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2008-05-07 14:42:18

by 林茂荣 / BV5OC
  销售市场上有抢手货,市场有畅销书,电子零件市场亦复如此。记得当初,计时 IC555 出现时,造成轰动,时至今日,仍历久不衰,依然是一只受到普遍采用的计时 IC。如今,原为行动无线电话机而设计的 IC,NE602,应用广泛,也可能成为紧接 555 之后的另一只热门 IC。

    NE602 是内含本地振荡的单晶片变频器,在超外差式接收机或发射机中,它可以扮演 变频器的角色,独挑中频线路。

    除此之外,他也可以供做简易的频谱分析仪。从极低的频率到极高频率范围内的接收 机中,都可拿它用做接收机的前端 (FRONT ENDED) 线路,甚至,以此 IC 为中心, 便可以单独地完成一部简易的接收机。

    功能强,是它被广泛应用的主因,但是,这只 IC 更大的特色是,容易使用,即使在 没有任何测试仪器的协助下,也不难利用此 IC,去完成一些普遍的应用线路。


概述

    NE602 单晶片里头,就包含有混频器及可做本地振荡器的主要零件,它是八脚的 DIP 包装。NE602AD 及 NE602AN 则是经过改良的新版 IC。


GTC式的混频器

    NE602 内的变频器是一个 GTC(Gilbert Transconductance Cell),它有混频的功能 ,但比双平衡变频器 (DBM) 还好。 GTC 是如此好用,因此在各类的倍频器及振幅调 制器当中,都不难发现 GTC 的踪迹。

    GTC 与由二极体组成的变平衡混频器大不相同,GTC 是由电晶体之类的主动元件所组 成,它的优点是,灵敏度高,可以处理低到微伏 (uV) 的讯号,更重要的是,它对于 本地振荡或射频输入端的射频讯号,只产生该有的反应,对射频外泄有很好的抑制能 力;而其它种类的混频器,则容易经由输出管道,外泄射频讯号,如果在线路的设计 上发生了射频外泄时,是会很折腾人的;必需要附加一些过滤射频的相关线路,以防 止这类现像发生,或减少射频外泄程度。

    NE602 不仅输出端不会把高振幅的本地振荡讯号外泄,而且,其输出讯号还可以直接 推动后面的线路,也不会有超载之处。对于一个没有任何外加射频放大器牵涉在内。 以 NE602 为主的线路而言,能有如此高的灵敏度,的确真叫人吃惊。

    此片 IC 可以处理低到微伏的无线电讯号,而一般接收机系统中,天线感应所得的讯 号,也在这个等级,因此,即使不再添加任何射频放大线路, NE602 可以说是用来 处理接收机前端线路的最佳选择。


动态范围

    NE602 的动态范围不能说是很理想,不过它可以接受的最大讯号强度是 "-15dBm", 可以动作的最低讯号强度是 "-25dBm" 或更低一些。这种处理的能力,可谓不低也不 高。"-25dBm" 在 50 欧姆负载下,大约是 12.5 毫伏,这强度规模对接收无线电讯 号而言是太高了些,但在混频器的线路内,则稍嫌低些。


工作频率

    NE602 内的 GTC 混频器,工作频率可高达 500MHz 左右。而可内含的本地振荡线路 ,实际上是一只高截止频率的 NPN 型电晶体,其振荡频率可高达 200MHz 左右,该 电晶体的基极与射极,可由 IC 脚接触,所以可供外部自由运用。


IC包装接脚

    NE602 的接脚安排,如 所示,脚一及脚二是射频的差动输入;第三脚是接地; 四脚与五脚则是推挽式输出,但两只脚均分别可成为单端点输出 (SINGLE-ENDED OUTPUT);第六脚及第七脚分别是振荡电晶体的基极与射极;第八脚则是电源输入端。


如何供应电源

    NE602 是属于低电压、低电流的设计,它的正常供电范围是 4.5~8.0 伏之间,耗电 流通常低于 3 毫安培,若能借用 TTL 使用的 5 伏电源,应颇为理想,要是使用 006P 9 伏干电池供电,则应特别小心,

    是几种典型的供电线路。A 是利用抗高频扼流圈做“去耦合”,扼流圈 L1 及去耦合电容 C1 的组合,可以防止 NE602 内部的任何射频讯号,经由电源管道流 窜到别处,或被它处的射频流入 NE602 内。

    决定 L1 的基本原则是,3MHz 以下为 25 毫亨利,3~30MHz 之间采用 1 毫亨利, 30MHz 以上一律采用 100 微亨利。

    设计时,NE602 与 L1 及 C1 应该紧靠在一起,以免效果被大打折扣,这个例子的供 电形式,务必介于 4.5~8.0 伏之间。

    B 是很实用的一个线路,普受欢迎,电源经由 100 欧姆的电阻之后,再供给 NE602,并且利用电容做去耦合。与B 相类似的C,虽然使用 9 伏供电,但 电阻 R1 可以降低电压,使第八脚上的电压不会超过 8 伏特。

    在某些情况下,很难提供稳定的直流电压,像汽车电瓶就是一个很好的例子,它可能 低至 11 伏以下,高到 14.5 伏,如果发生异常现像的话,更可能高达 18 伏。

    就算利用市电为电源。也有稳压的必要,因为墙壁上的 AC 电源,在 105 到 127 伏 之间,都算是正常的。这种情况下,使用D 的线路,既可降低过高的电压,又有 稳压的功能。

    D 的要角是稽纳二极体 D1,这里可以选用 5.6 伏、6.8 伏或 8.2 伏中的任何 一种,耐功率可以是半瓦或一瓦。

    E 中,动用了稳压 IC,动用 7805,虽有班门弄斧的味道,也可说是杀鸡用牛刀 。基本上,7805 散热得宜的话,可提供高达 1 安培的电流,而一只 NE602 才不过 耗用小小的 3 毫安培而已,因此,你可以改用小黑豆型的 78L05,当然,你也可以 使用 78L06 或 78L08,只是输出电压分别为 6 伏及 8 伏。

    另外,去耦合电容也应紧靠 NE602,至于稳压 IC 输入端的电容,是用来减少开关之 类的杂讯,也不可少。



输入线路

    NE602 的输入线路。采用差动方式,然而两脚均可以分别成为单端输入,此输入单阻 抗大约是 1.5K 欧姆,如果频率高的话,此阻抗会低些,交流线路最重要的是彼此间 的匹配问题,要讯号通行无阻,不会衍生其它麻烦,就得注意讯号来源与负载端之间 的阻抗匹配是否恰当。

    很明显地,在这里必须把天线来的 50 欧姆或 75 欧姆讯号源,变换为 1500 欧姆, 以便与 NE602 的输入阻抗相匹配。 就是为了解决匹配问题的一些基本组合。这 些线路并非一成不变,更不是非用它不可,只不过这些都是大家常引用的匹配方式, 所以提出来供做参考。

    A 是一高阻抗的单端输入线路,当 NE602 做为混频器或乘积检波器时,此种结 构极为适合,要不然,就是在此输入之前,加用有射频放大器的接收机线路,讯号经 过 C1,耦合进入第一脚,以去除直流成分。第二脚在这里不用,因此利用一只去耦 合电容 C2,以旁路接地。

    B、C、D 三种情况,都是用来接受比 1.5K 欧姆更低阻抗的讯号,例如一般接收 机,标准的天线输入阻抗是 50 欧姆或 75 欧姆。

    B 的阻抗匹配是由 CA 及 CB 来完成,两电容与电感 L1 要安排与所要的频率产 生共振,所以,这种线路比较适合单一频率的应用场合。

    C 则采用射频变压器 T1、 C1,用来配合次级线圈,让我们所要的频率,在这里 产生共振,如果 C1 改用可变电容,那么,可根据 C1 的容量范围大小,调谐到一整 段的频率,而不是单一个频率。

    D 所采用的射频变压器,不再有调谐电容,它改采宽频的射频变压器,因此,可 以处理极大频率范围的讯号,T1 的阻抗比例,则可恨据下列公式求得,

Np/Ns=Zp/Zs
Np:初级线圈数
Ns:次级线圈数
Zp:初级阻抗
Zs:次级阻抗

    如果拿典型的 Zp:50 欧姆,及 Zs:1.5K 欧姆,那么套入公式,可求得 Np/Ns=O.183 ,也就是初级每一圈,次级得为 5.5 圈。

    E 是利用差勤的输入变压器,主要的调谐电容 C1,是按在 NE602 第一脚与接地 之间,只要 C2 在线路上,便会影响次级线圈的共振线路,但 C2 又不得不用,因此 ,只能在 T1 的次级线圈两端并联一电容 Cx,来解决这个问题。当 C1 处在电容量 最大时,Cx 是用来设定频率的底端,然后可变动 C1,来包含我们所要取得的波段范 围。

    F 则是利用变容二极体,代替E 中的可变电容,变容二极体的间隙电容会随 着加诸其上的逆向电压大小而改变。当调谐电压 VT 改变,二极体 D1 的电容量便随 之而变,而达到调谐共振频率的目的。


输出线路

    NE602 的输出阻抗是 1.5K 欧姆,与其输入阻抗相同。 NE602 的输出端是一推挽式 ,但是很容易可以改成单端输出,只要在所选 (第四成第五脚 )的输出端,串接去除 直流成分的电容即可,另一端可以放着不管,而不用像输入端一样,不用的另一接脚 必须用电容旁路接地,参看A。

    B 与D 类似,利用一宽频的射频变压器,当然利用相同的公式,其间的阻抗 匹配,也要做好,假设负载是 50 欧姆,那么 T1 的初级及次级圈数比是 5.5:1。

    C 则是在B 中线圈的初级上加一只调谐电容。

    D 则是另外一种完全不同的单端输出线路,它的输出负载为一陶瓷滤波器或石英 晶体滤波器,它可以是一般接收机里头广泛使用的 455KHz 或 10.7MHz 中周,当然 ,也可以是 9MHz 的石英晶体滤波器或 260KHz、455KHz 与 500KHz 的机械式滤波器 ,不过,这类型滤波器极为昂贵。


本地振荡器线路

    要超外差式接收机能正常工作,本地振荡讯号不可少,接收到的射频与本地振荡讯号 ,在混频器

中起了作用,分别产生了两讯号之﹝差﹞与﹝和﹞的二个讯号。在超外差 接收机应用上,通常是取﹝差﹞讯号,这也就是我们所称的中频,例如 AM 接收机采 用了 455KHz 的中频,那么,为了接收 1240KHz 的讯号,所以,本地振荡器必需是 1695KHz 或 785KHz,实际应用上,本地振荡频率采用比接收讯号高 455KHz 者,与 直接转换式接收机不同,此接收机的本地振荡与接收讯号相同或几乎相同。

    其实,NE602 的本地振荡讯号也可以由外部供应,A 就是一个典型的例子,外界 的本地振荡讯号经由可去除直流成分的电容,耦合到第六脚,这外界供应的讯号,振 幅大小以 700 毫伏左右为宜。

    B 则是利用内部电晶体的一个可变频率振荡器,此振荡器是哈特莱武,由调谐线 圈的中间抽头,得到回馈。

    C 则是考毕兹式振荡器,回馈讯号来自 C2 与 C3 的分压器抽头。

    D 是并联式基本波石英晶体振荡器组合,C1 为 1000/f,f 是振荡频率,求得的 电容单位是 pF。此处使用的石英晶体应该是并联式,负载电容是 20pF 或 30pF,线 路内的 C3 是用来微调振荡频率,这种线路比较适合固定频率的接收机。

   

E 为倍频石英晶体振荡器,极适合 VHF 低阶部份使用,电感是配合 C1 及 C2, 用来使石英晶体振荡器在其倍频产生共振。

    最后看F,这是压控振荡器,线路中采用变容二极体,配合 L1 来取得所需的共 振频率,从线路中的 C1 及 C2,可以看出来,这也是一种与C 相同的考毕兹式 振荡器。

    NE602 是一只设计不错的 IC,它的真正意义在于像是一把钥匙,能让对射频线路并 不限熟悉的人,很容易地打开深锁的大门,进入到射频领域内。动手吧!相信你很快 就能充份运用 NE602 这只 IC。


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