低電壓調(diào)頻接收器MC3367的原理及應(yīng)用

1. MC3367的特點(diǎn)及功能
　　MC3367是一種新穎的低電壓調(diào)頻接收芯片，它由振蕩器、混頻器、中頻放大器、中頻限幅器和正交鑒頻器等組成。由于該芯片具有電源電壓低、靈敏度高、功耗低、低電壓監(jiān)視等特點(diǎn)，所以在頻率為 75MHz的窄帶音響設(shè)備和數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。同時(shí)，也成為無(wú)繩電話等通訊設(shè)備中的首選器件。
1.1 主要特點(diǎn)
    MC3367低電壓調(diào)頻接收器有如下特點(diǎn)：
    ●電源電壓低；
    ●靈敏度高；
    ●信噪比為12dB時(shí)，信號(hào)源靈敏度為0.5μV；
    ●功耗低；
    ●內(nèi)含低電壓檢測(cè)電路；
    ●具有線性穩(wěn)壓電源；
    ●具有工作和備用兩種工作狀態(tài)；
    ●內(nèi)含自偏置音頻緩沖器和電壓增益為3.2的數(shù)據(jù)緩沖器；
    ●內(nèi)含頻移鍵控 （FSK）的數(shù)據(jù)整形比較器；
    ●輸入頻帶寬；
    ●采用標(biāo)準(zhǔn)28腳表面封裝（SOIC）。
    MC3367的引腳排列如圖1所示，各引腳功能如表1所列。

1.2 推薦工作參數(shù)
    ●電源電壓（V_CC）：1.1～3V；
    ●接收機(jī)允許電壓：0或V_CC；
    ●1.2V選擇電壓：開(kāi)路或V_CC；
    ●射頻（RF）輸入電壓：0.001～100mV；
    ●射頻輸入頻率：0～75MHz；
    ●中頻頻率：4.55kHz；
    ●音頻緩沖器輸入電壓：0～75mV；
    ●數(shù)據(jù)緩沖器輸入電壓：0～25mV；
    ●比較器輸入電壓：10～300nV；
    ●工作溫度：0～＋70℃。

2. MC3367的組成原理
　　MC3367是一種調(diào)頻窄帶接收器件，它能接收75MHz以下的音頻和數(shù)據(jù)信號(hào)。它的內(nèi)部電路如圖2所示，主要由低電壓監(jiān)測(cè)電路、數(shù)據(jù)緩沖器、音頻緩沖器、比較器、基準(zhǔn)電壓源、線性穩(wěn)壓器、正交解調(diào)器、中頻放大器和混頻器組成?，F(xiàn)對(duì)部分內(nèi)部電路做些說(shuō)明。
2.1 低電壓檢測(cè)電路
    當(dāng)電源電壓低于1.1V時(shí)，MC3367的20腳上將呈現(xiàn)出一個(gè)NPN晶體管集電極的開(kāi)路輸出，這可以提高檢測(cè)電路的斷開(kāi)電壓 。當(dāng)1.2V的選擇腳連到MC3367電源時(shí)，通過(guò)編程可使低電壓檢測(cè)器在V_CC<1.1V時(shí)斷開(kāi)，并以發(fā)光二極管指示低電壓故障。
2.2 數(shù)據(jù)緩沖器
    數(shù)據(jù)緩沖器是一個(gè)電壓增益為3.2的同相放大器，為了能使它正常工作，必須給緩沖器外加一個(gè)直流偏置（約250mV），在實(shí)際電路中，通常利用一單級(jí)RC濾波器就能給數(shù)據(jù)緩沖器提供必要的直流偏置和某些檢測(cè)后的濾波功能。數(shù)據(jù)緩沖器也可設(shè)計(jì)為低通濾波器，它在3dB時(shí)頻率為200Hz。
2.3 音頻緩沖器
    音頻緩沖器是一個(gè)電壓增益為4.0的同相放大器。當(dāng)音頻緩沖器和數(shù)據(jù)緩沖器作為有源濾波器使用時(shí)，它們可以合并使用，這樣能同時(shí)接收聲音和低速數(shù)據(jù)。由于音頻緩沖器是自偏置供電，所以，應(yīng)為交流耦合輸入。
2.4 比較器
    比較器是一種集電極開(kāi)路輸出的同相放大器，它可以接收1200比特頻移鍵控?cái)?shù)據(jù)。通常在引腳15和V_CC之間接一個(gè)上拉電阻，其值為100kΩ，當(dāng)負(fù)載電阻RL為100kΩ時(shí)，比較器的最高頻率僅為25kHz。比較器也是自偏置電路，因此，應(yīng)為交流耦合輸入。
3. 由MC3367組成的接收機(jī)電路
　　由MC3367和少量外圍元件組成的接收機(jī)電路如圖3 所示。可以看出，當(dāng)射頻或中頻信號(hào)由天線接收后，首先經(jīng)混頻器混頻放大，并把它變換為中頻信號(hào)455kHz,然后將該信號(hào)送入中頻陶瓷濾波器FL1,經(jīng)濾波后的信號(hào)送入中頻放大器輸入端，再進(jìn)入第二個(gè)中頻濾波器FL2,經(jīng)二次濾波后的信號(hào)饋入中頻限幅放大器和檢波電路，從而恢復(fù)原來(lái)的低頻信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)低頻功率放大器MC34119D放大，并推動(dòng)喇叭發(fā)出聲音。

    在該接收機(jī)電路中、FL1和FL2是中頻（455kHz)陶瓷帶通濾波器，它的輸入、輸出阻抗應(yīng)在1.5kΩ～2.0kΩ范圍內(nèi)選擇。它的設(shè)置能使電路獲得最好的鄰接信道和靈敏度。L1、C1和C2是諧振網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)射頻或中頻輸入時(shí)，它能在混頻器輸入和50Ω的阻抗之間提供良好的匹配。C_C1和C_C3是射頻耦合電容，在規(guī)定的輸入和振蕩頻率下，阻抗應(yīng)小于或等于20Ω。C_C2亦是耦合電容，它能為振蕩信號(hào)和混頻器之間提供輕耦合。在規(guī)定的振蕩頻率下，它的阻抗應(yīng)在3kΩ～5kΩ之間。CB為旁路電容，在希望的射頻和本振頻率下，它的阻抗應(yīng)小于或等于20Ω。LC1是一個(gè)中頻諧振器，其頻率為455kHz。
4. 電路外圍元件選擇
　　為了能更好的發(fā)揮MC3367芯片的性能，設(shè)計(jì)電路時(shí)必須對(duì)它的外圍元件進(jìn)行分析和計(jì)算，選擇合適參數(shù)，以滿足電路的要求。下面就圖3中的幾個(gè)主要外圍電路的元件參數(shù)說(shuō)明如下：
4.1 天線輸入電路

    天線輸入電路由電感、電容和電阻組成。這些元件的數(shù)值隨輸入頻率的不同而不同。表2是幾種輸入頻率條件下的天線輸入電路中元件的推薦值。
4.2 數(shù)據(jù)緩沖器的設(shè)計(jì)
    數(shù)據(jù)緩沖器和音頻緩沖器在作有源濾波器使用時(shí),其中心頻率和品質(zhì)因數(shù)的計(jì)算公式分別為:
    f_O=1/[2π(R₁R₂C₁C₂)^1/2]
 　　Q=1/[(R₂C₂/R₁C₁)^1/2＋(R₁C₂/R₂C₁)^1/2＋(1－K)(R_RC₁/R₂C₂)^1/2
　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中,盡量使R₁=R₂或C₁=C₂ ,這樣可以使以上兩個(gè)公式簡(jiǎn)化。另外，電路的品質(zhì)因數(shù)Q不宜為負(fù)值，以免出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。為了能獲得最大平滑濾波效應(yīng)，品質(zhì)因數(shù)Q的推薦值為0.707。
    如果中心頻率f_O=200Hz，再令C₁=C₂=0.01μF，R₁=38kΩ，R₂=4.2R₁=180kΩ，K=3.2（數(shù)據(jù)緩沖器的開(kāi)環(huán)增益），則Q =0.707。
4.3 音頻緩沖器的設(shè)計(jì)
    設(shè)計(jì)音頻緩沖器時(shí)，其中心頻率f_O=3000Hz，要使Q=0.707，則可按如下參數(shù)設(shè)計(jì)其電阻及電容的值：
    C₁=3900pF
    C₂=2.65C₁=0.01μF
    R₁=R₂=8.2kΩ
4.4 電源去耦電路的設(shè)計(jì)
    MC3367有三個(gè)電源引腳（V_CC,V_CC2和V_CC3），而這三個(gè)電源引腳都用同一個(gè)電源供電。其中V_CC引腳只用電容去耦，通常用一個(gè)小容量電容（0.1μF）和一個(gè)大容量電容（10μF）并聯(lián)。而V_CC2和V_CC3引腳用RC旁路，其電阻、電容值通常為100Ω、10μF和330Ω、0.1μF。線性穩(wěn)壓器輸出引腳（17腳）通常用一個(gè)電容去耦，其值為1～10μF,圖3電路中使用1μF電容旁路，以保證MC3367的穩(wěn)定性。