免调整AM接收芯片工作原理及特性

现今的无线遥控和无线数据传输系统中，调幅（AM - amplitude modulation）传输方式仍然牢牢占据半壁江山，调幅方式指采用调制信号去控制高频载波的振幅，使载波的振幅按调制信号的变化而变化，一般采用的调幅接收系统可分为直放式、超再生式和超外差式等，而超外差接收是相对而言最完善、稳定，产品一致性最好的方案，一般超外差式调幅接收系统包括高放、本振、混频、多级中放、检波及低放电路，大致功能方框图如右：

对于产品设计和生产者来说，完成一个完整的超外差AM接收系统需要计算天线回路阻抗匹配，高放/本振线圈或变压器设计和调整，多级中频耦合变压器的配合调整以及整机统调等步骤，不单对于设计工程师而言是一个不小的挑战，而且由于多级耦合变压器的存在也导致产品成本无法降低，另外特别对于生产线工人要求一定的操作水平和熟练程度，否则无法统调出性能优秀的整机。鉴于此，笔者在此介绍一款不需生产线调整的完整AM接收方案。

PT8R2012W是一款专门设计为遥控玩具、民用安全警报系统、交互式传讯系统、民用远传测量系统等用途而使用的整合式AM接收IC，包含从高频输入到解调输出所需的全部电路。该IC具有外围元件极少，工作电压低，耗电小，高集成度，免调整，灵敏度较高等特点。其工作电压低至1.8-3.0V，推荐标称工作频率范围10－60MHz，覆盖了常用的SW频段（频点）如27MHz / 35MHz / 40MHz / 49MHz/55MHZ/64MHz等。采用基本工作线路（见图三）时典型接收灵敏度约－85～－90dBm。经对比测试，在接收的讯号频率不高于75MHz时对IC性能无影响。如果用户用于更高工作频率，将导致IC的接收灵敏度有所降低，例如用于80－90MHz时其灵敏度将可能降低5－8dBm，高于100MHz后更是锐减以致无法实用。测试中，在同样采用1KHz讯号，调制度90％时，该芯片动态范围优于85dB。该IC采用廉价的8引脚贴片式封装（SOP－8），其引脚分配和内部功能框图分别见图二和图四。

这款IC的显著优点在于针对设计、生产、调试困难的诉求对IC内部作了一些相应的优化，在不降低产品性能的前提下大幅度简化了AM接收电路的外部元器件，并实现了免调整生产。即只要元器件完好，及安装无误，无需任何调整，装配完成即可工作。如图三及图四所示，RF讯号从1脚（RFI）输入，经内部低噪声放大器放大到适当幅度后与2脚（OSC）输入的本机振荡讯号混频，混频后产生的中频讯号经外部455KHz陶瓷滤波器选频后送入中频放大器，然后解码输出，该中频放大器与前面的低噪声高频放大器同时受AGC（自动增益控制）电路的控制，所以可以自动设定适当的放大量，尽量保证输出合适的中频电压供给混频电路。大致流程与标准超外差AM接收电路基本上一样，但是其内部各个单元都有独特的优点，下面我们一一讨论。

首先来看其内部的低噪声高频放大器，该放大器采用宽带输入，取消了选频回路。并且具有输入阻抗低，输出阻抗较高的优点，实测在27MHz频率下其典型输入阻抗约60W左右。采用极低输入阻抗的好处是可以直接匹配天线回路，而不需要通常的天线阻抗变换电路，甚至可以直接接驳拉杆天线。这样就绕过了天线回路的调试过程。其次，该IC内部采用新型本机振荡电路，可以以单一引脚连接外部晶振（晶振另一引脚直接接地），这样可以大幅节省辅助零件和PCB空间。再其次，其中频放大器本身具有一定选频作用，因此只要采用一个455KHz陶瓷滤波器就可以得到足够的选择性。IC内建中频放大电路配合自动增益控制（AGC）电路，其放大量在0-80dB范围内自动调节，保证整机动态范围优于85dB。在采用一个普通455KHz陶瓷滤波器时，其－3dB带宽约7.5KHz。值得指出的是，因为带宽仅7.5KHz，加之在解码输出端需要一个RC滤波，导致调制讯号频率无法提高，实用数据率一般不高于2KHz，加之IC内部解码电路针对数据传输作了一些优化，导致解码出的讯号的线性不会太好，因此这款IC用于语音传输效果不太理想，主要应用目标还是低速数据和编码、按键控制讯号等。如果要试用于低端语音玩具或仅传递人声的产品，可以取消解码输出端的RC滤波器，以及考虑将455KHz陶瓷滤波器用其它通带稍宽的带通滤波器代替。极限应用下甚至可以取消它，仅仅用一个数十至数百皮法的电容连通电路即可。

请看推荐的简单应用线路（图四），该电路由于采用了一个天线匹配回路和高频放大器，因此此电路整体灵敏度可达－95～-100dBm以上。其中C1/C2/L2组成匹配回路，Q1/R1/L3组成宽带放大器，这样既可额外提供约20dB的放大量，又不需在生产时增加调整步骤。放大后的高频讯号送入IC与2脚输入的本地振荡讯号混频后从3脚输出，通过X2的选频作用滤除杂讯，然后经过多级中频放大后由内部乘积式检波器检出被调制讯号，由8脚输出，经外接p形滤波器滤波后给出解调后的讯号。5脚是内部AGC电路的控制端，认为提高此引脚电平可以适当提高AGC放大量，反之（增加一个电阻到地）可以减少AGC放大量。虽然整体电路已经非常简洁，但是如果不是特别注重性能的话，还有可以减少的余地，例如可以去掉Q1/R1/L3组成的附加高频放大器，这样虽然整体灵敏度降低了15－20dB，但如果配用单管振荡，一级三极管高频放大的发射电路电路的话，还是可以保证二十米以外的传输距离。另外R4/C6/C7组成的外接p形滤波器也可以酌情省略。这样就组成最简应用线路如图三。