使用Arduino和TEA5767模块的数字FM接收器

FM 发射器/接收器是任何电子爱好者最喜欢的电路之一。我介绍了一个完整的数字 FM 接收器设计，它配备了一个 LCD 屏幕和三个按钮。它可以手动和自动搜索 76MHz 到 108MHz 的 FM 信号（扫描模式）。信号强度也以条形图的形式显示在 LCD 屏幕上。输出声音由3W+3W D类立体声放大器放大，处理高质量和足够强大的音频功率。作为控制器，我使用了便宜且流行的 Arduino-Nano 板。所以让我们开始吧！

A. 电路分析

图 1 显示了该装置的示意图。很明显，该电路由 3 个主要部分组成：Arduino-Nano（控制器）、FM 接收器模块和音频放大器。

图 1：数字调频接收机示意图

A-1。调频接收模块

FM 接收模块基于 TEA5767 芯片。它是一个众所周知的模块，可以通过 I2C 总线进行控制。它涵盖了从 76MHz 到 108MHz 的 FM 频率范围。在输出端，它处理应该被放大的 L 和 R 立体声音频信号，否则，声音水平很弱，即使是耳机也听不到。频率选择和信号强度测量任务由 Arduino-Nano 代码执行。

R3、C7、C8 和 C9 构建了一个一阶低通 RC 滤波器，可降低电源噪声。R1 和 R2 是 I2C 总线的强制上拉电阻，CON1 是提供天线连接的 UFL 连接器。图 2 显示了 TEA5767 模块。

图 2：TEA5767 FM 接收器模块

A.2 音频放大器

音频放大部分由PAM8403芯片组成。该芯片是一款 3W+3W HiFi Class-D 放大器，只需 5V 单电源即可工作。使用 4 欧姆扬声器可以实现最大输出功率。根据数据表：“PAM8403 是一款 3W、D 类音频放大器。它提供低 THD+N，使其能够实现高质量的声音再现。新的无滤波器架构允许设备直接驱动扬声器，无需低通输出滤波器，从而节省系统成本和 PCB 面积”。

R4、R5、C11 和 C12 用于将输出音频传输到放大器。此外，他们还创建了高通 RC 滤波器以消除任何低频噪声。图 3 显示了 PAM8403 芯片的参考电路。P2 和 P3 是直角 2 针 XH 连接器，用于将扬声器连接到电路板。

图 3：PAM8403 的数据表参考电路

A.3 控制器

该电路的控制器由一个 Arduino-Nano 板 （AR1） 组成。该板驱动一个 8*2 LCD （LCD1） 并读取 SW1、SW2 和 SW3 按钮的状态。它还通过 I2C 总线发送/接收 TEA5767 数据。R6 设置 LCD 的对比度级别，C4、C5 和 C6 用于降低机械按钮噪音（去抖动）。

A.4 电源

TS2937  是电源的主要元件，为电路提供稳定的+5V 电源。C1、C2、C3用于降低噪声，POT1为50K 2路（双）带开关电位器。POT1 既可以打开/关闭设备，也可以提高或降低音量。

 

图 5：带开关的 2 路（双路）电位器

B. PCB 布局

图 6 显示了数字 FM 接收器的 PCB 布局。它是 2 层 PCB 板，最新版本。Arduino-Nano 板安装在板的底部，LCD 安装在板的顶部，最好安装在母排针上。这在 3D 视图和真实照片中更加清晰。图 7 显示了电路板的 3D 视图。图 8 显示了数字 FM 接收器电路的高质量制造 PCB 板。

图 6：数字 FM 接收器的 PCB 布局

图 7：PCB 板的顶部和底部 3D 视图

我像往常一样在这个 PCB 项目中使用了 SamacSys 组件库（用于 IC1 和 IC2）。它可以节省大量时间并防止设计错误，从而降低产品成本。所有 SamacSys 组件库（原理图符号、PCB 封装和 3D 模型）都是免费的，它们遵循严格的工业 IPC 封装标准。您可以从 componentsearchengine.com 下载并安装这些库，也可以使用提供的 CAD 插件直接安装它们。我使用了 Altium 插件，然而，几乎所有的电子设计 CAD 软件都支持，例如 Eagle、KiCad、OrCAD、Proteus 。. 等 ［7］。图 9 显示了支持的 CAD 软件，图 10 显示了从 Altium 插件中选择的组件库。

图 10：从 Altium 插件中选择的 PAM8403 和 TS2937 库

C. 组装和测试

最小的元件封装是0805。焊接板子应该没有任何问题，但是，您也可以订购专业组装的板子。图 11 从顶部显示组装好的 PCB 板，图 12 从底部显示组装好的 PCB 板。板子是我手工焊接的。您还需要四个 5mm FF 垫片将 LCD 固定在 PCB 板上。

图 11：组装好的 PCB 板

图 12：组装好的 PCB 板（底视图）

您应该使用 UFL 到 SMA-F 连接器将天线连接到电路板。

C.1 Arduino 代码

Arduino 代码在以下代码块中可用。只需将您的 Arduino-Nano 连接到计算机并编译/上传代码。

代码.ino

C.2 测试

频率下限为76.0MHz，上限为108.0MHz。您可以通过按向上和向下按钮将频率增加或减少 0.1MHz。同样，如果您长按这些按钮，频率将连续增加/减少。因此，很容易将接收器固定在您想要的频率（FM 电台）上。此外，扫描按钮可以自动搜索足够强大的 FM 电台并将接收器固定在频率上。要搜索下一个电台，您应该再次按下扫描按钮。

FM 信号的强度以条形图的形式显示在 LCD 屏幕上。在图 14 中，接收器已设置在一个强大的 FM 电台上，频率为 100.0MHz。

FM 发射器/接收器是任何电子爱好者最喜欢的电路之一。在这篇文章/视频中，我介绍了一个完整的数字 FM 接收器设计，它配备了一个 LCD 屏幕和三个按钮。它可以手动和自动搜索 76MHz 到 108MHz 的 FM 信号（扫描模式）。信号强度也以条形图的形式显示在 LCD 屏幕上。输出声音由3W+3W D类立体声放大器放大，处理高质量和足够强大的音频功率。作为控制器，我使用了便宜且流行的 Arduino-Nano 板。所以让我们开始吧！

审核编辑：郭婷