低电压调频接收器MC3367的原理及应用

1. MC3367的特点及功能
　　MC3367是一种新颖的低电压调频接收芯片，它由振荡器、混频器、中频放大器、中频限幅器和正交鉴频器等组成。由于该芯片具有电源电压低、灵敏度高、功耗低、低电压监视等特点，所以在频率为 75MHz的窄带音响设备和数据接收系统中广泛应用。同时，也成为无绳电话等通讯设备中的首选器件。
1.1 主要特点
    MC3367低电压调频接收器有如下特点：
    ●电源电压低；
    ●灵敏度高；
    ●信噪比为12dB时，信号源灵敏度为0.5μV；
    ●功耗低；
    ●内含低电压检测电路；
    ●具有线性稳压电源；
    ●具有工作和备用两种工作状态；
    ●内含自偏置音频缓冲器和电压增益为3.2的数据缓冲器；
    ●内含频移键控 （FSK）的数据整形比较器；
    ●输入频带宽；
    ●采用标准28脚表面封装（SOIC）。
    MC3367的引脚排列如图1所示，各引脚功能如表1所列。

1.2 推荐工作参数
    ●电源电压（V_CC）：1.1～3V；
    ●接收机允许电压：0或V_CC；
    ●1.2V选择电压：开路或V_CC；
    ●射频（RF）输入电压：0.001～100mV；
    ●射频输入频率：0～75MHz；
    ●中频频率：4.55kHz；
    ●音频缓冲器输入电压：0～75mV；
    ●数据缓冲器输入电压：0～25mV；
    ●比较器输入电压：10～300nV；
    ●工作温度：0～＋70℃。

2. MC3367的组成原理
　　MC3367是一种调频窄带接收器件，它能接收75MHz以下的音频和数据信号。它的内部电路如图2所示，主要由低电压监测电路、数据缓冲器、音频缓冲器、比较器、基准电压源、线性稳压器、正交解调器、中频放大器和混频器组成。现对部分内部电路做些说明。
2.1 低电压检测电路
    当电源电压低于1.1V时，MC3367的20脚上将呈现出一个NPN晶体管集电极的开路输出，这可以提高检测电路的断开电压 。当1.2V的选择脚连到MC3367电源时，通过编程可使低电压检测器在V_CC<1.1V时断开，并以发光二极管指示低电压故障。
2.2 数据缓冲器
    数据缓冲器是一个电压增益为3.2的同相放大器，为了能使它正常工作，必须给缓冲器外加一个直流偏置（约250mV），在实际电路中，通常利用一单级RC滤波器就能给数据缓冲器提供必要的直流偏置和某些检测后的滤波功能。数据缓冲器也可设计为低通滤波器，它在3dB时频率为200Hz。
2.3 音频缓冲器
    音频缓冲器是一个电压增益为4.0的同相放大器。当音频缓冲器和数据缓冲器作为有源滤波器使用时，它们可以合并使用，这样能同时接收声音和低速数据。由于音频缓冲器是自偏置供电，所以，应为交流耦合输入。
2.4 比较器
    比较器是一种集电极开路输出的同相放大器，它可以接收1200比特频移键控数据。通常在引脚15和V_CC之间接一个上拉电阻，其值为100kΩ，当负载电阻RL为100kΩ时，比较器的最高频率仅为25kHz。比较器也是自偏置电路，因此，应为交流耦合输入。
3. 由MC3367组成的接收机电路
　　由MC3367和少量外围元件组成的接收机电路如图3 所示。可以看出，当射频或中频信号由天线接收后，首先经混频器混频放大，并把它变换为中频信号455kHz,然后将该信号送入中频陶瓷滤波器FL1,经滤波后的信号送入中频放大器输入端，再进入第二个中频滤波器FL2,经二次滤波后的信号馈入中频限幅放大器和检波电路，从而恢复原来的低频信号。该信号经低频功率放大器MC34119D放大，并推动喇叭发出声音。

    在该接收机电路中、FL1和FL2是中频（455kHz)陶瓷带通滤波器，它的输入、输出阻抗应在1.5kΩ～2.0kΩ范围内选择。它的设置能使电路获得最好的邻接信道和灵敏度。L1、C1和C2是谐振网络。当射频或中频输入时，它能在混频器输入和50Ω的阻抗之间提供良好的匹配。C_C1和C_C3是射频耦合电容，在规定的输入和振荡频率下，阻抗应小于或等于20Ω。C_C2亦是耦合电容，它能为振荡信号和混频器之间提供轻耦合。在规定的振荡频率下，它的阻抗应在3kΩ～5kΩ之间。CB为旁路电容，在希望的射频和本振频率下，它的阻抗应小于或等于20Ω。LC1是一个中频谐振器，其频率为455kHz。
4. 电路外围元件选择
　　为了能更好的发挥MC3367芯片的性能，设计电路时必须对它的外围元件进行分析和计算，选择合适参数，以满足电路的要求。下面就图3中的几个主要外围电路的元件参数说明如下：
4.1 天线输入电路

    天线输入电路由电感、电容和电阻组成。这些元件的数值随输入频率的不同而不同。表2是几种输入频率条件下的天线输入电路中元件的推荐值。
4.2 数据缓冲器的设计
    数据缓冲器和音频缓冲器在作有源滤波器使用时,其中心频率和品质因数的计算公式分别为:
    f_O=1/[2π(R₁R₂C₁C₂)^1/2]
 　　Q=1/[(R₂C₂/R₁C₁)^1/2＋(R₁C₂/R₂C₁)^1/2＋(1－K)(R_RC₁/R₂C₂)^1/2
　　在设计过程中,尽量使R₁=R₂或C₁=C₂ ,这样可以使以上两个公式简化。另外，电路的品质因数Q不宜为负值，以免出现不稳定现象。为了能获得最大平滑滤波效应，品质因数Q的推荐值为0.707。
    如果中心频率f_O=200Hz，再令C₁=C₂=0.01μF，R₁=38kΩ，R₂=4.2R₁=180kΩ，K=3.2（数据缓冲器的开环增益），则Q =0.707。
4.3 音频缓冲器的设计
    设计音频缓冲器时，其中心频率f_O=3000Hz，要使Q=0.707，则可按如下参数设计其电阻及电容的值：
    C₁=3900pF
    C₂=2.65C₁=0.01μF
    R₁=R₂=8.2kΩ
4.4 电源去耦电路的设计
    MC3367有三个电源引脚（V_CC,V_CC2和V_CC3），而这三个电源引脚都用同一个电源供电。其中V_CC引脚只用电容去耦，通常用一个小容量电容（0.1μF）和一个大容量电容（10μF）并联。而V_CC2和V_CC3引脚用RC旁路，其电阻、电容值通常为100Ω、10μF和330Ω、0.1μF。线性稳压器输出引脚（17脚）通常用一个电容去耦，其值为1～10μF,图3电路中使用1μF电容旁路，以保证MC3367的稳定性。