數(shù)顯高靈敏度FM調頻立體聲前端的制作

出處：oldzhang 發(fā)布于：2008-05-06 00:00:00 | 11817 次閱讀

這款數(shù)顯FM調頻立體聲前端靈敏度指標達到至今仍被認為很高的0.5μV 20dB S/N級別，具備電調諧帶自動頻率對準和無信號靜噪、RSS場強表指示等功能，適合于作遠距離接收本地或外地調頻立體聲節(jié)目廣播，其廠制品售價90年代末在國內無線電愛好者圈內曾引起過不小的爭議。整機前級采用模塊化的組件，數(shù)字頻率顯示SC3610，而IF中頻及立體聲解碼電路部分其原型及詳細工作原理則可在《高頻電路設計與制作》第6章所介紹的電路中找到。

整機原理圖

整機由MG-205V卡式FM收音機專用前端組件、東芝TA730集成電路3中頻放大和TA7343立體聲解碼電路組成。MG205V高頻電子調諧器采用壓控（電壓控制）方式來改變LC回路參數(shù)實現(xiàn)電臺的頻率調諧，可以CPU微電腦芯片接口，實現(xiàn)自動調諧、存臺等功能。MG-205V組件由一只低噪聲雙柵場效應管構成前級放大電路，由三只高頻晶體管組成本機振蕩、混頻及本振輸出電路，結構緊湊、大量采用SMD貼片元件，體積小性能穩(wěn)定，在眾多卡式及汽車音響中得到廣泛應用。以下我們將按電路各組成單元分別說明。

▲MG-205V FM高頻電子調諧器

EG-205V推薦使用條件
環(huán)境溫度	-20~+60℃
大氣壓力	86~100Kpa
相對濕度	不大于95%(環(huán)境溫度+40℃)
工作電壓	DC8.2V±10%(極限10V)

EG-205V主要技術指標參數(shù)
接收頻率范圍	87.5~108.0MHz(富裕量≥3%)	中頻抑制	≥60dB
中頻輸出頻率	10.7MHz±0.2MHz	1/2中頻假像抑制	≥65dB
調諧電壓范圍	1.5±0.3V~7.0±1.0V	本振二次諧波抑制比	≥60dB
AGC工作電壓	5~0V(22±8dB)	IF中頻帶寬	≥300KHz
功率增益	29dB±5dB(98MHz)	本振溫度漂移	±25KHz(20℃±40℃，測試頻率98MHz)
增益差	≤6dB	本振電壓漂移	±35KHz(8.2V±10%，測試頻率98MHz)
噪聲系數(shù)	≤8dB	本振強信號干擾漂移	≤30KHz(60dBµ~120dBµ)
輸入阻抗	75Ω	本振停振極限電壓	4.5V
輸出阻抗	300Ω	振蕩信號輸出幅度	≥100mV(1KΩ)
假像抑制	≥60dB	工作電流	20±10mA

▲FM IF用陶瓷濾波器與TA7303P
中放電路采用了兩只陶瓷濾器以確保有較高的選擇性。陶瓷濾波器性能會影響本機的性能，應選擇較為正規(guī)的產(chǎn)品。本電路選用了村田的型號為SFEl0.7MHz，其3dB頻響帶寬28050kHz，插入損耗≤6dB。村田的SFE 10.7系列尚有S2、S3、MJ后綴的，帶寬依次減少，均可以提供大致35dB以上的帶外衰減量。
陶瓷波波器的安裝及焊接應注意方向性。
TA7303P是一個內含三級差分JF放大及FM鑒頻的集成電路。和我們較為熟悉的其它IC相比，它還多了靜噪及RSSI表功能。這樣一來選擇TA7303P使我們在收聽FM廣播的同時，可以清楚地知道自己當前所處環(huán)境的信號強度。另外，無臺或選臺時那種討厭的FM特有的刺耳噪聲也會消失得無影無蹤。有關TA7303P及調頻立體聲更多的資料及介紹參見《高頻電路設計與制作》第六章 FM解調/中頻放大電路設計及制作一文。

FM IF用陶瓷濾波器[摘自村田制作所(株)的Sheet data] 陶瓷濾波器可以看成是極尖銳的LC濾波器
品名	3dB帶寬(KHz)	20dB帶寬(KHz)	插入損耗dB	3dB帶外衰減量
SFE10.7MA5	280±50	≤650	≤6	≥30
SFE10.7MS2	230±50	≤600	≤6	≥40
SFE10.7MS3	180±50	≤520	≤7	≥40
SFE10.7MJ	150±50	≤400	≤10	≥40
▲輸出輸入匹配阻抗：330Ω

▲自動增益控制(AGC)及AFC電路
由于TA7303P存在著一個RSSI表輸出端子，我們在這里還給它派上一個額外用場，即用它來驅動BTK—20高頻組件里的ACC電路。具體的控制過程是由N7及少量外圍電路來實現(xiàn)的，接收的信號越強，TA7303P的RSSI輸出電壓就越高，N7所控制的AGC控制電壓也越低，從而使整機的增益降下來。在這個AGC控制電路里，R32和R33決定AGC起控點，R35及R36則決定起始AGC量。另外，為了防止AGC響應上的抖動所帶來的負面影響，我們加上了C46，它的值大小決定了AGC響應的快慢。
自動頻率追蹤AFC是借助了一番技巧來實現(xiàn)的，實際上，無論是TA7303P或MG-205V組件都沒有提供專門的AFC控制端子，但我們卻可以利用TA7303P FM解調后的直流成份(8腳A點)，巧妙地通過一個電阻“疊加”到BTK—20的調諧端子上來實現(xiàn)AFC的目的，而不必為AFC電路大動干戈。這個AFC用電阻的阻抗一般取值在470K~2.2M之間。

▲立體聲多重解調電路TA7343AP
在立體聲還原電路部分我們使用了TA7343AP，它集成了副載波產(chǎn)生電路，相位比較及FM鑒頻電路。實際上本機的立體聲解凋瀆者還可以使用認為喜好的任一款1C。有關TA7343AP及調頻立體聲更多的資料及介紹參見《高頻電路設計與制作》第六章FM立體聲解調電路設計及制作一文。這里不再對其性能參數(shù)作詳解。

▲頻率及時鐘顯示驅動電路SC3610
SC3610是一塊頻率及時鐘顯示電路，用來顯示AM/FM頻率以及12小時制時鐘。它采用CMOS工藝制成，在時鐘顯示模式時，具有低功耗的特點。SC3610有多種封裝型式，在本制作中采用其SOP封裝規(guī)格。
主要特點：
帶預分頻器的FM前端輸入可輸入的顯示頻率為150MHz
AM端可輸入的顯示頻率為30MHz
LCD顯示驅動結構為：3個公共極驅動，?3個字符段驅動，1/3偏置，能進行4個數(shù)字的顯示驅動
外接32 768kHz晶振的片上振蕩器
對于FM信號，中頻頻率補償為10.7MHz或70KHz，對于AM信號，中頻頻率補償為455kHz
內部時鐘顯示為12小時顯示模式，可供選擇的時鐘或頻率顯示選擇
電源電壓工作范圍：2.8V~3.3V

PDF文件資料下載：

點擊放大數(shù)顯高靈敏度FM調頻立體聲前端的制作
sc3610.pdf

（SC3610典型應用電路及獨立應用單元PCB）

電路原理圖
PCB墨稿
PROTEL格式文件
器材供應

整機元器件選擇及制作
    整個接收裝置選用優(yōu)質的單面玻璃纖維印制板，全部的電阻器件選用了l/16W規(guī)格并臥式安裝，小容量的瓷片電容也應選擇臥式管狀AXIAL0.3的規(guī)格。陶瓷濾波器其對應的1腳的殼體上標有園點，應注意這是輸人端。
    TA7343AP其4腳的102電容因設計立體聲解碼的穩(wěn)定性從而直接影響到輸出的音質，故應該選擇溫度系數(shù)良好的聚脂類電容。調諧選臺用的電位器，其經(jīng)常扭動也是為了達到調諧的目的，應采用多圈式電位器，線繞或玻璃軸材質的，這類電位器雖價格不菲，但長期使用性能可靠。當然，如果AFC自動頻率追蹤量選得足夠大的話，也可以采用一般的電位器。
▲LCD液晶顯示屏及“斑馬連線”和業(yè)余熱壓工具
    液晶的發(fā)現(xiàn)是由奧地利植物學家F·Reinetzer在一百年前完成的，在電子產(chǎn)品上的應用，則是在1961年，由美國RCA公司普林斯頓試驗室的年輕電子學者F·Heimeier完成的。
液晶依據(jù)其成像方式工作電壓等主要分為TN、HTN、STN、FSTN等系列。
具體的液晶屏元件一般是專用的，譬如我們在這里準備用的液晶屏就是為SC3610配套而專門設計及生產(chǎn)的TN型超低壓驅動型號，如果換為一般數(shù)子電表里的液晶屏或通用標準產(chǎn)品，則會造成無法顯示或缺字段等問題。

SC3610用LCD低壓液晶顯示屏及“斑馬連線”、業(yè)余熱壓工具

器材供應

整機組裝及調試
    整機元件組裝完畢并確認無誤后，可以串接人電流表通電觀察整機電流在不大于80mA后再進行下述的調試：
為機子接人短天線，音頻放大器，喇叭和RSSI表，RSSI表可以選擇任意一款有2.5-5V左右量程的電壓表，中頻信號強度在20dBµ-100dBµ范圍變動時，TA7303P的RSSl輸出在0—5V之間，如果選擇了小量程的電壓表，可以通過調整VARl來得到適應。
    通電調諧應立即可以收聽到FM廣播電臺的播音。如果不是，則應首先檢查TA7303P的工作狀態(tài)。如果沒有示波器之類的設備，用金屬捏子碰觸其輸入端，應該可以聽到較明顯的沙----干擾聲甚至于雜亂的電臺信號。
    L5是中放鑒頻電路里一個較為關鍵的元件，調整也很簡單，可以在整機收到電臺的情況下，用無感起子，旋扭L5一直到RSSI表指示為止（此時立體聲指示LED應該點亮），也可以在無臺非靜噪時處調整使喇叭的噪聲。
    MG-205V組件VT端的電壓決定了其收信范圍，此部分已由R15、R17所箝位。由于組件生產(chǎn)的統(tǒng)一性無須在此多花功夫。AFC用電阻決定了本機頻率的自動追蹤范圍，一般取值1.2M左右，對應的AFC范圍在150kHz左右，如果減少該電阻的阻值，會使AFC范圍相應加大，但這樣做有可能會損失部分鑒頻的增益。
    VAR2決定了本機無臺或搜索時“靜噪”的起控閥值，可以在無臺時，將其調整到刺耳的FM噪聲剛好消失為止，也可以將VAR2單獨裝出面板，視情況調整。
    在將整機用于遠距離FM廣播電臺的接收時，中頻的電路應加裝雙面屏蔽盒，這樣做，可以使整機靈敏度提高約6dB。
    粗略估測一下整機的總裝質量和性能指標。方法是完全去掉焊在TPl的天線，僅靠電路板感應到的信號，在市區(qū)，若本機仍能良好收聽到FM電臺的廣播并在室內移動時無過多死角，此時可以認為本機的檔次已經(jīng)達到或基本接近一臺級接收機的水準。