音频信号的无线传输的电路设计 下载本文

结论

本次毕业设计是我第一次独立完成一个比较大型的系统,选芯片、制定方案、画PCB板、焊电路、调试系统、写报告等工作都是由我一人完成,这对我来说是个不小的挑战。在毕业设计的过程中遇到了很多困难,需要上网查找资料,由于无线通信芯片的原因,大多数的资料都是英文的,我只有通过翻译或者查阅专用名词来研究,所以设计的过程是比较艰辛的,但是解决困难后又有茅塞顿开的喜悦。回顾整个设计过程,我收获了不少书本上学习不到的知识。

经过证明,nRF24E1的低成本、低功耗、外围设备少等特点完全符合无线耳机的设计方案。应用于无线耳机时在耳机的音质方面得到了很好的效果。nRF24E1提供了30米距离的可靠的射频通信。

音频质量很好,但是一些背景杂音还是存在。这些杂音主要使因为受限制的协议以及8位动态范围。RF协议以及布局能够应用于各种通信应用。

系统的功能指标都已经达到:

? 理想环境下,室内或者室外30米内能够进行双方通信; ? 耗电量少,使用两节7号电池; ? 最终产品所占空间小,外围器件少; ? 本次毕业设计基本上到达了性能指标: ? 最大传输速率可达1Mbit/s; ? 可工作在低电压1.9V~3.6V下;

? 具有唤醒定时器功能,待机电流至少为2μA;

本系统总共做了两次PCB板,第一次做的PCB板有以下问题:

(1)刚开始系统未在nRF24E1时钟信号线的时钟管脚加下拉电阻,管脚相当于悬空,造成数据读取的不稳定。错误原因:粗心大意,忘了数字电路的基本规则(输入端有可能悬空时,需加上拉或下拉电阻,将信号钳位在高电平或低电平)。

(2)DA输出与功放之间未加隔直电容。要求输入的信号为交流信号,此芯片内置偏置电路,因此,如果输入信号带有直流分量,经过26dB的放大后,将远远超过芯片的输出动态范围,语音信号失真到不可分辨的地步。错误原因:没有完全理解芯片的工作原理就着手设计电路。

(3)前级放大运放与后级功放的电源与地之间未加大电容去耦。设计电路时的一念之差,使得整个音频系统的低频噪声到了难以忍受的地步,而且此噪声在音频范围内,低通滤波无济于事。后来在运放和功放的电源与地之间分别加入100μF电容,低频噪声显著减少。错误原因:忽视了模拟系统抗干扰的重要性。

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从上面的分析我们可以看出,第一次做的PCB板与第二次的差别仅仅是1个下拉电阻、2个去耦电容和1个隔直电容。就这么5个不起眼的小元件,却直接影响到系统的稳定性、抗噪性甚至直接决定系统能否正常工作。通过这次经历,我深刻地认识到细节对任何设计都是那么重要。

完成该设计后,我发现该无线耳机的传输距离只能到达30多米,再远就噪音变大,声音变小甚至听不见,我认为可以加一个功率放大器。虽然尝试了一下,但是目前没有成功。

经过这次毕业设计,我觉得自己的动手能力和思考能力甚至创新意识都得到了提高。我充分认识到实践的重要性,本次毕业设计不是终点,我将在以后的求学道路中不断寻求实践的机会。

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致谢

毕业设计即将接近尾声,经过几个月的学习和实践,我在动手能力方面取得了长足的进步,在这个过程中有许多人帮助了我,在这里我要感谢他们。

能够成功地完成这次毕业设计并不是光靠我一个人的努力就能够完成的,帮助我的人有很多。其中对我帮助最大的是我的指导老师谢光前,当我对系统模块设计有疑惑的时候,他非常耐心地解答我的疑难问题。当我对芯片的某个功能还不是那么了解的时候,他介绍网站给我下资料。当我对某个设计的小环节有其他想法的时候,谢老师鼓励我提出方案并且积极跟我讨论。谢老师耐心地指导我,帮助我一步一步上手,可以说没有谢老师的悉心指导我不可能这么顺利地完成这个课题。

还要感谢我的其他老师,我要感谢韩雁老师,当谢老师不在办公室的时候,我就会向韩老师提单片机的问题,她都会非常耐心地解答我的疑问。并且主动帮我指出种种设计中出现的问题。在这里我要郑重地感谢韩雁老师,没有她我不可能这么顺利地解决一些棘手的问题。

需要感谢的人还有很多,比如我的朋友,我的同学,我的舍友,他们在我遇到困难的时候不断地鼓励我,使我有信心去面对所有困难。在这里我无法一一列举他们的名字,但是他们对我的帮助我会永远铭记在心。

最后我要感谢学校领导对我课题的支持,是他们给我的课题研究所需要的必须花费给於资助。我在这里要特别地感谢他们,感谢我的学校。

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参考文献

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