板按上述的电路图进行搭制。焊接过程中，首先要将BH1417F这个贴片SOP22封装的器件使用转接板进行转接，然后再通过引线焊接到试验板中心的位置。
    焊接贴片元件的时候，要使用细头的电烙铁。先对芯片进行焊盘定位， 并固定住四个脚上的焊盘， 然后再逐一焊接其他焊盘。为了避免BH1417F各管脚短路，可以先向转接板上的焊盘镀上一层很薄的锡，然后依次用烙铁烫各管脚，使锡融化，即可牢固焊接。
    对其他分立元件，如果有条件的话，在上板之前用万用表等仪器测试一 下，判断其好坏。两个9018三极管尽量选用β值高的，并无需进行配对。L1电感需要自行绕制，制作时，可以使用一段直径0.6～1mm的漆包线在直径为4 mm的圆棒上绕制5圈，绕制后，抽出圆棒，把线圈两端的漆磨掉上锡即可。在进行有极性的电解电容焊接时，必须注意电容的极性，如果焊错的话，通电后电容肯定爆浆。
    焊制成功后，一定要仔细裣查一下电路再通电。笔者在实践过程中发现，供电电源的质量对整机的稳定性和信号的保真度有较大的影响。建议大家使用LM317或7805等三端稳压电路进行供电。当然，最方便的就是使用USB接口取电了。要注意的是。BH1417F的供电电压不要超过6V，推荐使用5V。否则会对芯片造成损害。通电后，一般无需做测试，只要BH1417F没有发热，就可以给L－CH和R－CH两端输入立体声信号，然后设置15、16、17、18脚来确定一个发射频率进行发射。建议在调试时，把这些管脚用10 K的电阻接到电源负极，这样设置出来的频率就是87.7MHz，便于调试。这些管脚和发射频率的对应关系如表2。
表2 针脚定义(L：低电平：H：高电平)
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    上图中的87～89MHZ的频段是可以直接设置使用的，不必对振荡电路参数进行调整。如果要使用106～107MHZ频段的话，则需要对振荡电路中的几个电容值进行调整，此处不进行详细的叙述，留给读者自行研究。
    如果在确保焊接正确的情况下 ，发射器却不能正常工作，怎么办?此时，你可以试着慢慢拨动一下L1线圈的各匝间距。如果你的收音机在对应频率点还是没有接收信号，你就需要检查电路其他部分有没有焊接失误。由于二极管的个体差异都较大。如果读者焊制的发射器工作失真很大的话，就需要对9018的偏置幅度进行倜整，也就是说需要调整BH1417F的第7脚连接的20K电阻的阻值以达到满意的效果。
三、发射器效果与进一步改进的思路
    此发射器接上约50cm长的电线做天线，在开阔地段有效发射距离大概是10米左右，对于在家庭房间内接收音乐或使用无线话筒而言已经足够。但是，如果你要使用在其他场合的话，需要提高发射功率，也就是在天线输出的地方加上高频功率放大器。对于高频功率放大器，受限于各种法规约束，在此我们不做过多讨论。
    另外，由于BH1417F的发射频率是调整15、16、17、18这4个管脚的电平进行控制的。所以，上述电路DIY成的FM调频立体声发射器在调整发射频率时不是很方便。为了提高实用性，读者可以进一步使用常规数字电路74HC4040，对BH1417F的4个频率设管脚的电平进行控制，如图6所示。
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    图6中，仅用一个轻触的按键就可以做到频率的切换控制，以LED灯进行频率(代码)的指示。具体的原理，请大家自己研究。