MC1496平衡式调制解调器中英文资料讲解

1、MC1496/MC1496B 平衡式调制解调器这类器件用于输出电压是输入电压（信号）和转换电压（载波）乘积场合。典型应用包 括抑制载波调幅，同步检波，FM检波，鉴相器。更多的应用信息请参照 ON半导体公司AN531 的应用手册。特性极佳的载波抑制性能-65 dB typ 0,5 MHz -50 dB ryp a 10 MHz增益和信号处理可调高共模抑制比典型值为-85dB器件内部含有8个三极管1多种封装形式SOIC-14D SUFFIXCASE 751APDIP-14P SUFFIXCASE G4GPIN CONNECTIONSSignal Input T San Adiusl T Gaii

2、用just 叵 Signal I npil T 彌ITojtpj |Ti22Figure 1r &uppr$ed Carrier output W3 veto rm4MKHE HBIttFigure 2. Suppressed Carrier spectrumFigure 3. Amplitude ModJlattcn Output WaveformFigure 4. Amplitud-Moduiaticn spectrum极限参数（如无特别说明，测试温度为25 C）RatingSymbolVakeUnitApplied(V6-V8P V10-V1PV12-VB, V12-V10. V8-V4

3、. V3-V1P VI0-V4. V6-V10, V2-V5. V3-V5)AV3QVdcCMfenential Inpm SignalW-V1QW|V1+5,Q M5 + I5RJVdc曲imum Bias CurrentIe10rrThermal Resislance, Junctoon-tD-Air Plastic Dual In-Line PackageRflJA100CMOperating Anibent Tenipeiratijre RamgeMCI496MC1496BV0 to t70 -40 to+ 125呛Storage Temperature Range人细65lo +15

4、0Electrosteilic Disharg Sengrtruity (BSD) Human Body Model (HBM|i Madune Mtetell (MM)ESD2000JMV超过极限参数可能会造成器件永久性的损坏。电气特性（测试条件：_: - - I -. I如无特别说明，所有的输入输出均为单极性。）CharjKtedstieFig.NoieSymlwlMlnTypMaxUnitCanner FeedthiiwghVc = SO mVrms 却n& wave andfc = 1,0 kUfeoffset adjusted to zerofc s 10 MHzVc = 300 m

5、Vpp squsmoffset adjusted to zerofc = 1.0 kHzoffset iwt adjustedfc = 1,0 k.lte5140140Q.04 2004200(iVrmsmVmnsCarrier Supprsssiorifs = 10 kHzr 300 mWnsfc = 500 Ik Hz, 60 mVrms sma wave = 110 MHz, 6D mVrms sine wave524D6650-dBkT釦sadmittamce Bandwidtti Magnitude)(礼=50 ) Carrier Inpuf Port, VcmVfms sine w

6、avief5 = 1.0 kHz, 300 niVrms sine waveSignal Inpul P&rt, V5 = 300 mVmis sm |VC|-06Vdca3dB-30080-MHzSignal Gain (Vj = 100 nnVrTns, f = 1.0 kHz; |VC|= 0.5 Vdc103253.5-VJVSingle-Ended Input Impedance, Signal Port, f = 50 MHz Parallel Input Resistance Parallel Input Capacrtdince6片%2002.0kQPFSingle-Ended

7、 Output Impedarice, f - 10 MHz Parallel Output Resistance Parallel Ckjlput Capacitance6up405.0迈 pFInpul Bi站 Currerrt,II + 14. iIB + 110us 1- W -2712123D30HAInput Offset Qxrent U=I1-K Ijoc IS-HO71胡10.70.770703Average Temperature Coefficient of Input Offset Cunerrt i.T- -丸 Cto+IPF Ci7lTCtel2DnflCOutpu

8、t Offset Current (16-19)7-Hl-14B0pAAverage Teriiiperature Coefficient of Output Offset Current (Ta= -66,:,G to+12&,:C)7ITCI90nMCCommon-Mode Input Swing, Signal Port 他=1 0 kHz94CMV5.Q-VPPConiniori-Mode Gain. Signal Port, fs = 1.0 kHz, |VC|= Q.5 Vdc9-ACM-85-dBCommon-Mode Quiesoent Output Voltage (Pin

9、6 or P n 刃10一隘6Q-VppDiffefenitiall Output Voltage Swing Gapabilily10一JBD-VppIPower Supply Current 16 +112111476heIee2.03.QJ.050imAdcDC Power Dissipatioin76Pd33mW基本操作信息载波馈通是指输出电压信号中未调制的载波（信号电压为0）。空载波由差分放大器中的电流来平衡（通过偏置电阻调节，图5中的R1）。载波抑制载波抑制是指每个边带的载波输出与信号电压的比值。载波抑制与输入的载波等级有很大关系（如图22所示），低等级的载波不能够使上部开关器件完

10、全导通，致使信号增益降低，由此减少载波抑制。 较最优载波等级较高的载波信 号会引起不必要的器件与电流的载波馈通，并导致载波抑制降低。MC1496的最优载波输入信号是60mV有效值的正弦波，频率在 500KHZ附近，在调制中推荐使用此载波信号。载波馈通依赖于信号波的电压等级V s。所以输入电压信号大的时候载波抑制可以最小化，但是在输入三极管对前必须添加线性操作部分，否则在器件的调制信号输出端会出现畸变，会与载波抑制混淆。此时需要在输入信号幅值端加装上拉限定（参看图20）。最优的载波等级在图22中给出，此时可以得到较好的载波抑制以及最小的虚假边带。在高频线路中，为了减小载波馈通，电路的布局分配就显

11、得极其重要了。为了抑制载 波输入和输出通路的耦合电容，有必要添加屏蔽。信号增益和最大输入电压等级 低频时的信号增益为26 nWIS(mA)二 = m ；，这样形成v0 R|_Avs = v；-奇顷 where g为了使上部三极管开通和两个三极管关断，需要直流偏置 一个栅型差分放大器。线性操作需要输入信号低于RE电流要小于15。vs 冬 15 Re (Volts peak)注意：在图10的电路中】的最大输入峰值为 1.0V。共模摆动共模摆幅是两个差分信号放大器基极间的电压，这种摆动随具体电路和偏置条件而改 变。能量消耗集成电路中的能量消耗 PD应按照每个端口的电压电流乘积来计算，例如诗儿 -1-

12、，并忽略基极电流时 片-，-、.(此处的下标代表引脚标号)。设计方程式以下是部分设计方程式(在其他电源和信号输入条件下)。A. 操作电流内部偏置电流由5脚设定。假设-:-对所有晶体管陀农用|V (bR5 = 一 -500QioR5为5脚和地之间电阻。在一二-二匸时11: o在MC1496中，15的推荐值为1.0mA。B. 静态共模输出电压V6 = V12 = V+ - I5 R L偏置MC1496需要外加直流偏置电压。建立这三种等级的方案是三极管的集电极和基极电压 不小于2.0V，并且不能超出以下范围30 Vdc NVI2) - (V& VI0)三 1 Vdc30 Vdc 三 i(V& VI0

13、)- (VI 一 V4) N 2.7 Vdc30 Vdc (VI, V4)- (Xr5) 2.7 Vdc前述所有的前提是基本满足：V6 = V12P V8 = V1OH V1 = V4进入引脚1,4, 8,10的偏置电流是三极管的基极电流在外部偏置被设计为不小于1.0mA时可以忽略。传输带宽载波的传输带宽是器件的3dB带宽，由下式确定：i0 (each sideband) V21C v5 (signal) 信号的传输带宽是器件的3dB带宽，由下式确定：vc = 0 .5 Vdc. v0 = 0_咕(引9门日I)V21S- vs (.signal)耦合电容和旁路电容图5中的电容C1、C2在载波频

14、率附近的阻抗最好为.I匚。信号输出单边带或双边带的信号是从引脚6和引脚12引出。图11画出了输出信号与调制信号和载波之间的关系。负电源VEE只能是直流电，在VEE间插入RF可以提高内部电流源的稳定性。信号端口的稳定性在输入阻抗为某些值的时候会产生震荡。此时要在输入引脚前添加 RC滤波网络，以此来减少震荡的Q值。PIFO_lTX -Signal Inpul(Pins land 4)在交变信号输入的情况下可以采取在引脚 输入电流的漂移会引起载波抑制的降低。1、4前串联 的电阻。在这种情况下,TEST CIRCUITSb1MC1436ACl0.1)FVcc12VdcSO6.B kCarrer NUI

15、V(x 12Vdc0.1 pFIJ-aovdtVEEFigure 8. Transcon du ounce BandwidthWkK1C149610bOk-e.ov*VEEFigure 7. and Offset Currents跨导带宽:蕊制匚1496Vcc 12V0C-aovocv6E3殉cFiguir 9. Commoni Mode GainFigure 10. Signal Gam and Output wingTYPICAL CHARACTERISTICSTypical characienstics were obtained Mth circu t shewn in Figure

16、5,= 500 kHz (sme 恥申咏Vc = 60 mVWnsif&= 1.0 kHzh Vs = 300 mVkmst I* = 25C, unless otherwise noted.Figure 11. Sideband Output versus corner LvlsSignalhixi = flQQ mV_4D0friVk 1SODiriVzL2D0(tW= mtiN0501()0150iaoVC, CARRIER LEWL (mVrntsJFigure 12. Signal-Pert PitralIeHEqdivalent input Retancft versus Freq

17、uencyf.FREQUENCYHHz)Figure 14. Single-Ended Output Impedance versus Frequencys 30NWLDd91nk.lncHLJJTWHdexFFigure II3 - Signal-Port Para I lei-EquivalentInput Capacitance versus FrequencyTYPICAL CHARACTERISTICS (continued)Typical charactenstics were obtained with circuit shown in Figure 5T ft - EDO kH

18、z (sine wave).Vc = 60 nnAms, fg = 1.0 kHi, Vs = 300 mVrrns, TA - 25,C, unless ottienMse noted.FE_ 一 出 WUJSQ誘 wCEl -SEftl CARRIER FFEOUENCV (HkiI 11叫扁=0 IVJ = 0.5 Vtkj ELL -ILJj l Li, LJ沁 Bnd| 11 I II Sidebandli 訥 Each Sideband! y划V- fSignd)MH张站呱幕11闊 ! =4h1C1496 ta-.、J、JS =W -25025513 7S 103-IS ISO 1

19、7510勿凹4fls?胸TQ s N0_5UJHddns S-S5 $T*. AMBIENT TEMPERARJ RE CQFigure 16. Carrier Suppressionversus TemperatureFi甘ur电 17. Signal-Fen Frquncy RespondFigure 15. Sideband and Signal Port Trans ad mi lances versus FrequencyFigure 18. Carrier Suppression versus FrequencyLUCJ/3r1 000 0-0-0012 3 4 5 6 7 8Vs

20、，INPUT SIG NAL AM P UIUDE 恫抽帕；Figure 20. Sideband Harmonic Suppression versus Input Signal Level0Figure 21 Suppressian of CarrieHarmomc Sidebands versus Carrier FrequencyFigure 22. Carriesuppression versus Carrier Input Level操作信息MC1496的集成调制电路如图 23所示。输出集电极连至一起以平衡乘法。集成电路内部含有由双电流源驱动的上部差分放大器, 器的输入电压，这样输

21、出信号就是输入信号乘积的常数倍由对线性直流模拟乘法器的数学分析可知：输出信号的范围仅包含输入信号频率的和与 差两部分。所以 MC1496可用于调制器、混频器、乘法器、倍频器以及其他的需要类似信号特征信号输出的场合。 低倍差分放大器的发射极连至芯片的引脚，以便外接发射极电阻。同样，在芯片的输出端同样需要外接负载电阻。信号等级上部的嵌入式差分放大器可工作与线性区和饱和区，下部的差分放大器在大多数情况 下都工作于线性区。当输入信号都为较低等级的时候，输出将包括输入信号的共频和差频部分，输出信号 的幅度是输入信号幅度绩的函数。当输入的载波信号是较高等级并且调制信号输入端工作与线性区时，输出信号将包括

22、调制信号的差频、共频信号和载波的基波与其奇数倍的谐波信号。输出信号幅度是输入信号的常数倍，载波信号的幅度变动一般不会在输出信号中体现出来。差分放大部分的线性信号处理能力已被很好地界定出来。在发射极不恶化的时候，输 入信号的线性操作范围可达到25mV由于上部差分放大器的发射极在芯片内部连在一起，这使载波输入在任何情况下都能满足。下部的差分放大器需要外接发射极电阻，他的线性信号处理范围可由用户设定。最大 的线性信号输入范围由下式决定V = (15) (Re) volts peak.由此式可计算出在一定输入电压下的RE值。Bias 5 o4 ； Gaii彳 AKjUEt500VEE 14、 (Pii

23、 nuriMrsper G packs脚Figure 24. Topical Madulator CircuitFigure 23. Circuit Schematic电压增益和输出频率的关系Table IL Voltage Gain and Output RreqiuenciesCarrier Input Signal (VcJAp|ira)timiateGainOuitput Sigmal Frec|Li&ricy(s)Low-leveJ de%vc2(RE + 2reJ(T)Hjghi-level derlRt+ 2re加Low-lav创 acRL Virms)High-level ac

24、0.637 Rl rie 4 兀电士気並4禺士hi. 2 Low-level Modulating Signal, VM1 assumed m all cases. Vc iis Carrier Input Voltape.3. 跡启门 the output signal contains mulliple frequencies, the gam expression given 曲 for the oulpirt ampliitude afeach of the Iwo d启sired oulputs. fc *制id幅-仃4 All gain expressions ar for a s

25、ing俺mded outpdl For a differential oulput cofimdkMii, nuillipiy &ach &xpcossion by lo.6l 理=Load resisteinca.6. Re = Emitter resislance between Pins 2 and 3.7. re = TranMtcr dynamic emifler re&sterice, 3125C; 茨 rm/ Ig (mA)8 K = 6oftzrrianinp5 Constenl T 二 iempe*atuire in degrees Kelvin, q - lhe charg

26、e w ar eledr-on设计者常常关心的是MC1496从输入端到输出端的增益常量。这个增益常量只有在下部的差分放大器工作与线性区时才有效，这个条件在一般情况下都能够满足。如前所述，上部的差分放大器可以工作与线性状态，也可工作于放大状态，MC1496在低等级的调制信号和如下载波信号时的近似增益表达式已经给出：(1)低等级直流(2)高等级直流(3)低等级交流(4)咼等级交流这些表达式在表1中给出。应用信息MC1496最基本的应用是 双边带抑制调制，此应用的电路在前页已经给出。在某些应用中，MC1496可能应用于直流供电而非双端供电。图25所示为在12V单电源供电情况下的平衡式调制设计，此电路

27、的工作效果接近于双端供电的调制。AM调制图26所示是一个低修正的调制电路。从载波抑制到 AM的转换操作需要载波的空分压适应输出端正确的载波插入（？）。但是图26中空载波抑制电路调节范围不够大，所以载波调制电路需要作如图27的修正。乘法探测器器MC1496可以做成极好的 SSB乘法探测器（如图 28）。这种乘法器的灵敏度为 3uV,在有9.0MHz的中间级操作时的动态范围为90dB。此探测器是整个高频范围的宽带探测器。在中间级的频率接近50KHz时，8脚和10脚的电容应当由0.1uF增加到1.0uF，同时在12脚的输出滤波也要修正为特定的中间频率和音频放大器 输入阻抗。在MC1496的实际应用中

28、，弓I脚 2和3之间的发射极电阻需要根据所需增益、灵敏度和 动态范围来调节。这个电路也可以用于 AM检波：载波信号送入载波输入通道，AM信号输入到SSB输入通道。亦可由其自身产生。载波信号引入或者不引入调制，如果载波信号被调制，推荐使用300mV有效值的输载波信号可由中间级频率信号产生, 将会使上部的差分放大器处于饱和状态。 入信号等级。双平衡混频器在有调谐窄带或宽带输入输出网络时MC1496可用作双平衡混频器。引入载波输入通道的自激信号幅值最好有效值为100mV图29所示为一个宽带输入，调谐输出的混频器电路 倍频器在MC1496的两个输入端输入同样的信号时，MC1496将用作倍频器。图30和

29、图31分别是低频倍频器和高频倍频器电路。鉴相和FM检测MC1496可用作鉴相器。高等级的信号引入两个输入端，当输入信号的频率相同时 MC1496的输出会是两个输入信号相位差的函数。运用鉴相器的原理可以做成FM检测器，调谐电路需要加至一个输入端，使输入信号的相位按照频率的函数变化，这样，MC1496的输出就会成为输入信号频率的函数。典型应用电路ijOkCornerDSBOlitpulFigure 25. Balanced Modulator (12 Vdc Single Supply)1J kAAArX r 25(iFF 15 V = Ca俪In珂l人 60 mWrms*字Mkriutartin

30、 _Signal Input 10 |iF300 itiWtis 15 V10kCanief H*Input *Vs ModulaljfigSigMl 10 k InpulR1Figure 26. Balanced Mod uliator- De mod u lat or-一(亠一.Modutrig Signal InputU-时CriwRl 1i： i*L-vaMC1I496Q.1 ufISSBlkY匡i弋Q VdcFigure 28. Fra duct Detector (12 Vdc Single Supply)Figure 27. AM Modulator Circuit1.0 k 0

31、M1 rF g)5ci later 書 jInpuilOmVrms510*&151MC143655.0B0uk阳-8.0 WcLI 44 Toma AWG Wo. 28 Enama ed Wire, Wound on Micwnnetei Type 446 okl Gore9MHz ompuiFigure 30, Low-Frequency DcublerFigure 23. Doubly Baljnctd Mixer(Broadband inputs, s o mhz Tuned Output)1.0 k -Wi9- 0.001zK 0,001vccV+8.0Vdc0JD01 uF L150

32、 M% 丁MC1496.14：6.BkBalance 18 nHl?；WpF 300 h2.; OilpulRl-50Q1.0-10 pF10k10k50 kLI = 1 Turn AWG Nd. ISA rer 7/32 IDFigure 31. 150 to 300 MHz DoublerFraqjsnqiA Balanced Modulafcr Spedrum DEFINITIONSfc Camer Findamernal居 Ktadu atlng 営电na fc fs FundafTiArital Carrier SidAendafc 士 nfsnfc rifsFundamental

33、Carrier Sidebard HanriomicsCarder HarmonucsCorner HarmDnic SidebandsORDERING INFORMATIONDeviceiPackiigeShipping-MC149GDSOIC- M55 Ikwts/RailMC1496DR2SCHC-142500 Taps &MC1496DR2GSOIC-W (Pb-Free)2500 Tape & ReedMC1496PPOIP-1425 LMrts/RailMC149SPGPDIP-14(Pb-Free)26 Units/RailMCU96P1PDIP-1425 Wite/RailMC

34、1496BD11455 曲s/RailMC1496BDF?2SOIC-142500 Tape & RseJMC1496BPPDIP-1426 Lkiits/RailtFor information cn tape and reel speoficaliws. including pan ofientafcri aid Ope sizes” please refer to wr 7pe and Rttl Packaging Specifications Broctiure, ARD0011.rD.PDIP-14P SUFFIX 匚匕韭646MARKING DIAGRAMSSOIC-14D SUF

35、FIXCASE 751A14R R R R R R R14R R R R R R R14iA 几人几 Ai iA14几几人n几几nMC1496D:AWLYWH H H H H H H1MC14&6BDAWLYWH H H H H H HMC1496P0 AWLYYWWwwvwl MC1496BPQ AWLYYWWV V V V V V VA= Assembly LocationWL= Waf&r LotYY. Y = YearW = Work WeekPACKAGE DIMENSIONSPtplEETSUTNfiFUHFSOIC-14D SUFFIXPLASTIC PACKAGECASE 75

36、1A-03ISSUE F(|0.25(0.010 B Rx.幅NQWI QWEWSIOT MG AhCAEft W9YMSIkl I輕 CCNTROUMMLUMETEq.3. 0&M5Ml5 AID i&CO HOT INClUtt HOW PR0TFIJ9CW丄 MAXHIJM MO LD PHOTRAJBICIIOiJS fl-m PERSAE、OHSNSIOH HUT mao dW&MI P ROTRUHON. MWWABaEDAMWI PADTRLEmJ SMALL BE fr lST pjOoS IDHL IN E Xix$ CTKO 口 WFM5J OHAT MW_NI l#EE蚀L 03fflm0*lNMLkinehersMemMMMAXLmhIMXA皿話a J3?D.344B3 BO4(NaiQ 157辛1騎l?$打吟0问QMM0阿IFft*D55JL9ISQ阿Q12TBSCOJKOB3CJAISQcninonKa iqaQQII沪fl-3严F5 B00