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)制信號去控制高頻載波的振幅,使載波的振幅按調(diào)制信號的變化而變化,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、多級中放、檢波及低放電路,大致功能方框圖如右:
對于產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)者來說,完成一個完整的超外差A(yù)M接收系統(tǒng)需要計算天線回路阻抗匹配,高放/本振線圈或變壓器設(shè)計和調(diào)整,多級中頻耦合變壓器的配合調(diào)整以及整機統(tǒng)調(diào)等步驟,不單對于設(shè)計工程師而言是一個不小的挑戰(zhàn),而且由于多級耦合變壓器的存在也導致產(chǎn)品成本無法降低,另外特別對于生產(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。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)計為遙控玩具、民用安全警報系統(tǒng)、交互式傳訊系統(tǒng)、民用遠傳測量系統(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。其工作電壓低至1.8-3.0V,推薦標稱工作頻率范圍10-60MHz,覆蓋了常用的SW頻段(頻點)如27MHz / 35MHz / 40MHz / 49MHz/55MHZ/64MHz等。采用基本工作線路(見圖三)時典型接收靈敏度約-85~-90dBm。經(jīng)對比測試,在接收的訊號頻率不高于75MHz時對IC性能無影響。如果用戶用于更高工作頻率,將導致IC的接收靈敏度有所降低,例如用于80-90MHz時其靈敏度將可能降低5-8dBm,高于100MHz后更是銳減以致無法實用。測試中,在同樣采用1KHz訊號,調(diào)制度90%時,該芯片動態(tài)范圍優(yōu)于85dB。該IC采用廉價的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)點在于針對設(shè)計、生產(chǎn)、調(diào)試困難的訴求對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訊號從1腳(RFI)輸入,經(jīng)內(nèi)部低噪聲放大器放大到適當幅度后與2腳(OSC)輸入的本機振蕩訊號混頻,混頻后產(chǎn)生的中頻訊號經(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受AGC(自動增益控制)電路的控制,所以可以自動設(shè)定適當?shù)姆糯罅?,盡量保證輸出合適的中頻電壓供給混頻電路。大致流程與標準超外差A(yù)M接收電路基本上一樣,但是其內(nèi)部各個單元都有獨特的優(yōu)點,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,實測在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增益控制(AGC)電路,其放大量在0-80dB范圍內(nèi)自動調(diào)節(jié),保證整機動態(tài)范圍優(yōu)于85dB。在采用一個普通455KHz陶瓷濾波器時,其-3dB帶寬約7.5KHz。值得指出的是,因為帶寬僅7.5KHz,加之在解碼輸出端需要一個RC濾波,導致調(diào)制訊號頻率無法提高,實用數(shù)據(jù)率一般不高于2KHz,加之IC內(nèi)部解碼電路針對數(shù)據(jù)傳輸作了一些優(yōu)化,導致解碼出的訊號的線性不會太好,因此這款I(lǐng)C用于語音傳輸效果不太理想,主要應(yīng)用目標還是低速數(shù)據(jù)和編碼、按鍵控制訊號等。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,僅僅用一個數(shù)十至數(shù)百皮法的電容連通電路即可。
請看推薦的簡單應(yīng)用線路(圖四),該電路由于采用了一個天線匹配回路和高頻放大器,因此此電路整體靈敏度可達-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)時增加調(diào)整步驟。放大后的高頻訊號送入IC與2腳輸入的本地振蕩訊號混頻后從3腳輸出,通過X2的選頻作用濾除雜訊,然后經(jīng)過多級中頻放大后由內(nèi)部乘積式檢波器檢出被調(diào)制訊號,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。5腳是內(nèi)部AGC電路的控制端,認為提高此引腳電平可以適當提高AGC放大量,反之(增加一個電阻到地)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。
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接收芯片
+關(guān)注
關(guān)注
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