NE602 振荡 混频芯片 指南 -中文-简体

振荡/混频器集成电路NE602使用指南
NE602/SA602是Signetics公司生产的通用振荡/混频器单片集成电路,内含双平衡振荡器(DBM)、振荡器和稳压器。其内部框图和封装引线见图1。其中,双平衡混频器的工作频率可达500MHZ,振荡器的振荡频率可达200MHz。因此,最适合用于高频(HF)和甚高频(VHF)接收机、变频器和频率变换器,还可用来构成高频信号发生器的LC 可变频率振荡器(VFO)、晶体振荡器、电调振荡器或扫频振荡器。
目前,NE602已形成系列产品。其中,NE602的工作温度0~+70℃,SA602的工作温度扩展到-40~+85℃。最常用的是是8脚小型双列直插式封装的NE602N。
由于NE602采用双平衡混频器并具有振荡器,故用作超外差式接收机的前端电路,不仅使用方便而且具有很好的信噪比和三阶互调指标。在45MHz下的噪声系数典型值为5dB。以匹配输入信号为基准的三阶互调截止点实际可以达到﹣15dBm,虽然推荐的最大信号电平是﹣25dBm(约3.16mW)。此最大电平相当于50Ω电阻上的12.6mV或1.5K Ω电阻(NE602的输入阻抗)上的68mV。NE602在没有外部高频放大的情况下,可以为接收机提供求0.2μV的灵敏度。
图1 NE602内部框图及引线
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IC内部的振荡器混频器
NE602的本振由芯片上的一只VHF NPN型晶体管担任。该管的基极接到6脚,发射极接7脚。集电极接内部的缓冲放大器,没有通往外部的引脚。振荡信号经缓冲放大后送到双平衡混频电路。只要外接振荡电路不接到该管集电极,就可以构成各种接法的振荡器。因此NE602可用作考毕兹、克拉泼、哈特莱、巴特勒等振荡器,但不能做皮尔斯和密勒振荡器。
图2是NE602内部的双平衡混频电路。晶体管差分对管T1—T2与T3—T4组成交叉连接的双平衡差分放大器。T5是T1—T2的电流源,T6是T3—T4的电流源。这种接法叫做吉尔伯特跨导单元。交叉耦合的集电极构成推挽输出(4脚和5脚),每个输出端通过1.5KΩ电阻在IC内部接到电源正端。输入也是推挽方式,也是在单元的两半部分之间进行交叉耦合。本振信号通过T1、T3基极注入单元的两半部分。由于双平衡混频电路能有效地抑制奇次谐波分量,故输出信号的主要成分是高频输入信号与本振信号的和频分量和它们之间的差频分量,这正是需要的。其余分量(如输入信号、本振信号、以及二者谐波的和、差分量)均受到不同程度的抑制。因此NE602的输出信号比一般单端混频器更加纯净,这是它能提高接收机性能的关键所在。
图2 NE602的双平衡混频电路
NE602的电源接法
NE602的电源电压范围为+4.5~+8V,消耗电流2.4~2.8mA。接8脚的电源正极应通过一只10nF~100nF的瓷片电容旁路到地。该电容的接地点应尽量靠近NE602壳体。3脚的接地线应尽可能短。
图3是NE602电源线的几种接法。其中,图3A是电源电压范围为+4.5~+8V时的接法。电源电压最好经过稳压,否则本振频率可能不稳定,会导致接收频率产生漂移。串联在8脚的100~180Ω电阻可以増强旁路电容的退耦效果,但阻值不宜过大,以免加到8脚的电压过低。如果电源电压増到9V,则该电阻可以増大到1~1.5KΩ(见图3B)。
如果电源电压高于9V而且未加稳压(如汽车电源),则建议照图3C,用稳压二极管将NE602的供电电压稳定到6.8V。另一种办法是用三端集成稳压器来为NE602供电,如图3D所示。使用小功率的三端稳压器(如78LXX)即可。这种小功率稳压器可用来专门对NE602供电,接收机的其它电路则由公共电源供电。在这种场合下,可根据情况选用输入电压+9~+28V、输出电压为5~8V的三端稳压器。在图3D中,若用78L09为NE602提供9V电源电压,则R1应取1 KΩ。若稳压器输出电压为5~8V(如78L05或78L06)则R1应取100~ 180Ω。
图3 NE602的供电电路
NE602的输入电路
NE602的1、2脚是高频信号的平衡输入端。输入信号通过这两只引脚分别到平衡混频器两个电流源(图2中的T5、T6)的基极。当输入信号频率较低时,NE602的输入阻抗相当于1.5 KΩ电阻与3pF电容的并联值,但在VHF的信号输入时,输入阻抗下降到1 KΩ左右。
NE602的输入电路可以是(不平衡)的,也可以是差动(平衡)的。图4是几种输入电路的连接方法。其中,图4A是电容耦合的不平衡输入方式。输入信号通过C1接到1脚,另一输入端(2脚)则通过C2接地。也可以将2脚接输入电路,1脚通过C2接地。C1、C2对输入信号的容抗应足够低,因此应按照输入信号的频率来决定它们的容量,一般为1nF~100nF。输入信号的电平应低于-25dBm(即1.5KΩ输入电阻上的电压不大于68mV,或峰—峰值电压不超过180mV)。
图4B是采用变压器耦合的输入电路。高频变压器T1的初级接信号源或天线,次级接NE602的1、2脚。利用变压器的初、次级匝比可以将信号源的低阻抗提升到1.5KΩ(NE602的输入阻抗),从而实现输入匹配。变压器的结构可以是普通型的,也可以是绕在磁环上的。与图4A一样,NE602的其中一个输入端应通过低容抗电容接地。
图4C、4D、4E和图5是采用调谐式输入的例子。这些调谐电路的作用有二、一是选出所需高频信号,滤除其它不需要接收的信号;二是使信号源或天线的低阻抗(如50Ω)与NE602的1.5KΩ输入阻抗取得匹配。在图4C中,L1、C1调谐于输入信号频率,阻抗匹配是通过L1抽头来实现的。C2起隔直流作用,C3将其中一个输入端旁路到地。
图4D是输入调谐回路的另一种接法。其构思与前一种电路基本相同,但它是通过电容分压式抽头(C2—C3)来取得匹配。此时,参与调谐的电容Ctune是C1、C2、C3串并联的等效值,即
Ctune=C1+(C2C3/C2+C3)
以上两种调谐式输入电路适用于信号源或天线阻抗低于NE602输入阻抗的场合,图4E的电路则适合于信号源阻抗大于、等于或小于NE602输入阻抗的场合,只需对L1初、次级选取不同的匝比即可。该图表示的是信号源阻抗低于NE602输入阻抗的情况。C1允许使用动片框架需要直接接地的可变电容,安装更加方便。此外,本振回路的可变电容一般也是直接接地的,这样就可以使用一只具有公共地线的双连可变电容来实现接收机的调谐。
图4 NE602的输入电路
图5是采用电压调谐的输入电路,其调谐频率取决于(或部分取决于)加到变容二极管D1两端的电压。与L3构成谐振的总电容量是C1(微调电容)、C2(固定电容)和D1结电容的并联值。C3容量通常选得大于D1结电容的最大值,因此C3对参于调谐的总容量影响不大,D1调谐的频率范围较宽。但在某些情况下,C3的容量选得接近于D1结电容,此时,D1的调谐范围就较小。
变容二极管的反向偏置可变电压(即调谐电压)由分压器R1、R2、R3提供。主调谐电位器R1可使用普通的单圈型,若要提高调谐的分辨率,则最好使用多圈式电位器。R2是微调电位器,起类似于C1的频率微调作用,可以把它装在面板上,用来微调R1选定的频率。
电压调谐电路的电源电压VA必须稳压,否则调谐的频率就会随着电源电压的变化而产生漂移。通常是用一只什么是gsp
小功率三端集成稳压器为NE602和调谐电路供电。但这种供电方法只适用于最高调谐电压低于供电电压的变容二极管。遗憾的是,许多变容二极管需要加上1~37V的反向偏压才能覆盖整个容量变化范围。此时只能输出电压较高的稳压器单独向调谐电路供电。李安喜
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图5 电压调谐式输入电路
NE602的输出电路
NE602的4、5脚是平衡输出端,它们在IC内部各通过一只1.5kΩ电阻接电源正线(见图2)因此4、5脚的输出阻抗约为1.5kΩ。
图6A、6B、6C是平衡输出的三种接法。其是,图6A是宽带、高阻抗(1.5kΩ)输出方式。两个输出端要各接一只隔直流电容,它们应对工作频率呈现很低的容抗,其容量通常1nF~100nF。
图6B是变压器耦合的平衡输出方式。T1是绕在普通骨架或磁环上的高频变压器。用于直接变频的自差式接收机,T1可使用初、次级阻抗比为1∶1的音频变压器。
NE602用作超外差式接收机的变频器时,应在其输出端连接中频变压器(俗称中周)以选出混频后的和频或差频分量(即中频),并滤掉其它不需要的分量。图6C是这种接法的一般形式。该变压器的初级绕组与并联电容谐振于中频,次级绕组可以是调谐的或不调谐的,信号通过变压器回路选频和阻抗变换后送到中频放大器去进行放大。
由于NE602的4、5脚是平衡输出,故用作单端输出时,输出电路可接其中任一只脚,另一只脚则悬空不用。图6D将谐振回路接在其中一只输出端于电源正极之间,构成单端输出。但由于回路与IC内部的1.5kΩ电阻形成并联,会使回路Q值降低,选择性变差,还会使平衡混频电路失去平衡,故这种接法使用较少。比较好的单端输出电路见图6E。在该电路中,中频谐振回路通过变压器的初级绕组的低阻抗抽头和隔直流电容接到NE602的一个输出端。因此,NE602输出阻抗对回路的阻尼作用大为减少,回路Q值可以作的较高,选择性也就比较好。这种中频变压器有455KHz、465KHz和10.7MHz的成品供应。
图6F是单端调谐输出电路的另一种接法。NE602的一个输出端通过C1接地,但并非旁路到地,因为C1只有120pF。L1与串联电容C1、C2、C3组成中频谐振回路,信号通过电容抽头输出。这样可以使NE602的1.5kΩ输出阻抗与较低的负载(如50Ω负载)取得匹配。
图6G的单端输出电路使用低通滤波网络作为选频元件,可用于外差式信号发生器一类的电路。这种电
路将NE602产生的本振信号与加到高频输入端的另一信号进行外差。由于低通滤波网络的截止频率设计在二者的和频与差频之间,因而输出的是差频分量。
在图6H中,中频滤波器FL1有多种类型、多种频率的成品可供选用。早期的高级通信接收机曾经使用机械滤波器作为FL1,其中心频率有260kHz、455kHz和500kHz几种。如今的高级通信接收机大都使用晶体滤波器,常见的中心频率有8.83MHz、9MHz、10.7MHz、455KHz,带宽一般是100Hz~30KHz,广播收音机经常使用压电陶瓷滤波器。其中,调幅收音机常用的中心频率为455或465kHz,有的汽车用调幅收音机使用方法260或262.5kHz的。这类陶瓷滤波器的带宽有4、6、12kHz几种。调频收音机则多半用10.7MHz的陶瓷滤波器,带宽为150~300kHz(最常用
的是200kHz)。
图6H的电路是按照调幅或调频收音机常用的廉价陶瓷滤波器来设计的。R1和R2是这种滤波器需要加接的匹配电阻。
图6 NE602的输出电路
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NE602的本振电路
NE602的6、7脚分别是内部振荡管的基极和发射极,它们可与外接元件构成晶振或LC本振,振荡频率最高可达200MHz,混频器最高可达500MHZ。如果要求本振频率高于200MHz,可使用外部本振并将它的输出信号耦合到NE602的6脚,但注入的信号电平不得超过﹣13dBm(即1.5KΩ电阻上250mV)。
ce3图7A的本振是简单的考毕兹(Colpitts)晶体振荡器。它使用基波型晶体,振荡频率可达20MHz。C1、C2组成反馈网络,它们的数值必须准确,可按以下公式计算:
C1=100/F  〔2〕
C1=1000/ F 〔3〕
其中,F是基波型晶体的频率,单位为MHz。电容容量单位pF。
如果容量正确,则电路会持续振荡此时拔下再插上晶体或断开再接通电源,电路都会立即恢复振荡。如果容量不正确,则振荡继续或根本不能恢复振荡。
图7B的振荡器也是使用基波型晶体,但可用C3微调振荡频率。
图7C是使用3次谐波型晶体的巴特勒(Butler)振荡器。晶体X1的一端接NE602内部振荡管的发射极
(7脚),另一端通过C1接振荡管的基极(6脚)。C1、C2组成反馈回路的分压器。回路L1—C1—C2谐振于晶体的3次谐波频率,迫使晶体稳定地工作于该频率。该电路可使用最高工作频率达80MHz的3次或5次谐波型晶振。图7D是25~50MHz的3次谐波晶振电路,它比图7C的电路要简单一些,使用也较广泛。
图7E和图7F是使用LC回路的可变频率振荡器(VFO)。其中,图7E是电容分压器(C1—C2)抽头的考毕兹振荡器,图7F是电感(L1)抽头的哈特莱(Hartey)振荡器。二者都要在NE602的6脚串接一只隔直流电容,以避免

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