一款开发板实现语音传输技术革新｜贸泽电子原创开发板大赛【优秀作品】

贸泽电子设计圈 2020-04-02 00:00

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小伙伴们，最新一期的贸泽电子原创开发板大赛优秀作品推送又如约而至。

这次要分享的作品来自于数字语音传输领域，是设计者徐文磊带来的《UHF数字对讲开发板》，这款作品的难得之处在于开发者没有采用常见的现成压缩芯片，而是完全由自己完成编程和算法移植，为这一作品平添不少DIY的乐趣，也大大增加了板卡的可玩性和可塑性。

这块数字语音传输开发板究竟是如何“炼成”的？

优

优秀作品

硬件设计

本款开发板设计分成电源部分、音频部分、射频部分和CPU部分。

1. 电源部分

整合了3.7V锂电池充电电路、5V升压电路、3.3V低压差LDO电路，压差低至0.1V。充电电源可接USB或者电源口。5V用来供给音频功放以及外部配件的电源需求。

图1：电源原理图

2. 音频部分

使用了WM8974单声道CODEC芯片，通过I2S和F405实现数据通信。麦克风的双端输入拆成了两个单端使用，其中一端连接AT1846S，专用的耳机输出端口monout也用来连接AT1846S。WM8974的音频BTL输出也是双端，因此可以设计为双端接喇叭，单端接耳机，通过耳机插孔开关切换。同时，WM8974内部切换开关众多，通过适当配置，形成了话音交换的功能。

图2：音频原理图

3. 射频部分

因为集成了AT1846S，所以可以兼容传统的模拟调频对讲机，只需要使用AT1846S的I ² C和音频输入输出口即可实现基本功能。AT1846S的最大输出只有7dBm，完全驱动RD02需要25dBm，所以增加了2SC3356和2SK3078A做级联推动。功放的输入端偏置使用了PMOS管，这样能够方便的开关电流，并且3.3V也比较稳。

图3：射频原理图

无线收发芯片Si4463和AT1846S通过射频开关PE4259共用PA和LNA。末端因为功率较大，使用了PIN二极管作为PA和LNA切换开关。因为电路板面积较小，PA的输出没有加入额外的由空心线圈组成的带通滤波，只在LNA输入端做了一个由多个π组成的滤波网络。PA偏置电压使用3.3V经电阻分压形成。PA的输出使用较长的微带线加电容匹配。LNA有1级，使用低噪声管BFP740ESD，仿真噪声约在0.6，增益20dBi，之前设计有2级LNA，发现改善效果不明显，所以取消了，因为LNA电路前级的低噪声相对于增益更为重要。

4. CPU部分

STM32F405使用了一个I2C和三个SPI，USB和UART引出。模拟电源VDDA必须连接3.3V，且做了低通滤波。ADC连接输入电压3.7V，作为检测电池电量的备用。32.768KHz时钟备用，BAT脚可以外接3.3V纽扣电池。有些IO是复用的，需要通过焊接0Ω电阻切换。3.3V线路加上了稳压管做适当保护，W25Q64用来保存模块的参数设置，录音及其它数据。