免調(diào)整AM接收芯片工作原理及特性

現(xiàn)今的無線遙控和無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，調(diào)幅（AM - amplitude modulation）傳輸方式仍然牢牢占據(jù)半壁江山，調(diào)幅方式指采用調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波的振幅，使載波的振幅按調(diào)制信號(hào)的變化而變化，一般采用的調(diào)幅接收系統(tǒng)可分為直放式、超再生式和超外差式等，而超外差接收是相對(duì)而言最完善、穩(wěn)定，產(chǎn)品一致性最好的方案，一般超外差式調(diào)幅接收系統(tǒng)包括高放、本振、混頻、多級(jí)中放、檢波及低放電路，大致功能方框圖如右：

對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)者來說，完成一個(gè)完整的超外差A(yù)M接收系統(tǒng)需要計(jì)算天線回路阻抗匹配，高放/本振線圈或變壓器設(shè)計(jì)和調(diào)整，多級(jí)中頻耦合變壓器的配合調(diào)整以及整機(jī)統(tǒng)調(diào)等步驟，不單對(duì)于設(shè)計(jì)工程師而言是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)，而且由于多級(jí)耦合變壓器的存在也導(dǎo)致產(chǎn)品成本無法降低，另外特別對(duì)于生產(chǎn)線工人要求一定的操作水平和熟練程度，否則無法統(tǒng)調(diào)出性能優(yōu)秀的整機(jī)。鑒于此，筆者在此介紹一款不需生產(chǎn)線調(diào)整的完整AM接收方案。

PT8R2012W是一款專門設(shè)計(jì)為遙控玩具、民用安全警報(bào)系統(tǒng)、交互式傳訊系統(tǒng)、民用遠(yuǎn)傳測量系統(tǒng)等用途而使用的整合式AM接收IC，包含從高頻輸入到解調(diào)輸出所需的全部電路。該IC具有外圍元件極少，工作電壓低，耗電小，高集成度，免調(diào)整，靈敏度較高等特點(diǎn)。其工作電壓低至1.8-3.0V，推薦標(biāo)稱工作頻率范圍10－60MHz，覆蓋了常用的SW頻段（頻點(diǎn)）如27MHz / 35MHz / 40MHz / 49MHz/55MHZ/64MHz等。采用基本工作線路（見圖三）時(shí)典型接收靈敏度約－85～－90dBm。經(jīng)對(duì)比測試，在接收的訊號(hào)頻率不高于75MHz時(shí)對(duì)IC性能無影響。如果用戶用于更高工作頻率，將導(dǎo)致IC的接收靈敏度有所降低，例如用于80－90MHz時(shí)其靈敏度將可能降低5－8dBm，高于100MHz后更是銳減以致無法實(shí)用。測試中，在同樣采用1KHz訊號(hào)，調(diào)制度90％時(shí)，該芯片動(dòng)態(tài)范圍優(yōu)于85dB。該IC采用廉價(jià)的8引腳貼片式封裝（SOP－8），其引腳分配和內(nèi)部功能框圖分別見圖二和圖四。

這款I(lǐng)C的顯著優(yōu)點(diǎn)在于針對(duì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、調(diào)試?yán)щy的訴求對(duì)IC內(nèi)部作了一些相應(yīng)的優(yōu)化，在不降低產(chǎn)品性能的前提下大幅度簡化了AM接收電路的外部元器件，并實(shí)現(xiàn)了免調(diào)整生產(chǎn)。即只要元器件完好，及安裝無誤，無需任何調(diào)整，裝配完成即可工作。如圖三及圖四所示，RF訊號(hào)從1腳（RFI）輸入，經(jīng)內(nèi)部低噪聲放大器放大到適當(dāng)幅度后與2腳（OSC）輸入的本機(jī)振蕩訊號(hào)混頻，混頻后產(chǎn)生的中頻訊號(hào)經(jīng)外部455KHz陶瓷濾波器選頻后送入中頻放大器，然后解碼輸出，該中頻放大器與前面的低噪聲高頻放大器同時(shí)受AGC（自動(dòng)增益控制）電路的控制，所以可以自動(dòng)設(shè)定適當(dāng)?shù)姆糯罅?，盡量保證輸出合適的中頻電壓供給混頻電路。大致流程與標(biāo)準(zhǔn)超外差A(yù)M接收電路基本上一樣，但是其內(nèi)部各個(gè)單元都有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，下面我們一一討論。

首先來看其內(nèi)部的低噪聲高頻放大器，該放大器采用寬帶輸入，取消了選頻回路。并且具有輸入阻抗低，輸出阻抗較高的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)測在27MHz頻率下其典型輸入阻抗約60W左右。采用極低輸入阻抗的好處是可以直接匹配天線回路，而不需要通常的天線阻抗變換電路，甚至可以直接接駁拉桿天線。這樣就繞過了天線回路的調(diào)試過程。其次，該IC內(nèi)部采用新型本機(jī)振蕩電路，可以以單一引腳連接外部晶振（晶振另一引腳直接接地），這樣可以大幅節(jié)省輔助零件和PCB空間。再其次，其中頻放大器本身具有一定選頻作用，因此只要采用一個(gè)455KHz陶瓷濾波器就可以得到足夠的選擇性。IC內(nèi)建中頻放大電路配合自動(dòng)增益控制（AGC）電路，其放大量在0-80dB范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)，保證整機(jī)動(dòng)態(tài)范圍優(yōu)于85dB。在采用一個(gè)普通455KHz陶瓷濾波器時(shí)，其－3dB帶寬約7.5KHz。值得指出的是，因?yàn)閹拑H7.5KHz，加之在解碼輸出端需要一個(gè)RC濾波，導(dǎo)致調(diào)制訊號(hào)頻率無法提高，實(shí)用數(shù)據(jù)率一般不高于2KHz，加之IC內(nèi)部解碼電路針對(duì)數(shù)據(jù)傳輸作了一些優(yōu)化，導(dǎo)致解碼出的訊號(hào)的線性不會(huì)太好，因此這款I(lǐng)C用于語音傳輸效果不太理想，主要應(yīng)用目標(biāo)還是低速數(shù)據(jù)和編碼、按鍵控制訊號(hào)等。如果要試用于低端語音玩具或僅傳遞人聲的產(chǎn)品，可以取消解碼輸出端的RC濾波器，以及考慮將455KHz陶瓷濾波器用其它通帶稍寬的帶通濾波器代替。極限應(yīng)用下甚至可以取消它，僅僅用一個(gè)數(shù)十至數(shù)百皮法的電容連通電路即可。

請(qǐng)看推薦的簡單應(yīng)用線路（圖四），該電路由于采用了一個(gè)天線匹配回路和高頻放大器，因此此電路整體靈敏度可達(dá)－95～-100dBm以上。其中C1/C2/L2組成匹配回路，Q1/R1/L3組成寬帶放大器，這樣既可額外提供約20dB的放大量，又不需在生產(chǎn)時(shí)增加調(diào)整步驟。放大后的高頻訊號(hào)送入IC與2腳輸入的本地振蕩訊號(hào)混頻后從3腳輸出，通過X2的選頻作用濾除雜訊，然后經(jīng)過多級(jí)中頻放大后由內(nèi)部乘積式檢波器檢出被調(diào)制訊號(hào)，由8腳輸出，經(jīng)外接p形濾波器濾波后給出解調(diào)后的訊號(hào)。5腳是內(nèi)部AGC電路的控制端，認(rèn)為提高此引腳電平可以適當(dāng)提高AGC放大量，反之（增加一個(gè)電阻到地）可以減少AGC放大量。雖然整體電路已經(jīng)非常簡潔，但是如果不是特別注重性能的話，還有可以減少的余地，例如可以去掉Q1/R1/L3組成的附加高頻放大器，這樣雖然整體靈敏度降低了15－20dB，但如果配用單管振蕩，一級(jí)三極管高頻放大的發(fā)射電路電路的話，還是可以保證二十米以外的傳輸距離。另外R4/C6/C7組成的外接p形濾波器也可以酌情省略。這樣就組成最簡應(yīng)用線路如圖三。