毕业设计（论文）-无线语音放大器的制作.doc

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1、1 学年学年 设设 计（论计（论 文）文） 题题 目目 无线语音放大器的制作 姓姓 名名 学学 号号 所所 在在 系系 专业专业班班级级 指指导导教教师师 日日 期期 2 学年论文（论文）任务书学年论文（论文）任务书 学 院 指导教师 职 称 学生姓名 专业班级 学 号 设计题目无线语音放大器的制作 设 计 内 容 目 标 和 要 求 （设计内容目标和要求、设计进度等） 指导教师签名： 年 月 日 基层教学 单位审核 学 院 审 核 此表由指导教师填写学院审核 3 学年论文（论文）学生开题报告 课题名称 无线语音放大器的制作 课题来源 课题类型 指导教师 学生姓名 学 号 专业班级 一、本课题

2、的研究现状、研究目的及意义一、本课题的研究现状、研究目的及意义 通信是人类社会生活的重要组成部分，凡是在发信者和收信者之间，以任何 方式进行消息的传递，都称为通信。通信系统的基本组成包括信息源、发送设备、 信道、接收设备、躁声源和受信者。信息源的主要任务是将发信者提供的非电量 消息变换为电信号。发送设备主要完成调制和放大。信道是用于传输信号的通道， 它是由有线或无线线路为信号传输提供的一条通道。不同的信道有不同的传输特 性，相同媒介对不同频率的信号传输特性也是不同的。无线通信系统使用的频率 范围很宽阔，从几十 KHz 到几百 GHz。接收设备的任务是将信道传送过来的已调 信号进行处理，以恢复出

3、与发送端相一致的基带信号。受信者的作用是将接收设 备输出的基带信号变换为原来形式的消息。 无线通信通常指利用无线电波进行通信。无线通信经历从电子管到半导体再到 集成电路，从第一代模拟通信到第二代数字通信再到第三代多媒体通信，从短波 通信、长波通信到卫星通信、微波通信，从地面通信到航空航天通信，从点对点 到点对多，无线通信正以飞快的速度向前发展。 随着社会的发展，人们对通信的 需求也日益迫切，对通信的要求也越来越高。理想的目标是能在任何时候、在任 何地方、与任何人都能够及时沟通和联系、交流信息。显然，没有无线通信，这 种愿望是无法实现的。而在手机非常普及的今天，无线语音放大器并没有被取代， 是因

4、为，无线语音放大器不受网络限制，在网络未覆盖到的地方，无线语音放 大器可以让使用者轻松沟通；，无线语音放大器提供一对一，一对多的通话方式， 也就说，操作简单，令沟通更自由，尤其是紧急调度和集体协作工作的情况下， 这些特点是非常重要的，而且通话成本也低。 但是在一些学校的教学过程中经常因教室大、学生多而坐在教室后面的学生 听不见教师声音。传统的系统主要是针对此问题而设计。其发射机部分体积小、 重量轻可由教师佩带在身上，接收机可以放置在教室的后方。调试好发射机和接 4 收机的频率，即可使教师的声音通过无线发射机发送出去，接收机通过接收模块 和功率放大模块将接收到的信号转换为音频信号并进行放大，从而

5、使整个教室都 能听教师的声音。但装置往往由于开关而引起噪音使教室显得嘈杂不堪，为了克 服这一弱点采用筒低噪音语音前置放大器克制了电路语音电路一级以上的噪声， 这样做是利用不同的语音和噪声波形对灵敏度和信噪比的要求却有所提高使麦克 风的设计产生影响， 提高 ECM 信噪比 ECM 信噪比，由两个方面构成，灵敏度 (对应信号大小)和输出噪声(对应于噪声大小)。 课题类型： （1）A工程实践型；B理论研究型；C科研装置研制型；D计算机软件型； E综合应用型 （2）X真实课题；Y模拟课题； （1） 、 （2）均要填，如 AY、BX 等。 5 本课题的研究内容 （1）分析目前无线语音放大器系统的基本技术

6、以及各种设计方案，并以此为 基础提出自己的无线语音放大器系统初步方案。 （2）确定无线语音放大器系统的总体设计，包括教室无线语音系统以及系统 应拥有的各项功能，在这里，本设计除了有无线语音系统的功能，还增加了单工 无线语音放大器，基于实际情况，又要求区分语音和噪声的输入信号功能采用 MC2830 形成语音电路。 （3）进行软件系统的设计。 本课题研究的实施方案、进度安排 实施方案： 本设计模拟基本无线语音放大器系统，硬件方面单工无线语音放大器和 MC2830 形成语音电 路，从而克服了开关引起的噪音使教室显得嘈杂不堪的局面，以提高不同的语音和 噪声波形对灵敏度和信噪比的要求却有所提高使麦克风的

7、设计产生影响， 提高 ECM 信噪比 ECM 信噪比，由两个方面构成，灵敏度(对应信号大小)和输出噪声(对应于噪声大小)。 进度安排： 第一阶段：撰写开题报告。 第二阶段：着手进行方案的实施，并开始撰写论文初稿。 第三阶段：在朱老师的指导下进行论文初稿的修改。 第四阶段：将修改后的论文交给朱老师进行审阅。 第五阶段：准备论文答辩工作 7 已查阅的主要参考文献 参考资料： 【1】康华光电子技术基础模拟部分（第五版） 【2】张肃文高频（第五版） 【3】邱关源电路（第五版） 【4】 LM386 中文资料中国电子开发在线www.C Proteus 7.1绘图 用软件 【5】LMV1024 及 LMV1

8、026 【6】梁宗善.新型集成电路的应用 武汉:华中理工大学出版社,1999 【7】武汉.电子技术基础测试(第二版) :华中理工大学出版社,2000 【8】杨素模拟电子技术基础简明教程 行北京:高等教育出版社，1998 【9】冯熙昌.电子电话机集成手册 北京:人民邮电出版社,1993 【10】张峥嵘印刷电路板设计常用规则. 北京:2005 年 1. 2 期 8 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 9 摘摘 要要 无线语音放大器系统是近现代社会随着通信系统的发展而形成的一套全力 年少花费的系统。要保证高效安全的运行无线语音放大器系统，除了制定一系 列的系统配置和设备外，还必须通过一定的科技

9、手段加以实现。本文在对目前 无线语音放大器系统进行深入分析的基础上，运用单工无线语音放大器、 MC2830 形成语音电路与 ECM 信噪比高的麦克风的结合，跨出了麦克风制作的新里 程。 本设计主要做了如下几方面的工作：一是确定无线语音放大器系统的总体 设计。二是运用单工无线语音放大器、MC2830 形成语音电路与 ECM 信噪比高的麦 克风的结合设计和基本功能要求。三是进行软件系统的设计。 关键词：关键词：无线语音放大器，单工无线语音放大器，MC2830 Designing of Wireless audio Monitor Abstract: The design of the audio

10、monitor was introduced in this paper. Along with infinite electronic utilization on military in common, as a radio amateur, also hoped to design a section of wireless audio monitor with the knowledge that we have studied, and the characteristics of this designing is not only simple, but also low cos

11、t. When microphone gets the weak sound signal, the signal is amplified by the LM324 and the gain is 20dB, then the signal is 10 coupled to higher frequency transmission circuit. The higher oscillation electric circuit is composed of the higher effective launching tube V and the LC oscillating circui

12、t constitution, which resonance frequency is designed in FM waveband 88- 108MHZ scope. The carrier that modulated by voice is transmitted to sky by antenna, and listener can received with a FM radio over 50m. Key word: Monitor; Wireless launch; Audio frequency amplification Classification: TP73 11 目

13、目 录录 摘要I Designing of Wireless audio Monitor .II 目录 .III 1 绪论 .1 1.1无线语音放大器系统选题背景.1 1.2 无线语音放大器系统选题的现实意义.1 1.3 主要研究内容2 1.3.1 国内外交通无线语音放大器系统技术的发展2 1.3.2 单工无线语音放大器4 1.3.3单工无线语音放大器存在的问题8 1.4 MC2830 电路主要研究的内容 8 结论结论 .35 致谢致谢 .36 参考文献参考文献 .37 附录一附录一 总电路图总电路图38 附录二附录二 英文文献资料及翻译英文文献资料及翻译 .39、 12 1 1 绪论绪论 1

14、.11.1 无线语音放大器系统的选题无线语音放大器系统的选题背景背景 通信是人类社会生活的重要组成部分，凡是在发信者和收信者之间，以任 何方式进行消息的传递，都称为通信。通信系统的基本组成包括信息源、发送 设备、信道、接收设备、躁声源和受信者。信息源的主要任务是将发信者提供 的非电量消息变换为电信号。发送设备主要完成调制和放大。信道是用于传输 信号的通道，它是由有线或无线线路为信号传输提供的一条通道。不同的信道 有不同的传输特性，相同媒介对不同频率的信号传输特性也是不同的。无线通 信系统使用的频率范围很宽阔，从几十 KHz 到几百 GHz。接收设备的任务是将 信道传送过来的已调信号进行处理，以

15、恢复出与发送端相一致的基带信号。受 信者的作用是将接收设备输出的基带信号变换为原来形式的消息。 无线通信通常指利用无线电波进行通信。无线通信经历从电子管到半导体再 到集成电路，从第一代模拟通信到第二代数字通信再到第三代多媒体通信，从 短波通信、长波通信到卫星通信、微波通信，从地面通信到航空航天通信，从 点对点到点对多，无线通信正以飞快的速度向前发展。 随着社会的发展，人们 对通信的需求也日益迫切，对通信的要求也越来越高。理想的目标是能在任何 时候、在任何地方、与任何人都能够及时沟通和联系、交流信息。显然，没有 无线通信，这种愿望是无法实现的。而在手机非常普及的今天，无线语音放大 器并没有被取代

16、，是因为，无线语音放大器不受网络限制，在网络未覆盖到的 地方，无线语音放大器可以让使用者轻松沟通；，无线语音放大器提供一对 一，一对多的通话方式，也就说，操作简单，令沟通更自由，尤其是紧急调度 和集体协作工作的情况下，这些特点是非常重要的，而且通话成本也低。 13 1.21.2 无线语音放大器系统选题的现实意义选题的现实意义 传统的系统主要是针对此问题而设计。其发射机部分体积小、重量轻可由 教师佩带在身上，接收机可以放置在教室的后方。调试好发射机和接收机的频 率，即可使教师的声音通过无线发射机发送出去，接收机通过接收模块和功率 放大模块将接收到的信号转换为音频信号并进行放大，从而使整个教室都能

17、听 教师的声音。但装置往往由于开关而引起噪音使教室显得嘈杂不堪，为了克服 这一弱点采用筒低噪音语音前置放大器克制了电路语音电路一级以上的噪声， 这样做是利用不同的语音和噪声波形对灵敏度和信噪比的要求却有所提高使麦 克风的设计产生影响， 提高 ECM 信噪比 ECM 信噪比，由两个方面构成，灵 敏度(对应信号大小)和输出噪声(对应于噪声大小)。能是无线语音昂达系统智能 化便捷化实用化。 1.31.3 主要研究内容主要研究内容 1.3.11.3.1 无线语音放大器在国内的发展无线语音放大器在国内的发展 在学校的教学过程中经常因教室大、学生多而坐在教室后面的学生听不见 教师声音。传统的系统主要是针对

18、此问题而设计。其发射机部分体积小、重量 轻可由教师佩带在身上，接收机可以放置在教室的后方。调试好发射机和接收 机的频率，即可使教师的声音通过无线发射机发送出去，接收机通过接收模块 和功率放大模块将接收到的信号转换为音频信号并进行放大，从而使整个教室 都能听教师的声音。 14 1.3.21.3.2 国内单工语音放大器国内单工语音放大器 本系统基于单片机，使用模拟调频技术，设计了单工无线呼叫数据阐述系 统。在 3040M 频率上，实现了话筒输入和线路输入语音信号的小功率单工传发 与接收。 单工无线语音放大器系统设计原理 预加重电路及其频率特性 15 输入原理图 调频与发射电路 16 耳机放大电路

19、无线接收与解调电路 1.3.3 单工语音放大器存在的问题单工语音放大器存在的问题 此装置虽然能克服室内的局限但是对于一些蜿蜒的山路等地方，就很可 能遇到信号问题。根据发射功率的不同，单工无线语音对讲机的信号范围一般 是 3 公里左右而对讲机的无线电信号一遇到金属屏蔽或者大山等物体的阻碍的 话，信号强度会直线衰减，通话质量就得不到保障了. 1.41.4 MC2830MC2830 主要研究的内容主要研究的内容 17 在学校的教学过程中经常因教室大、学生多而坐在教室后面的学生听不见 教师声音。传统的系统主要是针对此问题而设计。其发射机部分体积小、重量 轻可由教师佩带在身上，接收机可以放置在教室的后方

20、。调试好发射机和接收 机的频率，即可使教师的声音通过无线发射机发送出去，接收机通过接收模块 和功率放大模块将接收到的信号转换为音频信号并进行放大，从而使整个教室 都能听教师的声音 教室无线对讲机的原理图发射机的频率为 96.5MHz 但是在一些学校的教学过程中经常因教室大、学生多而坐在教室后面的学 生听不见教师声音。传统的系统主要是针对此问题而设计。其发射机部分体积 小、重量轻可由教师佩带在身上，接收机可以放置在教室的后方。调试好发射 机和接收机的频率，即可使教师的声音通过无线发射机发送出去，接收机通过 接收模块和功率放大模块将接收到的信号转换为音频信号并进行放大，从而使 整个教室都能听教师的

21、声音。但装置往往由于开关而引起噪音使教室显得嘈杂 不堪，为了克服这一弱点采用筒低噪音语音前置放大器克制了电路语音电路一 18 级以上的噪声，这样做是利用不同的语音和噪声波形对灵敏度和信噪比的要求 却有所提高使麦克风的设计产生影响， 提高 ECM 信噪比 ECM 信噪比，由两 个方面构成，灵敏度(对应信号大小)和输出噪声(对应于噪声大小)。 为了克服这一弱点，本电路采用 MC2830 形成语音电路和美国国家半导体 公司 (National Semiconductor Corporation) 宣布推出两款可直接装设于驻极体电 容器麦克风 (ECM) 之内的全新放大器芯片减小语音电路一级以上的噪声

22、，这 样做是利用不同的语音和噪声波形，通过语音波形广泛的变化幅度，而噪音波 形更稳定。语音激活取决于 R6 。语音激活的敏感性降低，如果 R6 变化 14K 到 7.0k ，从 3 分贝到 8 分贝以上的噪音。而且还能解决体积与成本方面的问题， 并能确保语音输出的音响效果有大幅的改善。 （1）原理图如下图所示,采用 MC2830 形成语音电路 。传统的语音电路无 法区分语音和噪声的输入信号。在嘈杂的环境，往往是开关引起的噪音，为了 克服这一弱点。语音电路一级以上的噪声，这样做是利用不同的语音和噪声波 形。语音波形通常有广泛的变化幅度，而噪音波形更稳定。语音激活取决于 R6 。语音激活的敏感性降

23、低，如果 R6 变化 14K 到 7.0k ，从 3 分贝到 8 分贝以上 的噪音。NS 的全新放大器芯片可为麦克风提供高保真立体声语音输出。 话 筒低噪音语音前置放大器电路 19 （2）目前市场对 4mm 以下，厚度 1.5mm 以下的麦克风产品需求逐渐增 加。在器件小型化需求的同时，对灵敏度和信噪比的要求却有所提高。这对于 麦克风的设计和生产带来了较大的影响，需要对 ECM 的各方面进行优化设计 才能实现。 ECM 信噪比由两个方面构成，灵敏度(对应信号大小)和输出噪声(对应于噪 声大小)。灵敏度由声学灵敏度和电路增益两个方面构成。其中声学灵敏度与 ECM 的振膜面积、振膜张力、极板间距、

24、极化电位、背声腔体积相关；电路增 益与引出线寄生电容、放大器增益、放大器寄生电容等方面相关。输出噪声主 要也是由声学噪声和电学噪声两个方面构成：声学噪声与极板间距、极板张力、 极板面积和背声腔体积相关；电学噪声与放大器增益和放大器噪声相关。 本文将主要从声学设计和电路设计两个方面探讨对于 ECM 信噪比的影响； 并给出了具体的设计实例。 影响影响 ECM 信噪比的声学设计信噪比的声学设计 在麦克风设计中，与声学特性相关的设计参数包括振膜面积、振膜张力、 极板间距、极化电位、背声腔体积等方面。其中，在特定的麦克风目标产品中， 当垫片宽度一定时，振膜面积基本是固定的；另外，对于高度一定的产品，其

25、背腔声学体积也基本固定。这样在 ECM 设计中，产品的优化调节只能主要从 振膜张力、垫片厚度(极板间距)、极化电位选择等方面进行。 在麦克风设计中，振膜张力、垫片厚度、极化电位这几个参数相互影响， 并相互制约。为了得到最优的麦克风设计，需要在它们的选择范围中做出适当 的折中。为此，首先需要清楚理解各参数之间的相互关系。 图一给出了在保证振膜不吸合条件下，振膜最大极化电位和极板间距的关 系。理想状态下，极板的吸合电压(振膜与背极板间电位差)和极板间距的 1.5 次 20 方成正比。为保证在加工过程以及具体应用中振膜不发生吸合，需要保证膜片 上所出现的最大电位小于 2/3 吸合电压。在老化后，极化

26、电位将进一步下降， 并趋于稳定。 图一 极板间距对麦克风最大极化电位的影响 图二给出了背声腔体积对于麦克风噪声的影响示意图。在小型化麦克风中， 一般情况下，当背声腔较大时(例如 4015 麦克风)，声学噪声远远小于电路噪声。 因此声学噪声在输出噪声中仅占极小部分，主要输出噪声由电路噪声主导。但 随着麦克风越来越薄，背声腔体积迅速减小，声学噪声在麦克风输出噪声中的 比重也迅速增加。例如在典型的 3013 麦克风中，背声腔体积仅为 4015 麦克风 的 1/6 到 1/4。 图二 背声腔体积对麦克风噪声的影响 图三给出了振膜张力对于谐振频率和灵敏度关系示意图。一般而言，谐振 21 频率与振膜面积成

27、反比，与振膜张力的开方成正比。而灵敏度则与振膜张力成 反比。同时，当振膜张力增加时，最大极化电位也随之增加。 图三 振膜张力对谐振频率和麦克风灵敏度的影响 图四给出了极板间距对于灵敏度与谐波失真的影响关系。当麦克风的极化 电位相同时，灵敏度与极板间距成反比。但当极板间距减小时，由于电容与声 压的非线性关系而引入的二次谐波迅速上升，从而导致谐波失真特性恶化。 图四 振膜张力对谐振频率和麦克风灵敏度的影响 图五给出了假设极化电位和振膜张力一定时和麦克风极板间距的优选范围。 从图中可以看出，假设极化电位振膜张力一定，那么以最大信噪比为优化目标 的极板间距最优设计值，随麦克风尺寸的减小而减小。而如果假

28、设极化电位和 极板间距不变，那么以最大信噪比为优化目标的振膜张力的最优设计值，会随 麦克风尺寸的减小而增加。 22 图五 假设极化电位和振膜张力一定时和麦克风极板间距的优选范围 由于麦克风的各种声学设计参数之间相互影响，并且同时受限于麦克风的 尺寸、振膜材料、可靠性、成本、量产良品率等各个方面，因此在实际工程生 产中，要得到一个优化的设计需要大量的工程实践以及一定的理论指导。而对 于特定产品而言，其声学参数的可能变化范围非常有限。因此，在现代驻极体 麦克风的设计中，很多时候会通过更好的电学设计来得到更大的声学优化范围， 从而得到更好的产品性能。 影响 ECM 信噪比的电学设计 ECM 的等效电

29、路 图六 麦克风内部的电路等效和外部的接口电路 图六给出了麦克风内部的电路等效图以及由输出负载电阻 RL 和输出耦合 电容 Co 构成的麦克风外部的接口电路。 蓝色部分标出与麦克风声学设计相关的电学参数。其中，Ve 为麦克风极化 23 电位，也即麦克风通过极化和老化工序后，振膜与背极之间的电位差。振膜电 容为振膜与背极板之间的电容。结构寄生电容 Cps 是指在麦克风的结构中，由 于背极板、铜环、pcb 引线等与放大器输入引脚相连的导体部分对地(管壳)的寄 生电容之和。 浅灰色部分标出了与麦克风接口放大器(例如 JFET)相关的电学参数。其中 Cpa 为放大器的输入电容；Cc 为米勒寄生电容，它

30、由两部分寄生电容之和构成： 放大器输入和输出引脚间的寄生电容，以及麦克风中和放大器输入引脚相连的 导体部分与麦克风输出引脚上导体部分的计生电容；Gm 为放大器的等价跨导。 在麦克风内部，往往还会并联两个分别为 10pF 和 33pF 的射频去藕电容， 这样可以在手机等终端中得到较好射频干扰抑制特性。 ECM 中寄生电容的影响中寄生电容的影响 在一般的麦克风设计中，米勒寄生电容 Cc 较小，此时放大器的输入寄生 电容和结构寄生电容对麦克风灵敏度有较大的影响。假设 ECM 输入的声压信 号使得振膜产生位移，并导致振膜和背极板之间电容量变化了 ，那么在放大器 输入引脚上的电压信号的 rms 幅度 V

31、in 为： 24 图七 寄生电容对麦克风灵敏度的影响 在典型的 4015 麦克风中，放大器的输入寄生电容 Cpa 约为 3.5pF 左右 (TF202)，此时 Cpa 对于灵敏度的影响不大；但是当麦克风尺寸缩小至 3015 时，由于 Cm 和 Cps 的减小，Cpa 将会额外导致 34dB 的灵敏度下降，因此 在 3015 麦克风中，TF202 的实际电压增益将从-2dB 降低到-6dB 左右，导致麦 克风灵敏度和信噪比的恶化；当麦克风尺寸进一步缩小至 2.5mm 时，Cpa 将 会导致 68dB 的灵敏度恶化，从而完全无法使用。 即使选择了较小输入电容 Cpa 的麦克风放大器，例如北京卓锐微

32、技术有限 公司提供的 ACT503D 驻极体麦克风放大器，其 Cpa 约为 0.1pF，在麦克风的 结构设计和基板设计中仍然需要仔细考虑，才能更加充分的利用该放大器的优 秀特性。例如在使用铜环接触的 4011 麦克风中，假设 Cm 为 4pF，Cps 为 2.2pF，采用 TF252 时，Cpa 为 3.1pF，当从 TF252 转换为使用 ACT503D 时， 虽然电路的寄生电容引入的信号衰减改善 20*log10(4+2.2+3.1)/(4+2.2+0.1)， 约 3dB 左右。但是如果进一步将铜环接触改为铜丝点接触并优化基板设计，减 小 Cps 至 1pF，那么还可以再增加灵敏度 2dB

33、 左右，由于 ACT503D 的直流增 益为 6dB，因此最终制成的麦克风灵敏度比使用 TF252 要高出将近 10dB，这 样就很容易实现高灵敏度的薄型麦克风产品。 在小型化麦克风中，由于背声腔体积小，振膜面积也较小，因此其声学灵 敏度较低，需要使用较高增益的麦克风放大器来得到合适的麦克风灵敏度。在 25 这样的麦克风中，米勒电容的影响将会明显出现，导致放大器的增益衰减。由 于米勒电容与 JFET 的 Crss 相关，典型 JFET 的 Crss 在 0.7pF1.1pF 左右， 因此在小型化麦克风中，高增益 JFET 的使用受到极大限制。同样的， RS908/RS916 在小麦克风应用中，

34、其实际放大倍数会急剧降低。卓锐微技术 提供的 ACT503D 由于是采用幽灵电流输出方式，其等价 Crss 小于 0.05pF， 因此在高增益电压放大中有较大的优势。 实际麦克风试装数据实际麦克风试装数据 图八中给出了使用北京卓锐微技术有限公司提供的 ACT503D 的一款超薄 型 4mm 麦克风产品的投产灵敏度分布图。从图中可知，40+-2dB 范围内的良 品率达到 88%以上。表一种给出了典型的信噪比测试结果。 ACT503D在4mm超薄麦克风中的灵敏度分布 表一 ACT503D在4mm超薄麦克风中的信噪比 26 图九中给出了使用 ACT503D 的一款 3mm 麦克风产品的投产灵敏度分布

35、 图。从图中可知，-42+-2dB 范围内的良品率达到 80%以上。表二给出了典型 的信噪比测试结果。 图九 ACT503D在3mm超薄麦克风中的灵敏度分布 表二 ACT503D在3mm麦克风中的灵敏度和信噪比 美国国家半导体公司 (National Semiconductor Corporation) 宣布推出两款可 直接装设于驻极体电容器麦克风 (ECM) 之内的全新放大器芯片，确保麦克风 可以发挥 高保真音响效果。一直以来，无线电子产品制造商无法为驻极体电容 器麦克风引进数字语音技术，以免加大产品体积以及加重成本负担。现在这些 厂商只要采用美国国家半导体的 LMV1024 及 LMV10

36、26 放大器芯片，便可将 数字调制及增益等功能集成到麦克风之内，不但为厂商解决体积与成本方面的 问题，而且也确保语音输出的音响效果有大幅的改善。由于这两款芯片采用美 27 国国家半导体的“数字语音麦克风”技术，而且内置多颗外部元件，加上更精 简的线路布局，因此可以大幅改善语音输出效果，减低系统的整体成本，并且 缩小产品的体积。 美国国家半导体放大器产品部副总裁 Erroll Dietz 表示：美国国家半导 体 LMV1024 及 LMV1026 放大器芯片的混合信号处理系统极为小巧，可以装 设于现有的驻极体电容器麦克风之内，如此小巧的芯片而能发挥媲美 CD 唱片 的 20KHz 立体声音响效果

37、，这是前所未有的创举。由于美国国家半导体成功 将 sigma delta 编码译码器、放大器、稳压器及几颗滤波器元件集成到现有的 6mm 驻极体电容器麦克风之内，因此不但可以缩小系统体积，而且可为客户提 供一个更精简的系统设计方案。美国国家半导体将继续致力于开发创新的放 大器技术美国国家半导体的 LMV1012 及 LMV1032 模拟“麦克风放大器”产 品一直大受业界欢迎，该公司在这个基础之上再推出采用数字语音技术的 LMV1024 及 LMV1026 放大器芯片。由于这些芯片可大幅改善 2 线及 3 线 驻极体电容器麦克风的音响效果及灵敏度，因此这些芯片的推出将雄霸市场数 十年的旧式结型场

38、效应晶体管 (JFET) 全部淘汰，改变了市场的发展方向。现 在美国国家半导体再将数字输出集成到麦克风之内，成功推出全球首款设有增 益及 sigma delta 调制功能的 4 线驻极体电容器麦克风放大器，这是美国国家 半导体整个放大器技术发展策略的第二步，目的是要确保麦克风的数字输出可 以发挥高度原音的音响效果。这种技术适用于移动电话、个人数字助理及其他 便携式无线设备的麦克风。LMV1024 及 LMV1026 美国国家半导体 LMV1024 及 LMV1026 放大器芯片的优点是可与 sigma delta 调制器一同集成到驻极体 电容器麦克风之内。这两款新一代麦克风放大器的过取样信号位

39、流。 所谓所谓“取样取样”就是利用取样脉冲序列就是利用取样脉冲序列 s(t)从连续信号从连续信号 f(t)中中“抽取抽取”一系列离一系列离 散样本值的过程。这样得到的离散信号称为取样信号散样本值的过程。这样得到的离散信号称为取样信号 fs(t) 。它是对信号进行数。它是对信号进行数 字处理的第一个环节。数字处理过程：字处理的第一个环节。数字处理过程： )( s tf D/A )(kf)(ky A/D )(ty )(ts )(tf 化 化化 化化 化化 化 化 化化 化 化 化化 化化 化 28 f(t)F(j) (m m) s(t)S(j) fs(t)Fs (j 可以直接传送至数字音响系统的数

40、字信号处理器。这两款放大器的另一优 点是用户可以灵活调校时钟频率，调校范围介于 1 至 3.25MHz 之间。 LMV1024 及 LMV1026 放大器芯片适用于必须具备卓越信噪比及高灵敏度声 音感测能力的系统。驻极体电容器麦克风只要采用这两款放大器，便可确保输 出不会混杂敏感的低电平模拟信号，这是采用结型场效应晶体管的传统驻极体 电容器麦克风所无法做到的。由于 LMV1024 及 LMV1026 芯片本身已内置多 颗外部元件，因此系统设计的布线及布局可以进一步精简。这两款芯片也设有 模拟/数字转换功能，确保客户可以设计高性能的立体声麦克风子系统。美国国 家半导体的放大器系列美国国家半导体是

41、高性能放大器及比较器的领导者，该 公司为市场提供一系列型号齐备的运算放大器，其中有基本的芯片，也有特殊 应用的标准产品 (ASSP)（写上去的东西要了解一下），以至高精确度、高速、 低功率及低电压的放大器。该公司多年来一直致力于开发创新的技术，其中包 括第一款低电压运算放大器、麦克风放大器 (Amp in a Mic) 以及全球最快的激 光二极管驱动器。美国国家半导体每年付运予客户的运算放大器高达 5 亿多颗。 连连续续信信号号取取样样信信号号 取取样样脉脉冲冲 tf tfs t S T n nTtnTfttftf)()()()()( ssTs S nn nSnTttts)()(j)()()(

42、 sssTS n S nF T FttfF)j( 1 j 2 1 j s s Ts SS F F 29 美国国家半导体率先推出 Silicon Dust 及 micro SMD 这两种崭新的封装技术， 在封装技术方面一直是市场的领导者。此外，由于美国国家半导体拥有已注册 专利的 VIP10 工艺技术，因此可以为业界提供一系列型号最齐备的高性能运 算放大器。 （3）：接收机原理 接收机采用飞利浦公司生产的 TDA7088T 集成块及双通道低压功率放 大模块 CD2822 组成，电路图如图 2 所示。TDA7088T 采用 16 脚双列扁平封装， 工作电压为 3V，该电路除包含调频接收机从天线接收

43、到鉴频输出音频信号的全 部功能外还有信号检测电路、静噪电路以及频率锁定环 FLL 电路。TDA7088T 电路的中频频率设计为 70kHz，外围电路不用中频变压器，其中频选择由电路 内部 RC 中频滤波器。CD2822 采用采用 8 脚双列扁平封装，工作电压为 1.8-7V 具有失真度小、功率增益大的特点。下面介绍该机的制作和调试方法。 该机采用外接天线，由天线感应到的调频信号从 TDA7088T 集成块11 脚进入混频电路，与本振混频后产生 70kHz 中频信号。发射机的发射信号送入 集成块11和12脚，11和12脚上的电感、电容构成输入回路，电路的频 率由4、5两脚间的元件参数决定。由图可

44、见1脚上的 C9 为静噪电容，6 8脚间的 C6 为中频反馈电容，7脚上的 C7 为低通电容，15脚上的 C11 为 滤波电容，16脚为 AFC 输出端。在组装时按照线路图，把元件焊到线路板上。 这里需要特别注意的是两只可变线圈，一只安装在集成块的4和5脚之间 L2，另一个圈数少的是输入调谐回路线圈 L1，安装在11与12脚之间，由于 中频频率选得很低，本振信号很容易从天线输入端窜到电路里造成干扰，所以 这两只线圈的位置要放置成相互垂直。焊接时要注意 TDA7088T 的管脚排列方 向，不要弄错，焊接用的电烙铁外壳要接地，不要在线路板通电的情况下焊接 线路板上的元件。安装完毕之后，要认真检查，

45、避免有错焊、虚焊和短路等现 象，确认无误后进行下一步调试工作。 一般工厂大批量生产是用扫频仪来调试调频接收机，但一般的电子爱好者 （把自己当成专家）没有这些仪器，可以用高频信号发生器来调试，也可用本 30 地的 FM 广播电台来进行调试。先用一个直流电源接到16脚上调接收机的频 率覆盖，将直流电源调到 Vcc0.1V 的电压值上(如接收机所用的电源 Vcc=3V 则调到 30.1=2.9V)，拨动振荡线圈的间距即调节其电感量使接收机收到 87.5MHz 的信号，然后把直流电源调到 Vcc1.6V 的电压值附近，只要能收到 108MHz 的信号就可以了。频率覆盖调好后，去掉直流电源，即组装调试完

46、毕。 该机接收频率在 88108MHz 范围，因此只要发射机的频率在此范围内，都可 能这款接收机（由于 SC1088 集成块与 TDA7088T 集成块性能及引脚一样，可 相互直接代用）。电路如图 2 所示。特殊规格可将本机接收频率调为 76106MHz。 由于发射机的发射频率在调频收音机的接收范围内，因此也可以用调频收 音机作为接收设备。所以在发射电路上稍加改进（使发射距离更远）就可以作 为语音教学系统。 31 结结 论论 无线语音放大器的系统在通信领域有着非常重要的作用。本文完成了无 线语音放大器的制作的设计与模拟。包括系统的硬件开发、软件编程与 仿真调试等。在论文完成过程中，主要做的工作

47、有： （1）无线语音放大器的系统具体的通行方案。 （2）以美国国家半导体公司 (National Semiconductor Corporation) 可直接装设于驻极 体电容器麦克风 (ECM) 之内的全新放大器芯片。 （3）单工语音放大系统的设计。 参考文献参考文献 【1】康华光电子技术基础模拟部分（第五版） 【2】张肃文高频（第五版） 【3】邱关源电路（第五版） 【4】 LM386 中文资料中国电子开发在线www.C Proteus 7.1绘图 用软件 【5】 LMV1024 及 LMV1026 【6】梁宗善.新型集成电路的应用 武汉:华中理工大学出版社,1999 【7】武汉.电子技术基

48、础测试(第二版) :华中理工大学出版社,2000 【8】杨素模拟电子技术基础简明教程 行北京:高等教育出版社，1998 【9】冯熙昌.电子电话机集成手册 北京:人民邮电出版社,1993 【10】张峥嵘印刷电路板设计常用规则. 北京:2005 年 1. 2 期 致致 谢谢 本论文是在朱晓骏老师指导下完成的。从论文选题到课题难点的解决，都 32 给予了本人悉心地指导。朱老师的治学态度、专业造诣和敬业精神都使我收益 非浅， 。在此，我首先向朱老师致以衷心的感谢! 在课题完成过程中，还得到了章守春等同学的帮助，给我提供了很多思路 与经验，对我深入理解课题的有关知识与方法起到了重要作用。在此，我对同 学们也表示诚挚的谢意。 最后，衷心感谢在百忙之中抽出时间审阅本论文的老师。 英文文献英文文献 Designing of Wireless audio Monitor Abstract: The design of the audio monitor was introduced in this paper. Along with infinite electronic utilization on military in common, as a r