畢業(yè)設計（論文）無線語音放大器的制作

1、 學年學年 設設 計（論計（論 文）文） 題題 目目 無線語音放大器的制作 姓姓 名名 學學 號號 所所 在在 系系 專業(yè)專業(yè)班班級級 指指導導教教師師 日日 期期 學年論文（論文）任務書學年論文（論文）任務書 學 院 指導教師 職 稱 學生姓名 專業(yè)班級 學 號 設計題目無線語音放大器的制作 設 計 內(nèi) 容 目 標 和 要 求 （設計內(nèi)容目標和要求、設計進度等） 指導教師簽名： 年 月 日 基層教學 單位審核 學 院 審 核 此表由指導教師填寫學院審核 學年論文（論文）學生開題報告 課題名稱 無線語音放大器的制作 課題來源 課題類型 指導教師 學生姓名 學 號 專業(yè)班級 一、本課題的研究現(xiàn)狀

2、、研究目的及意義一、本課題的研究現(xiàn)狀、研究目的及意義 通信是人類社會生活的重要組成部分，凡是在發(fā)信者和收信者之間，以任何 方式進行消息的傳遞，都稱為通信。通信系統(tǒng)的基本組成包括信息源、發(fā)送設備、 信道、接收設備、躁聲源和受信者。信息源的主要任務是將發(fā)信者提供的非電量 消息變換為電信號。發(fā)送設備主要完成調(diào)制和放大。信道是用于傳輸信號的通道， 它是由有線或無線線路為信號傳輸提供的一條通道。不同的信道有不同的傳輸特 性，相同媒介對不同頻率的信號傳輸特性也是不同的。無線通信系統(tǒng)使用的頻率 范圍很寬闊，從幾十 khz 到幾百 ghz。接收設備的任務是將信道傳送過來的已調(diào) 信號進行處理，以恢復出與發(fā)送端相

3、一致的基帶信號。受信者的作用是將接收設 備輸出的基帶信號變換為原來形式的消息。 無線通信通常指利用無線電波進行通信。無線通信經(jīng)歷從電子管到半導體再到 集成電路，從第一代模擬通信到第二代數(shù)字通信再到第三代多媒體通信，從短波 通信、長波通信到衛(wèi)星通信、微波通信，從地面通信到航空航天通信，從點對點 到點對多，無線通信正以飛快的速度向前發(fā)展。 隨著社會的發(fā)展，人們對通信的 需求也日益迫切，對通信的要求也越來越高。理想的目標是能在任何時候、在任 何地方、與任何人都能夠及時溝通和聯(lián)系、交流信息。顯然，沒有無線通信，這 種愿望是無法實現(xiàn)的。而在手機非常普及的今天，無線語音放大器并沒有被取代， 是因為，無線語

4、音放大器不受網(wǎng)絡限制，在網(wǎng)絡未覆蓋到的地方，無線語音放 大器可以讓使用者輕松溝通；，無線語音放大器提供一對一，一對多的通話方式， 也就說，操作簡單，令溝通更自由，尤其是緊急調(diào)度和集體協(xié)作工作的情況下， 這些特點是非常重要的，而且通話成本也低。 但是在一些學校的教學過程中經(jīng)常因教室大、學生多而坐在教室后面的學生 聽不見教師聲音。傳統(tǒng)的系統(tǒng)主要是針對此問題而設計。其發(fā)射機部分體積小、 重量輕可由教師佩帶在身上，接收機可以放置在教室的后方。調(diào)試好發(fā)射機和接 收機的頻率，即可使教師的聲音通過無線發(fā)射機發(fā)送出去，接收機通過接收模塊 和功率放大模塊將接收到的信號轉(zhuǎn)換為音頻信號并進行放大，從而使整個教室都

5、能聽教師的聲音。但裝置往往由于開關而引起噪音使教室顯得嘈雜不堪，為了克 服這一弱點采用筒低噪音語音前置放大器克制了電路語音電路一級以上的噪聲， 這樣做是利用不同的語音和噪聲波形對靈敏度和信噪比的要求卻有所提高使麥克 風的設計產(chǎn)生影響， 提高 ecm 信噪比 ecm 信噪比，由兩個方面構(gòu)成，靈敏度 (對應信號大小)和輸出噪聲(對應于噪聲大小)。 課題類型： （1）a工程實踐型；b理論研究型；c科研裝置研制型；d計算機軟件型； e綜合應用型 （2）x真實課題；y模擬課題； （1） 、 （2）均要填，如 ay、bx 等。 本課題的研究內(nèi)容 （1）分析目前無線語音放大器系統(tǒng)的基本技術以及各種設計方案，

6、并以此為 基礎提出自己的無線語音放大器系統(tǒng)初步方案。 （2）確定無線語音放大器系統(tǒng)的總體設計，包括教室無線語音系統(tǒng)以及系統(tǒng) 應擁有的各項功能，在這里，本設計除了有無線語音系統(tǒng)的功能，還增加了單工 無線語音放大器，基于實際情況，又要求區(qū)分語音和噪聲的輸入信號功能采用 mc2830 形成語音電路。 （3）進行軟件系統(tǒng)的設計。 本課題研究的實施方案、進度安排 實施方案： 本設計模擬基本無線語音放大器系統(tǒng)，硬件方面單工無線語音放大器和 mc2830 形成語音電 路，從而克服了開關引起的噪音使教室顯得嘈雜不堪的局面，以提高不同的語音和 噪聲波形對靈敏度和信噪比的要求卻有所提高使麥克風的設計產(chǎn)生影響， 提

7、高 ecm 信噪比 ecm 信噪比，由兩個方面構(gòu)成，靈敏度(對應信號大小)和輸出噪聲(對應于噪聲大小)。 進度安排： 第一階段：撰寫開題報告。 第二階段：著手進行方案的實施，并開始撰寫論文初稿。 第三階段：在朱老師的指導下進行論文初稿的修改。 第四階段：將修改后的論文交給朱老師進行審閱。 第五階段：準備論文答辯工作 已查閱的主要參考文獻 參考資料： 【1】康華光電子技術基礎模擬部分（第五版） 【2】張肅文高頻（第五版） 【3】邱關源電路（第五版） 【4】 lm386 中文資料中國電子開發(fā)在線www.c proteus 7.1繪圖 用軟件 【5】lmv1024 及 lmv1026 【6】梁宗善.

8、新型集成電路的應用 武漢:華中理工大學出版社,1999 【7】武漢.電子技術基礎測試(第二版) :華中理工大學出版社,2000 【8】楊素模擬電子技術基礎簡明教程 行北京:高等教育出版社，1998 【9】馮熙昌.電子電話機集成手冊 北京:人民郵電出版社,1993 【10】張崢嶸印刷電路板設計常用規(guī)則. 北京:2005 年 1. 2 期 指導教師意見 指導教師簽名： 年 月 日 摘摘 要要 無線語音放大器系統(tǒng)是近現(xiàn)代社會隨著通信系統(tǒng)的發(fā)展而形成的一套全力 年少花費的系統(tǒng)。要保證高效安全的運行無線語音放大器系統(tǒng)，除了制定一系 列的系統(tǒng)配置和設備外，還必須通過一定的科技手段加以實現(xiàn)。本文在對目前 無

9、線語音放大器系統(tǒng)進行深入分析的基礎上，運用單工無線語音放大器、 mc2830 形成語音電路與 ecm 信噪比高的麥克風的結(jié)合，跨出了麥克風制作的新里 程。 本設計主要做了如下幾方面的工作：一是確定無線語音放大器系統(tǒng)的總體 設計。二是運用單工無線語音放大器、mc2830 形成語音電路與 ecm 信噪比高的麥 克風的結(jié)合設計和基本功能要求。三是進行軟件系統(tǒng)的設計。 關鍵詞：關鍵詞：無線語音放大器，單工無線語音放大器，mc2830 designing of wireless audio monitor abstract: the design of the audio monitor was int

10、roduced 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 cost. when microph

11、one gets the weak sound signal, the signal is amplified by the lm324 and the gain is 20db, then the signal is coupled to higher frequency transmission circuit. the higher oscillation electric circuit is composed of the higher effective launching tube v and the lc oscillating circuit constitution, wh

12、ich 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 目目 錄錄 摘要.i designing o

13、f wireless audio monitor .ii 目錄 .iii 1 緒論 .1 1.1無線語音放大器系統(tǒng)選題背景.1 1.2 無線語音放大器系統(tǒng)選題的現(xiàn)實意義.1 1.3 主要研究內(nèi)容2 1.3.1 國內(nèi)外交通無線語音放大器系統(tǒng)技術的發(fā)展.2 1.3.2 單工無線語音放大器.4 1.3.3單工無線語音放大器存在的問題8 1.4 mc2830 電路主要研究的內(nèi)容 .8 結(jié)論結(jié)論 .35 致謝致謝 .36 參考文獻參考文獻 .37 附錄一附錄一 總電路圖總電路圖38 附錄二附錄二 英文文獻資料及翻譯英文文獻資料及翻譯 .39、 1 1 緒論緒論 1.11.1 無線語音放大器系統(tǒng)的選題無線

14、語音放大器系統(tǒng)的選題背景背景 通信是人類社會生活的重要組成部分，凡是在發(fā)信者和收信者之間，以任 何方式進行消息的傳遞，都稱為通信。通信系統(tǒng)的基本組成包括信息源、發(fā)送 設備、信道、接收設備、躁聲源和受信者。信息源的主要任務是將發(fā)信者提供 的非電量消息變換為電信號。發(fā)送設備主要完成調(diào)制和放大。信道是用于傳輸 信號的通道，它是由有線或無線線路為信號傳輸提供的一條通道。不同的信道 有不同的傳輸特性，相同媒介對不同頻率的信號傳輸特性也是不同的。無線通 信系統(tǒng)使用的頻率范圍很寬闊，從幾十 khz 到幾百 ghz。接收設備的任務是將 信道傳送過來的已調(diào)信號進行處理，以恢復出與發(fā)送端相一致的基帶信號。受 信者

15、的作用是將接收設備輸出的基帶信號變換為原來形式的消息。 無線通信通常指利用無線電波進行通信。無線通信經(jīng)歷從電子管到半導體再 到集成電路，從第一代模擬通信到第二代數(shù)字通信再到第三代多媒體通信，從 短波通信、長波通信到衛(wèi)星通信、微波通信，從地面通信到航空航天通信，從 點對點到點對多，無線通信正以飛快的速度向前發(fā)展。 隨著社會的發(fā)展，人們 對通信的需求也日益迫切，對通信的要求也越來越高。理想的目標是能在任何 時候、在任何地方、與任何人都能夠及時溝通和聯(lián)系、交流信息。顯然，沒有 無線通信，這種愿望是無法實現(xiàn)的。而在手機非常普及的今天，無線語音放大 器并沒有被取代，是因為，無線語音放大器不受網(wǎng)絡限制，在

16、網(wǎng)絡未覆蓋到的 地方，無線語音放大器可以讓使用者輕松溝通；，無線語音放大器提供一對 一，一對多的通話方式，也就說，操作簡單，令溝通更自由，尤其是緊急調(diào)度 和集體協(xié)作工作的情況下，這些特點是非常重要的，而且通話成本也低。 1.21.2 無線語音放大器系統(tǒng)選題的現(xiàn)實意義選題的現(xiàn)實意義 傳統(tǒng)的系統(tǒng)主要是針對此問題而設計。其發(fā)射機部分體積小、重量輕可由 教師佩帶在身上，接收機可以放置在教室的后方。調(diào)試好發(fā)射機和接收機的頻 率，即可使教師的聲音通過無線發(fā)射機發(fā)送出去，接收機通過接收模塊和功率 放大模塊將接收到的信號轉(zhuǎn)換為音頻信號并進行放大，從而使整個教室都能聽 教師的聲音。但裝置往往由于開關而引起噪音使

17、教室顯得嘈雜不堪，為了克服 這一弱點采用筒低噪音語音前置放大器克制了電路語音電路一級以上的噪聲， 這樣做是利用不同的語音和噪聲波形對靈敏度和信噪比的要求卻有所提高使麥 克風的設計產(chǎn)生影響， 提高 ecm 信噪比 ecm 信噪比，由兩個方面構(gòu)成，靈 敏度(對應信號大小)和輸出噪聲(對應于噪聲大小)。能是無線語音昂達系統(tǒng)智能 化便捷化實用化。 1.31.3 主要研究內(nèi)容主要研究內(nèi)容 .1 無線語音放大器在國內(nèi)的發(fā)展無線語音放大器在國內(nèi)的發(fā)展 在學校的教學過程中經(jīng)常因教室大、學生多而坐在教室后面的學生聽不見 教師聲音。傳統(tǒng)的系統(tǒng)主要是針對此問題而設計。其發(fā)射機部分體積小、重量 輕可由

18、教師佩帶在身上，接收機可以放置在教室的后方。調(diào)試好發(fā)射機和接收 機的頻率，即可使教師的聲音通過無線發(fā)射機發(fā)送出去，接收機通過接收模塊 和功率放大模塊將接收到的信號轉(zhuǎn)換為音頻信號并進行放大，從而使整個教室 都能聽教師的聲音。 .2 國內(nèi)單工語音放大器國內(nèi)單工語音放大器 本系統(tǒng)基于單片機，使用模擬調(diào)頻技術，設計了單工無線呼叫數(shù)據(jù)闡述系 統(tǒng)。在 3040m 頻率上，實現(xiàn)了話筒輸入和線路輸入語音信號的小功率單工傳發(fā) 與接收。 單工無線語音放大器系統(tǒng)設計原理 預加重電路及其頻率特性 輸入原理圖 調(diào)頻與發(fā)射電路 耳機放大電路 無線接收與解調(diào)電路 1.3.3 單工語音放大器存在的問題單工語音

19、放大器存在的問題 此裝置雖然能克服室內(nèi)的局限但是對于一些蜿蜒的山路等地方，就很可 能遇到信號問題。根據(jù)發(fā)射功率的不同，單工無線語音對講機的信號范圍一般 是 3 公里左右而對講機的無線電信號一遇到金屬屏蔽或者大山等物體的阻礙的 話，信號強度會直線衰減，通話質(zhì)量就得不到保障了. 1.41.4 mc2830mc2830 主要研究的內(nèi)容主要研究的內(nèi)容 在學校的教學過程中經(jīng)常因教室大、學生多而坐在教室后面的學生聽不見 教師聲音。傳統(tǒng)的系統(tǒng)主要是針對此問題而設計。其發(fā)射機部分體積小、重量 輕可由教師佩帶在身上，接收機可以放置在教室的后方。調(diào)試好發(fā)射機和接收 機的頻率，即可使教師的聲音通過無線發(fā)射機發(fā)送出去

20、，接收機通過接收模塊 和功率放大模塊將接收到的信號轉(zhuǎn)換為音頻信號并進行放大，從而使整個教室 都能聽教師的聲音 教室無線對講機的原理圖發(fā)射機的頻率為 96.5mhz 但是在一些學校的教學過程中經(jīng)常因教室大、學生多而坐在教室后面的學 生聽不見教師聲音。傳統(tǒng)的系統(tǒng)主要是針對此問題而設計。其發(fā)射機部分體積 小、重量輕可由教師佩帶在身上，接收機可以放置在教室的后方。調(diào)試好發(fā)射 機和接收機的頻率，即可使教師的聲音通過無線發(fā)射機發(fā)送出去，接收機通過 接收模塊和功率放大模塊將接收到的信號轉(zhuǎn)換為音頻信號并進行放大，從而使 整個教室都能聽教師的聲音。但裝置往往由于開關而引起噪音使教室顯得嘈雜 不堪，為了克服這一弱

21、點采用筒低噪音語音前置放大器克制了電路語音電路一 級以上的噪聲，這樣做是利用不同的語音和噪聲波形對靈敏度和信噪比的要求 卻有所提高使麥克風的設計產(chǎn)生影響， 提高 ecm 信噪比 ecm 信噪比，由兩 個方面構(gòu)成，靈敏度(對應信號大小)和輸出噪聲(對應于噪聲大小)。 為了克服這一弱點，本電路采用 mc2830 形成語音電路和美國國家半導體 公司 (national semiconductor corporation) 宣布推出兩款可直接裝設于駐極體電 容器麥克風 (ecm) 之內(nèi)的全新放大器芯片減小語音電路一級以上的噪聲，這 樣做是利用不同的語音和噪聲波形，通過語音波形廣泛的變化幅度，而噪音波

22、形更穩(wěn)定。語音激活取決于 r6 。語音激活的敏感性降低，如果 r6 變化 14k 到 7.0k ，從 3 分貝到 8 分貝以上的噪音。而且還能解決體積與成本方面的問題， 并能確保語音輸出的音響效果有大幅的改善。 （1）原理圖如下圖所示,采用 mc2830 形成語音電路 。傳統(tǒng)的語音電路無 法區(qū)分語音和噪聲的輸入信號。在嘈雜的環(huán)境，往往是開關引起的噪音，為了 克服這一弱點。語音電路一級以上的噪聲，這樣做是利用不同的語音和噪聲波 形。語音波形通常有廣泛的變化幅度，而噪音波形更穩(wěn)定。語音激活取決于 r6 。語音激活的敏感性降低，如果 r6 變化 14k 到 7.0k ，從 3 分貝到 8 分貝以上

23、的噪音。ns 的全新放大器芯片可為麥克風提供高保真立體聲語音輸出。 話 筒低噪音語音前置放大器電路 （2）目前市場對 4mm 以下，厚度 1.5mm 以下的麥克風產(chǎn)品需求逐漸增 加。在器件小型化需求的同時，對靈敏度和信噪比的要求卻有所提高。這對于 麥克風的設計和生產(chǎn)帶來了較大的影響，需要對 ecm 的各方面進行優(yōu)化設計 才能實現(xiàn)。 ecm 信噪比由兩個方面構(gòu)成，靈敏度(對應信號大小)和輸出噪聲(對應于噪 聲大小)。靈敏度由聲學靈敏度和電路增益兩個方面構(gòu)成。其中聲學靈敏度與 ecm 的振膜面積、振膜張力、極板間距、極化電位、背聲腔體積相關；電路增 益與引出線寄生電容、放大器增益、放大器寄生電容等

24、方面相關。輸出噪聲主 要也是由聲學噪聲和電學噪聲兩個方面構(gòu)成：聲學噪聲與極板間距、極板張力、 極板面積和背聲腔體積相關；電學噪聲與放大器增益和放大器噪聲相關。 本文將主要從聲學設計和電路設計兩個方面探討對于 ecm 信噪比的影響； 并給出了具體的設計實例。 影響影響 ecm 信噪比的聲學設計信噪比的聲學設計 在麥克風設計中，與聲學特性相關的設計參數(shù)包括振膜面積、振膜張力、 極板間距、極化電位、背聲腔體積等方面。其中，在特定的麥克風目標產(chǎn)品中， 當墊片寬度一定時，振膜面積基本是固定的；另外，對于高度一定的產(chǎn)品，其 背腔聲學體積也基本固定。這樣在 ecm 設計中，產(chǎn)品的優(yōu)化調(diào)節(jié)只能主要從 振膜張力

25、、墊片厚度(極板間距)、極化電位選擇等方面進行。 在麥克風設計中，振膜張力、墊片厚度、極化電位這幾個參數(shù)相互影響， 并相互制約。為了得到最優(yōu)的麥克風設計，需要在它們的選擇范圍中做出適當 的折中。為此，首先需要清楚理解各參數(shù)之間的相互關系。 圖一給出了在保證振膜不吸合條件下，振膜最大極化電位和極板間距的關 系。理想狀態(tài)下，極板的吸合電壓(振膜與背極板間電位差)和極板間距的 1.5 次 方成正比。為保證在加工過程以及具體應用中振膜不發(fā)生吸合，需要保證膜片 上所出現(xiàn)的最大電位小于 2/3 吸合電壓。在老化后，極化電位將進一步下降， 并趨于穩(wěn)定。 圖一 極板間距對麥克風最大極化電位的影響 圖二給出了背

26、聲腔體積對于麥克風噪聲的影響示意圖。在小型化麥克風中， 一般情況下，當背聲腔較大時(例如 4015 麥克風)，聲學噪聲遠遠小于電路噪聲。 因此聲學噪聲在輸出噪聲中僅占極小部分，主要輸出噪聲由電路噪聲主導。但 隨著麥克風越來越薄，背聲腔體積迅速減小，聲學噪聲在麥克風輸出噪聲中的 比重也迅速增加。例如在典型的 3013 麥克風中，背聲腔體積僅為 4015 麥克風 的 1/6 到 1/4。 圖二 背聲腔體積對麥克風噪聲的影響 圖三給出了振膜張力對于諧振頻率和靈敏度關系示意圖。一般而言，諧振 頻率與振膜面積成反比，與振膜張力的開方成正比。而靈敏度則與振膜張力成 反比。同時，當振膜張力增加時，最大極化電

27、位也隨之增加。 圖三 振膜張力對諧振頻率和麥克風靈敏度的影響 圖四給出了極板間距對于靈敏度與諧波失真的影響關系。當麥克風的極化 電位相同時，靈敏度與極板間距成反比。但當極板間距減小時，由于電容與聲 壓的非線性關系而引入的二次諧波迅速上升，從而導致諧波失真特性惡化。 圖四 振膜張力對諧振頻率和麥克風靈敏度的影響 圖五給出了假設極化電位和振膜張力一定時和麥克風極板間距的優(yōu)選范圍。 從圖中可以看出，假設極化電位振膜張力一定，那么以最大信噪比為優(yōu)化目標 的極板間距最優(yōu)設計值，隨麥克風尺寸的減小而減小。而如果假設極化電位和 極板間距不變，那么以最大信噪比為優(yōu)化目標的振膜張力的最優(yōu)設計值，會隨 麥克風尺寸

28、的減小而增加。 圖五 假設極化電位和振膜張力一定時和麥克風極板間距的優(yōu)選范圍 由于麥克風的各種聲學設計參數(shù)之間相互影響，并且同時受限于麥克風的 尺寸、振膜材料、可靠性、成本、量產(chǎn)良品率等各個方面，因此在實際工程生 產(chǎn)中，要得到一個優(yōu)化的設計需要大量的工程實踐以及一定的理論指導。而對 于特定產(chǎn)品而言，其聲學參數(shù)的可能變化范圍非常有限。因此，在現(xiàn)代駐極體 麥克風的設計中，很多時候會通過更好的電學設計來得到更大的聲學優(yōu)化范圍， 從而得到更好的產(chǎn)品性能。 影響 ecm 信噪比的電學設計 ecm 的等效電路 圖六 麥克風內(nèi)部的電路等效和外部的接口電路 圖六給出了麥克風內(nèi)部的電路等效圖以及由輸出負載電阻

29、rl 和輸出耦合 電容 co 構(gòu)成的麥克風外部的接口電路。 藍色部分標出與麥克風聲學設計相關的電學參數(shù)。其中，ve 為麥克風極化 電位，也即麥克風通過極化和老化工序后，振膜與背極之間的電位差。振膜電 容為振膜與背極板之間的電容。結(jié)構(gòu)寄生電容 cps 是指在麥克風的結(jié)構(gòu)中，由 于背極板、銅環(huán)、pcb 引線等與放大器輸入引腳相連的導體部分對地(管殼)的寄 生電容之和。 淺灰色部分標出了與麥克風接口放大器(例如 jfet)相關的電學參數(shù)。其中 cpa 為放大器的輸入電容；cc 為米勒寄生電容，它由兩部分寄生電容之和構(gòu)成： 放大器輸入和輸出引腳間的寄生電容，以及麥克風中和放大器輸入引腳相連的 導體部分

30、與麥克風輸出引腳上導體部分的計生電容；gm 為放大器的等價跨導。 在麥克風內(nèi)部，往往還會并聯(lián)兩個分別為 10pf 和 33pf 的射頻去藕電容， 這樣可以在手機等終端中得到較好射頻干擾抑制特性。 ecm 中寄生電容的影響中寄生電容的影響 在一般的麥克風設計中，米勒寄生電容 cc 較小，此時放大器的輸入寄生 電容和結(jié)構(gòu)寄生電容對麥克風靈敏度有較大的影響。假設 ecm 輸入的聲壓信 號使得振膜產(chǎn)生位移，并導致振膜和背極板之間電容量變化了 ，那么在放大器 輸入引腳上的電壓信號的 rms 幅度 vin 為： 圖七 寄生電容對麥克風靈敏度的影響 在典型的 4015 麥克風中，放大器的輸入寄生電容 cpa

31、 約為 3.5pf 左右 (tf202)，此時 cpa 對于靈敏度的影響不大；但是當麥克風尺寸縮小至 3015 時，由于 cm 和 cps 的減小，cpa 將會額外導致 34db 的靈敏度下降，因此 在 3015 麥克風中，tf202 的實際電壓增益將從-2db 降低到-6db 左右，導致麥 克風靈敏度和信噪比的惡化；當麥克風尺寸進一步縮小至 2.5mm 時，cpa 將 會導致 68db 的靈敏度惡化，從而完全無法使用。 即使選擇了較小輸入電容 cpa 的麥克風放大器，例如北京卓銳微技術有限 公司提供的 act503d 駐極體麥克風放大器，其 cpa 約為 0.1pf，在麥克風的 結(jié)構(gòu)設計和基

32、板設計中仍然需要仔細考慮，才能更加充分的利用該放大器的優(yōu) 秀特性。例如在使用銅環(huán)接觸的 4011 麥克風中，假設 cm 為 4pf，cps 為 2.2pf，采用 tf252 時，cpa 為 3.1pf，當從 tf252 轉(zhuǎn)換為使用 act503d 時， 雖然電路的寄生電容引入的信號衰減改善 20*log10(4+2.2+3.1)/(4+2.2+0.1)， 約 3db 左右。但是如果進一步將銅環(huán)接觸改為銅絲點接觸并優(yōu)化基板設計，減 小 cps 至 1pf，那么還可以再增加靈敏度 2db 左右，由于 act503d 的直流增 益為 6db，因此最終制成的麥克風靈敏度比使用 tf252 要高出將近

33、10db，這 樣就很容易實現(xiàn)高靈敏度的薄型麥克風產(chǎn)品。 在小型化麥克風中，由于背聲腔體積小，振膜面積也較小，因此其聲學靈 敏度較低，需要使用較高增益的麥克風放大器來得到合適的麥克風靈敏度。在 這樣的麥克風中，米勒電容的影響將會明顯出現(xiàn)，導致放大器的增益衰減。由 于米勒電容與 jfet 的 crss 相關，典型 jfet 的 crss 在 0.7pf1.1pf 左右， 因此在小型化麥克風中，高增益 jfet 的使用受到極大限制。同樣的， rs908/rs916 在小麥克風應用中，其實際放大倍數(shù)會急劇降低。卓銳微技術 提供的 act503d 由于是采用幽靈電流輸出方式，其等價 crss 小于 0.

34、05pf， 因此在高增益電壓放大中有較大的優(yōu)勢。 實際麥克風試裝數(shù)據(jù)實際麥克風試裝數(shù)據(jù) 圖八中給出了使用北京卓銳微技術有限公司提供的 act503d 的一款超薄 型 4mm 麥克風產(chǎn)品的投產(chǎn)靈敏度分布圖。從圖中可知，40+-2db 范圍內(nèi)的良 品率達到 88%以上。表一種給出了典型的信噪比測試結(jié)果。 act503d在4mm超薄麥克風中的靈敏度分布 表一 act503d在4mm超薄麥克風中的信噪比 圖九中給出了使用 act503d 的一款 3mm 麥克風產(chǎn)品的投產(chǎn)靈敏度分布 圖。從圖中可知，-42+-2db 范圍內(nèi)的良品率達到 80%以上。表二給出了典型 的信噪比測試結(jié)果。 圖九 act503d

35、在3mm超薄麥克風中的靈敏度分布 表二 act503d在3mm麥克風中的靈敏度和信噪比 美國國家半導體公司 (national semiconductor corporation) 宣布推出兩款可 直接裝設于駐極體電容器麥克風 (ecm) 之內(nèi)的全新放大器芯片，確保麥克風 可以發(fā)揮 高保真音響效果。一直以來，無線電子產(chǎn)品制造商無法為駐極體電容 器麥克風引進數(shù)字語音技術，以免加大產(chǎn)品體積以及加重成本負擔。現(xiàn)在這些 廠商只要采用美國國家半導體的 lmv1024 及 lmv1026 放大器芯片，便可將 數(shù)字調(diào)制及增益等功能集成到麥克風之內(nèi)，不但為廠商解決體積與成本方面的 問題，而且也確保語音輸出的音

36、響效果有大幅的改善。由于這兩款芯片采用美 國國家半導體的“數(shù)字語音麥克風”技術，而且內(nèi)置多顆外部元件，加上更精 簡的線路布局，因此可以大幅改善語音輸出效果，減低系統(tǒng)的整體成本，并且 縮小產(chǎn)品的體積。 美國國家半導體放大器產(chǎn)品部副總裁 erroll dietz 表示：美國國家半導 體 lmv1024 及 lmv1026 放大器芯片的混合信號處理系統(tǒng)極為小巧，可以裝 設于現(xiàn)有的駐極體電容器麥克風之內(nèi)，如此小巧的芯片而能發(fā)揮媲美 cd 唱片 的 20khz 立體聲音響效果，這是前所未有的創(chuàng)舉。由于美國國家半導體成功 將 sigma delta 編碼譯碼器、放大器、穩(wěn)壓器及幾顆濾波器元件集成到現(xiàn)有的

37、6mm 駐極體電容器麥克風之內(nèi)，因此不但可以縮小系統(tǒng)體積，而且可為客戶提 供一個更精簡的系統(tǒng)設計方案。美國國家半導體將繼續(xù)致力于開發(fā)創(chuàng)新的放 大器技術美國國家半導體的 lmv1012 及 lmv1032 模擬“麥克風放大器”產(chǎn) 品一直大受業(yè)界歡迎，該公司在這個基礎之上再推出采用數(shù)字語音技術的 lmv1024 及 lmv1026 放大器芯片。由于這些芯片可大幅改善 2 線及 3 線 駐極體電容器麥克風的音響效果及靈敏度，因此這些芯片的推出將雄霸市場數(shù) 十年的舊式結(jié)型場效應晶體管 (jfet) 全部淘汰，改變了市場的發(fā)展方向。現(xiàn) 在美國國家半導體再將數(shù)字輸出集成到麥克風之內(nèi)，成功推出全球首款設有增

38、 益及 sigma delta 調(diào)制功能的 4 線駐極體電容器麥克風放大器，這是美國國家 半導體整個放大器技術發(fā)展策略的第二步，目的是要確保麥克風的數(shù)字輸出可 以發(fā)揮高度原音的音響效果。這種技術適用于移動電話、個人數(shù)字助理及其他 便攜式無線設備的麥克風。lmv1024 及 lmv1026 美國國家半導體 lmv1024 及 lmv1026 放大器芯片的優(yōu)點是可與 sigma delta 調(diào)制器一同集成到駐極體 電容器麥克風之內(nèi)。這兩款新一代麥克風放大器的過取樣信號位流。 所謂所謂“取樣取樣”就是利用取樣脈沖序列就是利用取樣脈沖序列 s(t)從連續(xù)信號從連續(xù)信號 f(t)中中“抽取抽取”一系列離

39、一系列離 散樣本值的過程。這樣得到的離散信號稱為取樣信號散樣本值的過程。這樣得到的離散信號稱為取樣信號 fs(t) 。它是對信號進行數(shù)。它是對信號進行數(shù) 字處理的第一個環(huán)節(jié)。數(shù)字處理過程：字處理的第一個環(huán)節(jié)。數(shù)字處理過程： )( 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 f(t)f(j) (m m) s(t)s(j) fs(t)fs (j 可以直接傳送至數(shù)字音響系統(tǒng)的數(shù)字信號處理器。這兩款放大器的另一優(yōu) 點是用戶可以靈活調(diào)校時鐘頻率，調(diào)校范圍介于 1 至 3.25mhz 之間。 lmv1024 及 lm

40、v1026 放大器芯片適用于必須具備卓越信噪比及高靈敏度聲 音感測能力的系統(tǒng)。駐極體電容器麥克風只要采用這兩款放大器，便可確保輸 出不會混雜敏感的低電平模擬信號，這是采用結(jié)型場效應晶體管的傳統(tǒng)駐極體 電容器麥克風所無法做到的。由于 lmv1024 及 lmv1026 芯片本身已內(nèi)置多 顆外部元件，因此系統(tǒng)設計的布線及布局可以進一步精簡。這兩款芯片也設有 模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換功能，確?？蛻艨梢栽O計高性能的立體聲麥克風子系統(tǒng)。美國國 家半導體的放大器系列美國國家半導體是高性能放大器及比較器的領導者，該 公司為市場提供一系列型號齊備的運算放大器，其中有基本的芯片，也有特殊 應用的標準產(chǎn)品 (assp)（寫

41、上去的東西要了解一下），以至高精確度、高速、 低功率及低電壓的放大器。該公司多年來一直致力于開發(fā)創(chuàng)新的技術，其中包 括第一款低電壓運算放大器、麥克風放大器 (amp in a mic) 以及全球最快的激 光二極管驅(qū)動器。美國國家半導體每年付運予客戶的運算放大器高達 5 億多顆。 連連續(xù)續(xù)信信號號取取樣樣信信號號 取取樣樣脈脈沖沖 tf tfs t s t n nttntfttftf)()()()()( ssts s nn nsntttts)()(j)()()( sssts n s nf t fttff)j( 1 j 2 1 j s s ts ss f f 美國國家半導體率先推出 silicon

42、 dust 及 micro smd 這兩種嶄新的封裝技術， 在封裝技術方面一直是市場的領導者。此外，由于美國國家半導體擁有已注冊 專利的 vip10 工藝技術，因此可以為業(yè)界提供一系列型號最齊備的高性能運 算放大器。 （3）：接收機原理 接收機采用飛利浦公司生產(chǎn)的 tda7088t 集成塊及雙通道低壓功率放 大模塊 cd2822 組成，電路圖如圖 2 所示。tda7088t 采用 16 腳雙列扁平封裝， 工作電壓為 3v，該電路除包含調(diào)頻接收機從天線接收到鑒頻輸出音頻信號的全 部功能外還有信號檢測電路、靜噪電路以及頻率鎖定環(huán) fll 電路。tda7088t 電路的中頻頻率設計為 70khz，外

43、圍電路不用中頻變壓器，其中頻選擇由電路 內(nèi)部 rc 中頻濾波器。cd2822 采用采用 8 腳雙列扁平封裝，工作電壓為 1.8-7v 具有失真度小、功率增益大的特點。下面介紹該機的制作和調(diào)試方法。 該機采用外接天線，由天線感應到的調(diào)頻信號從 tda7088t 集成塊11 腳進入混頻電路，與本振混頻后產(chǎn)生 70khz 中頻信號。發(fā)射機的發(fā)射信號送入 集成塊11和12腳，11和12腳上的電感、電容構(gòu)成輸入回路，電路的頻 率由4、5兩腳間的元件參數(shù)決定。由圖可見1腳上的 c9 為靜噪電容，6 8腳間的 c6 為中頻反饋電容，7腳上的 c7 為低通電容，15腳上的 c11 為 濾波電容，16腳為 af

44、c 輸出端。在組裝時按照線路圖，把元件焊到線路板上。 這里需要特別注意的是兩只可變線圈，一只安裝在集成塊的4和5腳之間 l2，另一個圈數(shù)少的是輸入調(diào)諧回路線圈 l1，安裝在11與12腳之間，由于 中頻頻率選得很低，本振信號很容易從天線輸入端竄到電路里造成干擾，所以 這兩只線圈的位置要放置成相互垂直。焊接時要注意 tda7088t 的管腳排列方 向，不要弄錯，焊接用的電烙鐵外殼要接地，不要在線路板通電的情況下焊接 線路板上的元件。安裝完畢之后，要認真檢查，避免有錯焊、虛焊和短路等現(xiàn) 象，確認無誤后進行下一步調(diào)試工作。 一般工廠大批量生產(chǎn)是用掃頻儀來調(diào)試調(diào)頻接收機，但一般的電子愛好者 （把自己當成

45、專家）沒有這些儀器，可以用高頻信號發(fā)生器來調(diào)試，也可用本 地的 fm 廣播電臺來進行調(diào)試。先用一個直流電源接到16腳上調(diào)接收機的頻 率覆蓋，將直流電源調(diào)到 vcc0.1v 的電壓值上(如接收機所用的電源 vcc=3v 則調(diào)到 30.1=2.9v)，撥動振蕩線圈的間距即調(diào)節(jié)其電感量使接收機收到 87.5mhz 的信號，然后把直流電源調(diào)到 vcc1.6v 的電壓值附近，只要能收到 108mhz 的信號就可以了。頻率覆蓋調(diào)好后，去掉直流電源，即組裝調(diào)試完畢。 該機接收頻率在 88108mhz 范圍，因此只要發(fā)射機的頻率在此范圍內(nèi)，都可 能這款接收機（由于 sc1088 集成塊與 tda7088t 集

46、成塊性能及引腳一樣，可 相互直接代用）。電路如圖 2 所示。特殊規(guī)格可將本機接收頻率調(diào)為 76106mhz。 由于發(fā)射機的發(fā)射頻率在調(diào)頻收音機的接收范圍內(nèi)，因此也可以用調(diào)頻收 音機作為接收設備。所以在發(fā)射電路上稍加改進（使發(fā)射距離更遠）就可以作 為語音教學系統(tǒng)。 結(jié)結(jié) 論論 無線語音放大器的系統(tǒng)在通信領域有著非常重要的作用。本文完成了無 線語音放大器的制作的設計與模擬。包括系統(tǒng)的硬件開發(fā)、軟件編程與 仿真調(diào)試等。在論文完成過程中，主要做的工作有： （1）無線語音放大器的系統(tǒng)具體的通行方案。 （2）以美國國家半導體公司 (national semiconductor corporation) 可直接裝設于駐極 體電容器麥克風 (ecm) 之內(nèi)的全新放大器芯片。 （3）單工語音放大系統(tǒng)的設計。 參考文獻參考文獻 【1】康華光電子技術基礎模擬部分（第五版） 【2】張肅文高頻（第五版） 【3】邱關源電路（第五版） 【4】 lm386 中文資料中國電子開發(fā)在線www.c proteus 7.1繪圖 用軟件 【5】 lmv1024 及 lmv1026 【6】梁宗善.新型集成電路的應用 武漢:華中理工大學出版社,1999 【7】武漢.電子技術基礎