2018年TI杯大学生电子设计竞赛无线话筒扩音系统(F题)报告

12018年TI杯大学生电子设计竞赛无线话筒扩音系统(F题)【本科及高职高专】2018年07月23日2摘要本设计是以RDA5820NS为核心的无线话筒扩音系统,采用模拟调频方式，载频范围88MHz~108MHz，可以在大于10m的距离上实现无线语音的传输。无线话筒信号可以由调频收音机收听。此外，无线话筒开机时可自动检测可用信道，自动避免干扰。接收机由TI公司的MSP430F5529作为系统主控，可同时接收两个无线话筒的信号并对其进行混音处理，接收机输出功率为1W，可直接驱动8Ω喇叭。关键词：调频,无线话筒,接收机,混音，MSP430F5529AbstractThisdesignisbasedonRDA5820NSasthecorewirelessmicrophoneamplificationsystem,usinganalogfrequencymodulation,thecarrierfrequencyrangeis88MHz~108MHz,andwirelessvoicetransmissioncanberealizedatadistancegreaterthan10m.ThewirelessmicrophonesignalcanbeheardbytheFMradio.Inaddition,thewirelessmicrophoneautomaticallydetectstheavailablechannelswhenitisturnedon,automaticallyavoidinginterference.ThereceiveriscontrolledbyTI'sMSP430F5529asthesystemmaster.Itcansimultaneouslyreceiveandmixthesignalsoftwowirelessmicrophones.Thereceiveroutputpoweris1W,whichcandirectlydrive8Ωspeakers.Keyword：FM,wirelessmicrophone,receiver,mix,MSP430F55293目录一.系统方案.............................................................................................................................41.方案比较与选择...............................................................................................................41）发射机主芯片选择.....................................................................................................42）麦克风放大模块.........................................................................................................43）加法器模块.................................................................................................................44）混音模块.....................................................................................................................55）音频功放模块.............................................................................................................52．方案描述.........................................................................................................................5二.理论分析与计算..................................................................................................................71.加法器模块........................................................................................................................72.发射功率计算....................................................................................................................7三．电路与程序设计...............................................................................................................71.电路设计............................................................................................................................71）无线话筒电路设计.....................................................................................................72）麦克风放大电路设计.................................................................................................83）混响电路设计.............................................................................................................84）音频功放电路设计.....................................................................................................95）加法器电路设计.........................................................................................................92.程序设计..........................................................................................................................10四.测试方案与测试结果........................................................................................................111.测试仪器..........................................................................................................................112.测试结果..........................................................................................................................11五.结论....................................................................................................................................12六.参考文献............................................................................................................................124无线话筒扩音系统(F题)【本科及高职高专】一.系统方案1.方案比较与选择1）发射机主芯片选择方案一：采用分立元件搭建采用模拟方案。使用VCO对输入音频信号进行压频变化，之后通过混频器上变频至88MHz~108MHz。该方案为实现发射频率精确可调，还需要可调频率本振。分立元件方案器件较多，功耗较大。方案二：采用集成芯片RDA5820NSRDA5820NS是锐迪科半导体推出的一款集成FM收发器，内部包含一套全集成的FM收发系统，可由两节干电池直接供电，频率覆盖60MHz~108MHz。只需要对其内部寄存器进行配置，便可完成发射参数的配置。通过配置，RDA5820NS还可以在收发机之间切换，非常适合完成开机信道检测的功能。由于题目中要求发射机电池供电，综合以上两种方案,方案一实现繁琐,功耗较大，不易实现，方案二方案简单，易于实现，故选择方案二。2）麦克风放大模块方案一：采用通用运放放大使用电源给麦克风提供偏置，然后采用同相放大电路对麦克风信号进行放大。运算放大器具有使用方便、增益稳定的特点，性能较好。方案二：采用MAX9814放大MAX9814是一款低成本、高音质麦克风放大器，内置自动增益控制（AGC）以及低噪声麦克风偏置。该器件集成低噪声前置放大器、可变增益放大器（VGA）、输出放大器、麦克风偏压发生器以及AGC控制电路。综合以上两种方案，方案二可直接提供麦克风偏执并具有极低的噪声，性能优异，故选择方案二。3）加法器模块方案一：采用OP07制作加法器采用通用运算放大器OP07制作加法器。OP07增益带宽积典型值为0.6MHz,具有低噪声,低偏置的特点，但是OP07转换速率较低（0.3V/uS），大信号带宽较5小。方案二：采用OPA1611制作加法器采用TI公司的专业音频运算放大器OPA1611制作加法器。OPA1611增益带宽积典型值为40MHz，转化速率27V/uS，具有超低噪声密度和超低失真的特点，适合音频信号处理使用。综合以上两种方案，方案二性能较好，故选择方案二。4）混音模块方案一：使用单片机进行混音接收到的信号可以通过IIS总线直接得到数字音频信号，采用MCU对采集到的音频信号进行延时、衰减、相加可以得到数字混音信号，之后通过DAC直接输出混音后的信号。方案二：采用集成芯片实现混音采用CD2399混响处理器芯片对音频进行混音。CD2399是一块混响处理器芯片，该芯片采用CMOS工艺，具备数模、模数转换功能和很高的取样频率，同时还内置了一个44K的存储器。数字处理部分产生延迟时间。系统时钟采用内置压控振荡器产生，是数字处理电路的一大特点，它使得频率很容易调整。CD2399的优势在于它具有很低的失真系数（THD0.5%）和噪声（N0-90dBV），因