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标准版 【模拟电路】RDA5807调频收音机设计

简介:基于RDA5807收发芯片的调频收音机制作

开源协议: GPL 3.0

发布时间:2022-06-06 16:04:33
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描述

1 项目简介

  基于RDA5807FP无线收发芯片制作的调频收音机,工作电压为2.7~3.3V,可以接收50~108MHz频段的广播。支持USB和电池电源输入供电POWER为电源开关按键SEEK+/SEEK-为电调谐按键VOL+/VOL-为音量大小控制按键可以外接拉杆天线和插耳机作为天线,支持双通道功放和耳机音频输出。

2 芯片原理

2.1 内部结构

    RDA5807FP的内部可分为模拟和数字两部分,模拟部分包括支持FM频段的低噪声放大器LNA、可调增益放大器PGA,压控振荡器VCO,高精度模数转换器ADC,高精度数模转换器DAC及电源用的LDO;数字部分包括音频处理DSP 及数字接口。

 

2-1 RDA5807FP内部结构框图

 

2.2 引脚说明

    RDA5807FP的电路符号如图2-2所示,封装为SOP-16,引脚的定义及功能描述见下表。

2-2 RDA5807FP的电路符号

 

引脚 名称 功能描述
11516 GPIO1GPIO3GPIO2 通用程控输入/输出端
2561114 GND 接地端
3 RF GND RF地端
4 FMIN FM调频信号输入
7 SCLK 串行时钟
8 SDA 串行数据
9 RCLK 32.768KHz参考时钟输入端
10 VDD 供电端
1213 ROUTLOUT /左声道音频输出端

 

3 电路原理

  调频收音机可分电源输入电路、调频收音电路和外接音频输出电路三大模块,下文将对各模块电路原理进行分析。

 

3.1 电源输入电路

  电源部分主要是Micro USB母座作为电源输入口,C6/C7作为电源滤波电容,5V再经线性稳压器降压输出3.3V,给收音机电路供电,C8/C9为降压后的滤波电容可以使用排针3.3V供电

 

3-1 电源输入电路

 

 

3.2 调频收音电路

    U1无线收发芯片使用RDA5807FP将高频信号转换成音频信号,H1拉杆天线,J2可以使用耳机线或者3.5mm音频拉杆天线作为天线接收信号,可用跳线帽短接排针J3切换收音机模式,与电源短接(1/2短接),收音机为动模式,可以通过SEEK+/SEEK-电调谐按钮切台,与地短接(2/3短接),收音机为动模式,编写程序通过I2C总线进行控制来实现收音调台

 

3-2 调频收音机电路

 

3.3 外接输出电路

  使用螺钉式接线端子P2/P3,可外接喇叭功放,输出左右双通道音频,也可以J1采用耳机进行收听。

 

3-3 外接输出电路

 

4 原理图设计

4.1 新建工程

  打开立创EDA,创建工程并命名为【模拟电路】RDA5807FP调频收音机,将原理图文件命名为:SCH_RDA5807FP调频收音机。根据以下电路电源输入电路、调频收音电路外接输出电路M3铜柱接口四个板块进行电路原理图绘制

 

4-1 SCH_RDA5807FP调频收音机

 

4.2 器件选型

  在本项目的元器件选型中,USB连接器和LDO线性稳压器以及RDA5807FP芯片使用贴片封装,其他的元器件均选择插件即可,所有器件可直接在立创EDA的元件库中进行搜索,如果对元器件不熟悉,也可以通过复制物料中的商品编号进行搜索(每一个元器件在立创商城都有唯一的商品编号),如果出现物料缺货情况,亦可选择其他可替换物料,通过以上电路的分析,相信聪明的你对各个元器件在电路中的作用有所了解,那么更换个别物料也不会影响到电路的工作性能的,了解电路工作特性后,电路选型也就变得简单了。

 

4-2 元器件搜索示意图

 

4-3 通过商品编号搜索示意图

 

4.3 物料清单

RDA5807FP调频收音机项目物料清单

序号

名称

参数

器件位号

数量

封装

商品编号

1

电阻

1K

R1

1

RES-TH_BD2.5-L6.5-P10.50-D0.6

C57435

10K

R2,R3,R4

3

RES-TH_BD2.5-L6.5-P10.50-D0.6

C57436

2

电容

33pF

C1

1

CAP-TH_L5.0-W2.5-P2.54-D0.7

C366784

22nF

C2

1

CAP-TH_L5.0-W2.5-P2.54-D0.7

C254098

100nF

C3,C7,C9

3

RAD-0.1

C2761728

100uF

C4,C5

2

CAP-TH_BD8.0-P3.50-D0.6-FD

C2749

10uF

C6,C8

2

CAP-TH_BD5.0-P2.00-D0.8-FD

C94717

3

电感

10uH

L1

1

IND-TH_BD2.8-L7.0-P11.00-D0.5

C84773

4

晶振

32.768KHz

Y1

1

OSC-TH_BD2.0-P0.70-D0.3

C145163

5

二极管

1N4148

D1,D2

2

DO-35_BD2.0-L4.2-P8.20-D0.5-RD

C14538

φ=3mm

LED1

1

LED-TH_BD3.0-P2.54-FD

C99761

6

三极管

S8050

Q1

1

TO-92-3_L4.9-W3.7-P1.27-L

C717453

7

按键开关

6*6*8

POWER,

SEEK+,SEEK-,

VOL+,VOL-

5

 

KEY-TH_4P-L6.0-W6.0-P3.90-LS6.5

 

C2834903

8

排针

2P*2.54

P1

1

HDR-TH_2P-P2.54-V-M-3

C464599

3P*2.54

J3

1

HDR-M-2.54_1X3

C180248

4P*2.54

J4

1

HDR-M-2.54_1X4

C124378

9

接线端子

2P*5.00

P2P3

2

CONN-TH_2P-P5.00

C474881

10

拉杆天线

M3

H1

1

ANT-3MM

 

11

耳机/天线座

PJ-307C

J1J2

2

AUDIO-TH_PJ307C

C16684

12

IC

RDA5807FP

U1

1

SOP-16_L10.0-W3.9-P1.27-LS6.0-BL

C77689

13

LDO

TPXC6219B332MR

U2

1

SOT-23-5_L3.0-W1.7-P0.95-LS2.8-BR

C2841430

14

USB

USB-Micro_2

USB1

1

MICRO-USB-SMD_5P_C40957

C40957

15

铜柱

M3

TP1~TP3

3

M3X12+6

C357409

 

 

5 PCB设计

  完成原理图设计后,经过检查电路与网络连接正确后点击顶部菜单栏的 设计 原理图转PCB(快捷键为Alt+P),随即会生成一个PCB设计界面,可先暂时忽略弹出的边框设置,然后将PCB文件保存到工程文件中,并命名为:PCB_RDA5807FP调频收音机。

5.1 边框设计

  在绘制PCB前需根据个人意愿以及元器件数量所占空间确定PCB的形状及边框大小,若无特殊外壳要求,一般设计成矩形、圆形以及正方形。在设计该项目时,秉承着大小合适,美观大方的原则,我们在顶部工具菜单栏下的边框设置选型中设定了一个长为70mm、宽50mm、圆角半径为2mm的圆角矩形。实际板框大小会随着布局布线中进行调整,如果太小可适当放大,太大也可缩小边框,风格样式可自由发挥,但尽量控制在10cm*10cm之内,这样就可以到嘉立创免费打样啦~

 

5-1 边框设置

 

5-2 RDA5807FP调频收音机边框示意图

5.2 PCB布局

  在绘制完板框外形后,接下来进行PCB设计的第二步,对元器件进行分类和布局,分类指的是按照电路原理图的功能模块把各个元器件进行分类,图中有很多按键和对外的接口,这里需要我们用到立创EDA所提供的布局传递功能,首先确保PCB工程已保存到原理图文件的同一个工程文件夹中,然后框选原理图中的某一电路模块,比如选中按键电路,然后点击顶部菜单栏中的 工具 布局传递(快捷键为Ctrl+Shift+X),PCB页面所对应的元器件就好进行选中并按照原理图布局进行摆放, 使用这个方法将各个电路模块进行分类后依次摆放在前面所放置的边框中。

  在布局的时候注意摆放整齐,可根据飞线的指引进行摆放,按照原理图信号的流向和器件连接关系进行摆放,是可以把原理图器件摆放非常整齐的,在布局的过程中注意接口位置,布局参考如图5-3所示。 在该项目的布局中提供以下几点参考建议:

(1)摆放元器件时应先按原理图摆放,再细调位置;

(2)在板边四个角分别放置M3铜柱孔,用于固定支撑,左上角孔与天线复用;

(3)天线座及电源输入放置在左侧板边,耳机座及喇叭音频接口放置在右侧板边;

(4)无源晶振靠近放置在RDA5807芯片附近;

(5)收音机五个功能按键排列等间距放置在下侧板边;

布局参考如图5-3所示,初次设计可参考下图进行布局,也可以自行合理摆放。

 

5-3  PCB布局参考图(飞线已隐藏)

 

5.3 PCB走线

  接下来进行PCB设计的第三步:PCB走线,全称为印刷电路板布线(PCB LAYOUT)。由于电路板有顶面与底面两个面,在PCB走线也就可以分为顶层和底层走线,其中顶层走线默认是红色线,底层为蓝色线,也可按照个人喜好设置其他颜色,走线也就是在电路板中按照飞线连接导线,将相同的网络连接起来即可。

  首先选择层与元素中要走线的层,然后点击导线工具进行连线(快捷键为W)。看似简单的连连看,其中需要我们耐心的进行调整,元器件的摆放布局也会影响走线的难度,所以还需要在走线过程中进一步调整布局,进一步优化。前面所介绍的PCB布局相当于是在给走线做铺垫,布局好了,走线也就自然顺畅了。在该项目的走线中提供以下几点参考建议:

1)电源线设置为25mil,信号线设置为15mil宽度

2)走线以顶层走线为主,走不通的可以切换到底层进行连接

3)走线过程中优先走直线,需要拐弯的地方以圆弧拐弯或钝角为主

4)最后加上泪滴,添加丝印标记该按键功能以及接口功能

5将客户编号指定位置藏于耳机座下;

布线参考如图5-4所示,初次设计可参考下图进行走线,也可自由设计,属于你的调频收音机。

 

5-4 PCB走线参考图

 

5.4 覆铜与丝印

    PCB 走线画完后进行覆铜,就可以连接好 GND 网络。丝印字符遵循从上往下从左到右的原则。对按键、音频接口和接线端子加上丝印标注说明,在板子加上工程名称与LOGO

 

5-5 PCB 顶层覆铜与丝印参考图

 

5-6 PCB 底层覆铜与丝印参考图

 

6 焊接与调试

6.1 硬件焊接

  焊接时应先焊接贴片元件,再焊接插件元件,遵循从低到高原则进行焊接,新手可参考焊接顺序:USB/LDO/RDA5807→晶振/二极管→电阻/电感→电容/LED/三极管→排针/按键→音频接口/接线端子。

  焊接时注意不要虚焊、漏焊和焊错,电容二极管有极性的器件需要注意焊接方向,所有器件都要对准、放平,不要出现高低不平的情况。

  焊接时要控制好温度,温度不要过高,过高容易造成器件烧坏;锡点不要过大,过大容易造成器件虚焊,接触不良;用力不要过猛,过猛容易造成板子断路短路,阻焊层油漆脱落等。

 

6-1 PCB装配图

 

6-2  未焊接PCB

6.2 硬件调试

  焊接完成后检查电路是否有短路断路和虚焊等,检查无误后方可上电,使用排针外接电源使应注意电源正负极性,切不可接反。

  使用跳线帽在J3处进行手动模式短接,不对J3短接是收不到声音的,插入耳机收听到沙沙声,拉出天线,按SEEK+/SEEK-调频收台,可以收到五至六个台。

 

6-3 PCB-3D预览图

 

6-4 PCBA实物图

 

6-5 RDA5807调频收音机

设计图
原理图
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