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用單層PCB設計超低成本混合調諧器

2008年08月26日15:31

        本文將介紹如何用英飛凌的MOPLL調諧芯片TUA6039-2或其影像版TUA6037實現超低成本調諧器參考設計。這種單芯片ULC調諧器整合了射頻和中頻電路,可工作在5V或3.3V,功耗可降低34%。設計采用一塊單層PCB,進一步降低了系統成本,同時能處理DVB-T/PAL/SECAM、ISDB-T/NTSC和ATSC/NTSC等混合訊號,可支持幾乎全球所有地區標準。

        圖1為采用TUA6039-2/TUA6037設計單變換調諧器架構圖。該調諧器實際上不僅是一個射頻調諧器,也是一個half NIM,因為它包括了中頻模塊。射頻輸入訊號透過一個簡單的高通濾波器加上中頻與民間頻段(CB)陷波器的組合電路進行分離。該設計沒有采用PIN二極管進行頻段切換,而是采用一個非常簡單的三工電路進行頻段切換。天線阻抗透過高感抗耦合電路變換至已調諧的輸入電路。然后透過英飛凌的高增益半偏置MOSFET BF5030W對預選訊號進行放大。BG5120K雙MOSFET可以用于兩個VHF頻段。在接下來的調諧后帶通濾波器電路中,則進行信道選擇和鄰道與影像頻率等多余訊號的抑制。前級追蹤陷波器和帶通濾波器的容性影像頻率補償電路就是專門用來抑制影像頻率。
pcb單變換調諧器架構圖 
圖1:采用TUA 6039-2/TUA 6037的單變換調諧器架構圖。

        TUA6039-2是一款完整的三頻段調諧器IC,包含3個混頻器、3個振蕩器、1個SAW驅動器和1個中頻放大器等所有所需的主動組件。完整的PLL功能包括用于頻段切換的4個PNP埠與一個NPN埠和一個作為內部調諧器AGC的寬帶AGC檢測器。配合最佳化的回路濾波器、4個可編程電荷泵電流電路、平衡式晶振和壓控振蕩器(采用英飛凌的雙極技術),這種half NIM可獲得適合所有數字設備的最佳相位噪聲性能。TUA6039-2的平衡式中頻輸出訊號可以直接驅動隨后中頻電路中的SAW濾波器。然后,SAW輸出的訊號再經過增益受控的芯片上放大器進一步放大,放大后的輸出訊號可直接用于隨后的解調器。射頻到中頻的轉換也在芯片內部完成。

       這種half NIM的耗電在+5V電源電壓下不到130mA,功率不到650mW。如果采用+3.3V電源,則總功率只有429mW。這種功耗的顯著節省對于可攜式或手持式設備而言是一項極大優勢。

        采用單層PCB設計ULC調諧器已廣為客戶接受。在競爭激烈的電視調諧器市場中,任何成本上的改進都可能進一步降低生產成本。因此,單層PCB與雙層PCB之間的任何成本差異對于調諧器的整體BOM(材料清單)來說都非常重要。圖2為最終的PCB設計。該half NIM設計使用厚度1.6mm的單面FR4 PCB。
單層PCB設計 
圖2:采用TUA 6039-2/TUA 6037的混合調諧器的單層PCB設計。
 
圖3為采用單層PCB的完整參考設計,盡管其尺寸可以進一步縮小,但該設計仍采用了標準的調諧器尺寸。
單層PCB抄板設計 
圖3:采用單層PCB的超低成本調諧器參考設計。

        在對PAL/DVB-T、NTSC/ATSC、NTSC/ISDB-T等標準電視訊號的混合接收中,這款采用單層PCB開發的參考設計表現出良好性能,它能處理T-DMB、DAB、DMB-TH、DVB-C和Open Cable等其它標準。在該設計中,使用時需根據所選標準是純數字(如DVB-T)、純模擬(如PAL/SECAM)或混合(如DVB-T+PAL/SECAM)類型,對PLL回路濾波器及后置濾波器進行配置。

        62.5kHz參考頻率抑制比取決于不同的回路濾波器及其后置濾波器的配置。雖然回路濾波器可以透過修改而覆蓋混合模式下的166.67kHz和62.5kHz兩個參考頻率,但在相位噪聲、參考頻率抑制和PLL鎖定時間這幾個性能之間總會有所折衷。因此,強烈建議設計師在采用相應回路濾波器和后置濾波器配置之前先選好參考頻率(62.5kHz或166.67kHz或二者皆用)。測量結果顯示,單層PCB調諧器設計在混合接收模式下能夠達到60dB甚至更高的參考頻率抑制性能,足以滿足模擬接收機的嚴

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