摘要:主要介紹調頻廣播接收芯片TEA5767在便攜式video播放器中的應用，著重講述了有關的FM接收、音頻處理等方面的應用電路。

關鍵詞:調頻 TEA5767 音頻 便攜式消費電子

調頻收音機（FM Radio）一直在人們的生活娛樂中占有非常重要的地位，從老式的晶體管收音機到今天的網絡收音機，說明通過廣播享受生活一直是人們喜歡的生活方式。如今，隨著消費類電子的興起和繁榮以及數字電子技術的發展，廣大從事消費類電子設計的廠商都不忘在諸如MP3、智能手機、便攜式Video播放器等產品中嵌入FM部分�；贔M Radio的廣泛應用，本文主要談談數字FM Radio的設計，并對其音頻處理方面設計進行探討。

目前提供數字FM Radio解決方案的廠商很多，其中市場反響非常好的就有Philips公司提供的TEA5767及TEA5768數字FM處理芯片，該芯片為低電壓、低功耗和低價位的全集成單芯片立體聲無線電產品，只需要極少的外部元器件，并且基本上不需要外部對高頻信號的手動調準，并且其頻帶范圍寬，可以完全免費調到歐洲、美國和日本的調頻波段。

下面就TEA5767在便攜式Video播放器（PVP）中的應用對相關技術問題進行闡述。

     調頻就是頻率調制，所謂頻率調制是原來等幅恒頻的高頻信號的頻率，隨著調制信號（音頻信號）的幅度變化而變化，調頻收音機（FM Radio）就是接收這些頻率調制的無線電信號，經過解調還原成聲波的電子設備。FM Radio電路一般主要由天線接收、振蕩器、混頻器、AGC(自動增益控制)、中頻放大器、中頻限幅器、中頻濾波器、鑒頻器、低頻靜噪電路、搜索調諧電路、信號檢測電路及頻率鎖定環路、音頻輸出電路等組成。TEA5767作為FM Radio單片集成電路也不外乎基本由這些部分構成，但TEA5767主要的優勢是把上述所有功能都集成一個不足6×6平方毫米的小芯片中。下面對EA5767進行介紹：

 

2.1   TEA5767的主要功能特征

作為目前廣泛應用的單芯片FM解決方案，TEA5767主要具有以下特征，（１）集成高靈敏度的低噪聲放大器；（２）FM到中頻的混頻器可以工作在87.5-108MHz的歐美頻段或76-91MHz的日本頻段，并且可預設接收日本108MHz的電視音頻信號的能力；（３）射頻具有自動增益控制功能，并且LC調諧振蕩器只需低價的固定片裝電感；（４）內置的FM解調器可以省去外部鑒頻器，并且FM的中頻選擇性可在芯片內部完成；（５）可以采用32.768KHz或13MHz的振蕩器產生參考時鐘或可以直接輸入6.5MHz的時鐘信號；（６）集成鎖相環調諧系統；（７）可以通過I2C或三線串行總線來獲取中頻計數器值或接收的高頻信號電平，以便進行自動調諧功能；（８）SNC(立體聲噪聲抑制)、HCC（高頻衰減控制）、靜音處理等可通過串行數字接口進行控制。

2.2   TEA5767的管腳說明及其基本的外圍電路

TEA5767采用HVQFN40即耐熱的薄型四角扁平封裝，其管腳布置如圖1所示：下面對每個PIN(管腳)進行簡單說明：PIN1、PIN10、PIN20、PIN21、PIN30、PIN31、PIN40為空腳，不需要外圍電路連接；PIN2:CPOUT為鎖相環調諧系統的電荷泵輸出外掛電容腳；PIN3/4:VCO1/2為壓控振蕩器輸出；PIN5:VCO為壓控振蕩器電源腳；PIN6:GND為數字地; PIN7:VCCD數字電源腳；PIN8:DATA 串行通訊數據腳；PIN9:CLK串行通訊時鐘腳；PIN11:W/READ 三線通訊的讀寫控制；PIN12:BUSMODE總線模式選擇；PIN13:BUSENABLE總線使能腳；PIN14/15:PROGAM1/2軟件可編程端口； PIN16/17:XTAL1/2時鐘發生器接口；PIN18:PHASEFIL鑒相環路濾波腳；PIN19:導頻低通濾波腳；PIN22/23:VAFL/R左右聲道音頻輸出；PIN24:TMUTE軟件靜音的時間常數設置腳；PIN25:MPX立體混音輸出；PIN26:VREF參考電壓腳；PIN27:TIFC中頻中心調整時間常數設置腳；PIN28/29:LIMDEC1/2中頻限幅器調節腳；PIN32:IGAIN中頻增益控制電流設置腳；PIN33:AGND模擬地；PIN34:VCCA模擬電源PIN35/37:RF1/2射頻輸入腳；PIN36:RFGND射頻地；PIN38:TAGC射頻自動增益控制時間常數設置腳；PIN39:LOOPSW合成鎖相環濾波器開關輸出。

2.3   TEA5767的應用電路

TEA5767作為目前消費類電子行業眾多廠商推崇的芯片，有不少公司在它的外圍電路及應用上提供一定的支持。比如，深圳博源電子作為Philips在深圳的應用設計合作所（Design House）就能參照Philips提供的相應應用電路把如上圖1的應用電路精心制作成大約11×11×2立方毫米的小模塊（FM Module），這種模塊化的設計有利于消費電子廠商加快產品設計速度。

作為電子產品的設計，除了選擇合適的芯片，還要根據產品的功能定義，合適的選用和實現芯片的功能，這就需要通過適當的外圍電路來完成。作者也是在基于博源電子的FM Module的基礎上在便攜式視頻播放器PVP（portable video player）上實現無線電廣播的實時播放和節目的數字轉錄的。如圖2即為基于圖1的FM Module在PVP中的應用連接，其中FM Module的12個腳就是圖1的CN1、CN2中的引腳及FM_ANT引腳整合而成的，圖中VCC接PVP系統中的3.3V的電源，并通過磁珠及電容器件進行干擾抑制，注意磁珠FB（Ferrite Bead）應選用特征頻率為100MHz、直流電阻低的貼片器件，這樣有利于對高頻噪聲進行抑制但同時又不使系統產生過多的直流損耗。22uF的電容最好選用鉭電容，兩個0.1uF的電容可以選用介電常數高、高頻性能好的陶瓷電容，這樣就保證了整個FM Module的電源系統的穩定。其中R_OUT、L_OUT為FM的音頻信號輸出，對于音頻信號的特性作者下文將要詳述。BUS-MODE是用來選擇CPU與FM Module串口通信的方式，本系統把BUS-MODE拉到地選擇為I2C的通信方式。DATA和CLK即為I2C通信的數據線和時鐘線，系統的CPU通過I2C接口即可對FM Module進行控制。W/READ在本系統沒有使用，其只有在BUS-MODE為邏輯高電平時才有效，此時FM Module通過W/READ、CLK、DATA與系統的CPU實現三線方式串行通信。BUS-ENABLE為總線使能信號，當BUS-ENABLE為邏輯低時FM Module進入省電模式，本系統中把其直接拉高，是因為FM Module可以通過I2C接口控制其進入省電模式。FM_ANT為FM Module的天線接口即射頻信號輸入腳，目前在此類消費電子產品中，天線大多采用耳機線代替，本產品也不例外，圖2中的J3即為立體聲耳機接口，耳機左右聲道信號線上感應到的毫伏級的FM信號即可通過J3的腳3進入到FM Module中。當然這么小的信號不會對耳機上的音質有什么影響，而且由于有如圖2中的三個0.22uH空心電感的隔離作用，FM的信號可以損耗很小的被FM Module接收。值得注意的是三個空心電感應該在電路板上緊靠耳機接口放置以增加接收的靈敏度，并且電感的直流阻抗應當盡量小些，這樣可以減少音頻的功率損耗。三個電感選用考慮到空心結構可能外形尺寸比較大，不太適合于便攜式產品的應用，也可選用陶瓷支架的電感。盡量不要選用非線性比較大的鐵氧體支架電感，這有可能影響耳機的音質。當然，FM信號的接收是一個精細的工作，每個產品的設計、材質選用、功能模塊的串擾都各不相同，設計者可以在本文的基礎上相應的根據自己產品的特點細調各元器件的相關參數。

3.1   音頻處理方式簡介

毋庸置疑，FM作為廣播接收設備，最重要的莫過于音頻的質量了，下面就基于TEA5767的應用談談對其輸出的左右聲道的音頻處理。仔細研究TEA5767的技術文檔可知，系統沒有辦法通過I2C對R_OUT和L_OUT的輸出音頻信號進行音量控制，同時根據TEA5767的散熱能力及R_OUT和L_OUT的輸出阻抗是50歐姆的特點，我們可以判定TEA5767沒有辦法很好的直接驅動16或32歐姆的外接耳機。鑒于此，本系統要很好的實現FM的功能就必須采以下的方式：（１）單獨的在PVP系統再為FM Radio部分增加音頻功率放大器、數字可調電位器以及模擬的單刀雙擲的多路開關。這樣，FM Module的左右聲道信號即可放大并且并接到系統的耳機輸出中去，并且也可以實現了音量調節功能。（２）作為設計的PVP項目中的一個部分，作者采用的是直接增加Audio A/DC即音頻模數轉換芯片CS5340的方式，這樣做的目的是先把FM的音頻轉化為IIS（集成音頻串行接口）的數字音頻信號，然后，一方面IIS數字信號可以輸入到CPU中來實現廣播節目的實時數字錄制功能，另一方面IIS數字接口信號可以直接輸入到帶IIS接口的音頻解碼＋功放的芯片S5M0064X中去，這樣就可以輸出驅動揚聲器或耳機，同時音量可以通過S5M0064X得到數字調節。

3.2   音頻處理的電路設計

根據上文所述，作者給出涉及對FM Radio音頻處理的電路原理框圖如圖3所示：FM Module出來的音頻信號R_OUT、L_OUT經過運放及其他濾波、工作點移動等處理電路進入CS5340，信號經過A/D轉換成IIS數字信號，其中運放的作用主要是實現阻抗轉換。此時的IIS數據通信如圖3中的方向線1、2、3、4、5、6所示：其中1、2、3為CPU的IIS控制器給CS5340及S5M0064X的IIS接口提供的時鐘信號即IIS的位時鐘、同步時鐘、系統時鐘（具體說明讀者可以參看相關資料）。其中線4是從CS5340輸出的音頻串行數據流，這個數據流一方面可以通過CPU的IIS數據輸入口進入系統來實現FM數字節目錄制。另一方面可以經74LVC2G125提供給S5M0064X芯片。線5為從CPU輸出的音頻數據流，這個數據流可以是系統中MP3或MPEG4等文件解碼出來的音頻數據，它也可以通過74LVC2G125提供給S5M0064X來輸出到發聲設備。線6即為線4和線5的切換結果，即當用戶需要聽FM時就切換數據流4，用戶需要聽系統中其他數據媒體時就切換到數據流5。此外，S5M0064X為集成D類功放的音頻解碼芯片，CPU可以對它進行音量調節及其他控制等一系列操作，聲音則可以從如圖3中的四路PWM輸出到揚聲器（SPEAKER）或EARPHONE（耳機）中去。

    圖3中聲音輸出部分可以粗略的采用如圖4的電路來實現，其中PWMLA和PWMLB、PWMRA和PWMRB分別可以實現BTL（橋式連接）方式來驅動立體聲SPEAKER。通過節點切換（這個切換可以通過音頻模擬開關如ADG836來實現），PWMLB、PWMRB可以以SE（單端）方式驅動立體聲耳機。圖4中的SE/nBTL既可以作為ADG836的切換信號也可以為CPU提供耳機插入信息。

本文討論的電路由于涉及到FM接收、音頻處理等模擬部分，所以，需要設計者具有豐富經驗來妥善處理相關參數。由于上文從FM信號的接收到音頻的處理都已經作了必要的介紹，現簡單說明一下系統中音頻部分電源和地的處理。鑒于音頻處理的敏感和重要性，作者建議在設計中把音頻部分的地單獨的定義出來，這些地包括相關芯片的所有模擬地以及音頻信號在FM到A/DC到D類功放到發聲設備的傳輸過程中的濾波、抗干擾所需要的地。然后在設計電路板時，注意把音頻部分劃定一個區域處理，電路板的某一板層在這個區域應當整片鋪成音頻地，注意，音頻地應當通過磁珠就近直接連到系統供電的大片模擬地上，不要與數字地交錯或通過數字地連向模擬地，因為數字噪聲對音頻這些變動的小模擬信號容易產生較大影響。同一區域的其他板層再分別單獨布置音頻部分的信號層和音頻部分的電源層，D類功放S5M0064X出來的PWM音頻信號應當就近通過電感調整成模擬音頻信號傳輸。音頻部分的電源應該單獨提供或是從其他電源通過磁珠隔而來。

當前，我國消費類電子發展的推力越來越大。這是全球電子技術發展和龐大消費群體存在的必然結果。由中國的彩電、手機行業的發展可知，我國憑借巨大的消費人口及廣大從業人員的努力一定可以通過市場換技術進而發展、壯大自己消費娛樂電子行業并促進我國基礎電子工業的發展。