低功耗窄带FM接收机电路

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本文介绍一种低功耗单片窄带调频接收机电路MC3363的一般特性、电路原理和典型应用电路。

一、一般特性

MC3363是个单片窄带VHF调频无线电接收机电路芯片。它是一个二次变频接收电路,由RF放大晶体管、振荡器、混频器、正交检波器、仪表驱动/载波检测和静噪电路组成。MC3363还有缓冲本振输出以供频率合成器使用,一个数据限幅比较器以供FSK检测使用。该芯片为28引脚双列塑料封装,外形如图1所示,特性如下:

图1
图1 🔍原图 (459×234)

·宽的输入带宽:200MHz用内部本振;450MHz用外部本振。

·完整的二次变频:

·低的电流电压:2.0V~7.0V;

·低的电流消耗:I\(_{CC}\)=3.6mA,在VCC=3.0V时;

·接收信号场强计(RSSI)具有60dB的动态范围;

·少量的外部元件。

二、电路原理

MC3363是个完整的调频窄带接收机,其内部包括射频放大器到前置低放以前的所有电路,其引脚如图2所示。

图2
图2 🔍原图 (690×536)

二次变频低电压的设计,在窄带话音通信与数据通信中取得了高的灵敏度和镜像抑制。

在典型应用中,输入射频信号被RF晶体管放大,然后被第一混频器放大并转变成10.7MHz的中频信号。该信号从外部滤波后供给第二混频器,进一步放大并转变成455kHz的中频信号。该中频信号送入限幅放大器和检波电路。音频信号的复现采用通常的正交检波器。二次中频滤波是由芯片电路内部提供的。

输入信号电平是由检测限幅放大器的限幅仪表驱动电路来监视的。“仪表驱动”引脚上的电压决定了载波检测的输出为低电平有效的状态。

三、典型应用

一种单频道接收机的应用电路,如图3所示。第一本振可由晶体振荡器控制,其工作频率可达60MHz。对于更高的工作频率,建议用100mV\(_{rms}\)电平的外部振荡信号输入到25/26脚。在这种应用中,第一混频器的传输特性基本上到450MHz仍很平直。第二混频器是在晶体控制下工作在10.245MHz的典型考毕兹振荡器。

图3
图3 🔍原图 (1292×999)

双平衡式混频器可减小假信号响应,第1和第2混频器的转换增益分别为18dB和21dB。由于采用二次变频,所以设计的混频阻抗与引脚分布适于采用低成本而又容易得到的陶瓷滤波器。因此,第一滤波器之后,建议使用10.7MHz的陶瓷带通滤波器。10.7MHz信号送给第二混频器输入端21脚;另一个输入引脚22被接到V\(_{CC}\)上。而455kHz的中频信号由窄带陶瓷滤波器滤波,并送给限幅输入端的9脚。限幅器具有3.0dB限制的10μV灵敏度,其幅频曲线一直平滑达1.0MHz。

限幅器的输出接到内部的正交检波器,并包括一个正交电容器。从14脚到V\(_{CC}\)端需外接一个并联谐振槽路。68kΩ的并联电阻用来确定正交检波器的峰距;小的电阻值可降低Q值从而改善偏移范围和线性,但却减小了音频信号再现的灵敏度。

数据整形电路可耦合到16脚的音频再现输出端。它是个比较器,其设计用于移频键控(FSK)调制的过零检测。使用该比较器可检测2000~3500位/秒的数据率。当数据率低于1200位/秒时,可获得最高灵敏度。

仪表驱动电路通过监视限幅放大级的限幅来检测输入信号电平。仪表驱动电流可直接驱动信号场强计并可在规定的输入电源下断开载波检测电路。

静噪输出放大器可用13脚上的载波检测输出来触发,它给静噪触发电路提供一个载波电平,使得在要求的输入频率上的射频输入信号下降到预置电平以下时,静噪电路有效地工作。这个电平由仪表驱动输出端(12脚)和V\(_{CC}\)之间的电阻来决定,建议使用80~130kΩ的电阻。

也可用仪表驱动端的输出直接驱动一个仪表或提供自动增益控制,作这种应用时,需要一个电流电压转换器或其它的线性缓冲器。

运放的第二个应用是作触发静噪电路,这与MC3357/3359/3361的应用类似。在这种情况下,运放可看作有源噪声滤波器。MC3363没有专用的噪声门电路,但NPN射频输入级或数据整形比较器可以提供这一功能。

图3所介绍的电路是个完整的50MHz接收机,它使用很少的外部元件而达到较高的性能。它在单频道上的工作并且具有小于0.3μV的灵敏度,信号对噪声与失真的比为12dB。

除了上述单频道的典型应用外,MC3363还可与MC145166/MC145167一起工作构成46/49无绳电话频段的两芯片十频道频率合成接收机。这时可用锁相环频率合成器接收机中的压控振荡器作第一本振。

图3中一些元器件说明如下:

Z1:455kHz陶瓷滤波器,R\(_{in}\)=Rout=1.5kΩ~2.0kΩ;

Z2:10.7MHz陶瓷滤波器,R\(_{in}\)=Rout=330Ω;

这个晶体滤波器用来改善邻频道与第二镜像抑制,提高接收机的选择性和灵敏度;

LC1:455kHz正交谐振电路;

RP1:音量控制,小型、阻值对数变化的电位器;

B1:10.245MHz晶体,负载电容32pF;

B2:38.97MHz三次谐波压电晶体、串联型,0.68μH调整线圈;

R\(_{LED}\):用来调整发光二极管电流ILED≈(V\(_{CC}\)-VLED)/R\(_{LED}\)。 (赵宝仲)