4.5 音频信号检测模块.doc

4.5 音频信号检测模块4.5.1 音频信号检测模块 IC 简介1. LM358 简介LM358 是一款内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器芯片，具有内部频率补偿，低的输入偏流，低的输入失调电压和失调电流，直流电压增益为100dB，单位增益频带宽为1MHz；共模输入电压范围宽；差模输入电压范围宽，等于电源电压范围；输出电压摆幅大，0 至Vcc-1.5V；电源电压可以采用单电源3～30V，双电源(±1.5～ ±15V)；采用双列直插式和贴片式的D, FE, N 8脚封装，引脚端封装形式如图 4.5.1所示图 4.5.1 LM358 引脚端封装形式2. LM567 简介LM567 是一个通用的音调译码器，主要用于振荡、调制、解调、和遥控编、译码电路如电力线载波通信，对讲机亚音频译码，遥控等，内部结构和引脚端封装形式如图 4.5.2所示 图 4.5.2 内部结构和引脚端封装形式引脚端 1 为输出滤波器，连接接一个电容（C 1）到地，容值可在 0.47~22μF 之间选取，电容越大，抗干扰性能越好，但反应速度变慢在本应用电路中取值为 2.2μF引脚端 2 为锁相环滤波器电容器连接端，连接一个锁相环滤波电容（C 2） ，一般 C2 容值选为 C1 容值的一半以下。

该电容器的容量直接影响锁相环接收器的接收带宽，C 2 的容量与引脚端 3 输入信号电压和接收带宽之间的关系为 BW=1070 （以 中心频率的百分比计算，输入信号电压小于 200mV 按该公式计算带宽，大等于 200mV 时，V i=200mV单位分别为 Vrms、Hz 、μF） LM567 的最大接收带宽为 14%实际电路中，C 2 取值为1μF，接收带宽为 8.74%引脚端 3 为音频信号的输入端一般通过一个耦合电容（C 5）输入信号，对输入信号的幅值应加以限制，否则将导致器件内部的永久性损坏该输入端的最小输入信号幅值为25mV，标称灵敏度为 200mV，但在强干扰背景下，接收灵敏度将会更低一些引脚端 4 为器件的电源电压输入端，该芯片的电源输入范围为+4.75V~+9V引脚端 5 和 6 为定时电阻电容连接引脚端，在引脚端 5 和 6 之间连接电阻 R8+R9=R；在引脚端 6 和 7 之间连接电容 C11，而且引脚端 7 连接到地R 和 C11 确定了锁相环的中心频率，参考公式为参考公式为 ≈ ，调整 R8 即可改变接收频率，LM567 的最大𝑓011.1𝑅·𝐶11解调频率为 500kHz。

在本应用电路中，因为采用的蜂鸣器的频率为 3kHz 左右，电路中设定的 R8 为 2.03kΩ，即接收频率为 3kHz引脚端 8 为解调器的输出端，该引脚端为集电极开路输出形式，低电平有效，因此需接一个 10kΩ 的上拉电阻 R2，该端口的负载能力为 100mA4.5.1 音频信号检测模块电路和 PCB音频信号检测模块电路和 PCB 图如图 4.5.3 所示，主要由采样部分、放大部分和解码部分组成驻极体电容话筒 MK1 采样声音，经 LM358 放大后输入到 LM567，LM567 锁相输入的音频信号并进行解码，在 LM567 的引脚端 8（OUT ）输出的方波信号，输出的方波信号可以直接连接到微控制器中断输入端LM358 构成单电源的同相放大电路，放大倍数为 1+R4/R7，调节 R4 的阻值即可调节放大倍数，R 6 为阻抗匹配电阻，本电路中的放大倍数为 21 倍，即 R4 为 20kΩVCD1LER52kΩJON74μF80.uMKic36UT IP+GSA9=-sB（a） 音频信号接收电路 （b）音频信号接收电路模块底层 PCB 图（c）音频信号接收电路模块顶层 PCB 图（d）音频信号接收电路模块顶层元器件布局图 （e）音频信号接收电路模块底层元器件布局图图 4.5.3 音频信号检测模块电路和 PCB 图 音频信号检测模块电路 LM358 输入信号波形（引脚端 3）与输出信号波形（引脚端1）如图 4.5.4 所示，LM567 输入信号波形（引脚端 3）与输出信号波形（引脚端 8）如图4.5.5 所示。

采用两个音频信号检测模块，放置在同一个接收点时的输出波形如图 4.5.6 所示，放置在两个不同接收点时的输出波形如图 4.5.7 所示图 4.5.4 声源在 D 点 A 节点的 LM358 输入信号与输出信号波形图CH1（黄色）为输入波形，CH2（蓝色）为输出波形图 4.5.5 声源在 D 点 A 节点的 LM567 输入信号与输出信号波形图CH2（蓝色）为输入波形，CH1（黄色）为输出波形图 4.5.6 两个音频信号检测模块放置在同一个接收点时的输出波形 （上面两张图任可选一张）图 4.5.7 两个音频信号检测模块放置在两个不同接收点时的输出波形（上面两张图任可选一张）。