器件与电路
ＰａｒｔｓａｎｄＣｉｒｃｕｉ
文章编号：１００２－８６８４（２００７）０７－００４１－０４
Ｔ超高频模拟集成芯片ＮＥ５６４及其
在通信中的应用
李
琼，钱卫平
（北京跟踪与通信技术研究所，北京１０００９４）
摘【
芯片应用・・
要】详细介绍了ＮＥ５６４的电路结构和性能，重点论述了调制解调两部分电路的设计方案，研究了在此基础上
如何利用ＬＭ３８６来实现调频信号的无线发送与接收。最后用实验证明了该方案的可行性。关键词】ＮＥ５６４；调制解调；应用【
中图分类号】ＴＮ７４２．１【
文献标识码】Ａ【
ＵＨＦＳｉｍｕｌａｔｉｖｅＩｎｔｅｇｒａｔｅＣｈｉｐＮＥ５６４ａｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｎＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
ＬＩＱｉｏｎｇ，ＱＩＡＮＷｅｉ－ｐｉｎｇ
（ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｒａｃｋｉｎｇａｎｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ）
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】ＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＮＥ５６４ａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅｂｌｕｅｐｒｉｎｔｏｆｈｏｗｔｏｄｅｓｉｇｎｔｈｅ
ｔｗｏｐａｒｔｓｏｆｍｏｄｅｍｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＨｏｗｔｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈＬＭ３８６ｉｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｖｅｄｂｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．
【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ＮＥ５６４；ｍｏｄｅｍ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
实现ＦＭ调制解调的方法有多种，在实验室最常见的调频方法是用变容二极管调频，鉴频方法是将等幅调频波变换成调幅－调频波，然后用振幅检波器检波。此类电路需要大量的电阻电容等器件，电路形式比较复杂。
随着现代电子技术的发展，集成芯片的广泛应用，锁相技术的成熟，体积小、价格低、结构简单的调制解调设备成为当今发展方向。笔者基于这个背景用高频模拟锁相环ＮＥ５６４（国内Ｌ５６４）设计ＦＭ调制解调电路，在此基础上进行无线收发，可用作简易无线对讲机。
作了重大改进，使工作频率提高到５０ＭＨｚ；整个电路采用单一的５Ｖ电源电压工作，简化了电源供给。
ＮＥ５６４包括锁相环本身和检波后信息处理器两大板块。锁相环部分由限幅器、鉴相器（ＰＤ）、压控振荡器（ＶＣＯ）组成；检波后信息处理器由直流恢复电路和施密特触发器组成，有１６个外接端脚，ＮＥ５６４封装图如图１所示［３］。
Ｖ＋１
环路增益控制
鉴相输入环路滤波器环路滤波器
１６ＦＳＫ解调输出１５滞后调节１４ＦＭ解调输出１３电容频率调节１２电容频率调节１１ＥＣＬ输出１０Ｖ＋９ＴＴＬ输出
２３４５６７８
１
原理分析［１－２］
ＮＥ５６４（Ｌ５６４）是超高频通用单片集成锁相环路，
在通信及电子技术领域中有着广泛的用途，可用作高速调制解调器、数字频移键控（ＦＳＫ）信号的产生与接收、锁相频率合成与锁相倍频等。
它突破了以往集成锁相环存在的某些局限性，如电源电压偏高（Ｌ５６２是＋１０～工作频率不够高、＋１８Ｖ）、接口困难、需增加大量外部电路等。针对这些缺点，在
ＦＭ／ＲＦ输入
偏置地
图１ＮＥ５６４封装图
其中，差分电路组成的限幅器可抑制ＦＭ调频信号的寄生调幅；相位比较器ＰＤ（鉴相器）的内部含有限幅放大器，以提高对ＡＭ调幅信号的抗干扰能力，它亦是双平衡模拟乘法器；４，５脚可外接电容组成低通滤波器，用来滤除比较器输出的直流误差电压中的纹波，
电声技术２００７年第３１卷第７期ＮＥ５６４中作了若干改进：在鉴频器前增加限幅器，可改善调幅抑制；在输入输出处采用肖特基ＰＮＰ型嵌位晶体管，使这种器件能与ＴＴＬ电路兼容；对压控振荡器
#\"!ＰａｒｔｓａｎｄＣｉｒｃｕｉｔ
环路滤波器的传递函数为Ｆ（Ｓ）＝１／（１＋ＳＲＣ３）；改变引脚２的输入电流可改变环路增益；３脚为ＶＣＯ的反馈输入端，压控振荡器ＶＣＯ是改进型的射极耦合多谐振荡器。它的内部接有固定电阻Ｒ（Ｒ＝１００Ω），只需外接一个定时电容ＣＴ就可产生振荡，振荡频率ｆＶ与ＣＴ的关系曲线如图２所示。
１０
６
器件与电路
２
调制解调电路设计
ＮＥ５６４有优良的集成性能，电路设计所使用的元
件不多，关键步骤即设置中心频率和如何滤波两个方面。下面以载波频率为５ＭＨｚ，调制信号频率为１ｋＨｚ为例进行分析。
２．１ＦＭ调制
用ＮＥ５６４设计组成的ＦＭ调频电路如图４所示。
Ｊ１
４３２１
＋５ＶＶｉＶｏ１１ＲＰ１１５０ｋ
２ｋＲ１２ＲＰ２１０ｋ１ｋＲ１１Ｃ１２０．０１\"
＋５Ｖ
ＪＰ１１１６２１５３１４４１３５１２６１１７１０８９ＮＥ５６４Ｒ１４
３ｋ
１０５
ＣＴ／ｐＦ１０４１０３１０２１０１－１
１
１０２１０３１０４１０５ｆＶ／ｋＨｚ
电容器与频率的关系ＶＣＯ１０
５／２０ｐ８２ｐ
ＣＯＮ４ＧＮＤ１Ｖｉ
Ｃ１１
Ｃ１ｔ
Ｃ１０Ｖ０
图２
０．４７\"
ＮＥ５６４采用双极性工艺，其内部组成框图如图３所示。
环路滤波
图４
４５ＥＣ１ＦＭ解调输出
１４施密特触发器调频电路
ＦＭ／ＲＦ输入
限幅ＰＤ６器
鉴相输入３偏置７
环路增益控制
（１）中心频率设置
ＦＳＫ１６输出
解调
２ＡＭＰ
直流恢复器固有振荡频率与接在１２，１３端的定时电容ＣＴ有关。
ＴＴＬ输出９ＶＣＯ１０１１ＥＣ１２１３ＥＣＬ输出定时电容
ｆ０＝
１５
８
触发电平调整
１２２ＲＣＣＴ
（１）
式中，ＲＣ＝１００Ω是电路内部设定的，载波频率为ｆ０＝
图３ＮＥ５６４结构框图
５ＭＨｚ，因此
１０ＣＴ＝ｐＦ≈９１ｐＦ２．２ｆ０（ＭＨｚ）（２）电容选取
选用０．４７\"Ｆ作为耦合电容，输入信号由此进入电路。１ｋΩ电阻和０．０１\"Ｆ电容组成差分放大器的输入偏置电路滤波器，可滤除ＦＭ信号中的杂波，其截止频率
３
ＶＣＯ有两个电压输出端，其中，９脚输出ＴＴＬ电平，１１脚输出ＥＣＬ电平。后置鉴相器由直流恢复器和施密特触发器组成。其中，直流恢复器提供解调ＦＳＫ信号时的补偿直流电平及用作线性解调ＦＭ信号时的后置鉴相滤波器；施密特触发器的回差电压可通过１５端外接直流电压进行调整，以消除１６脚输出信号的相位抖动。
（２）
ＮＥ５６４的电特性参数如下：
耗电流３０ｍＡ，ＶＣＯｆｍａｘ＝５０ＭＨｚ，单＋５Ｖ电源工作、
线性度为３％，输入输出均是ＴＴＬ电平，内含鉴相预处理电路。锁定范围较大，典型值为４０％（５０ＭＨｚ）或５０％（５ＭＨｚ）。２脚调整端的典型工作电流是Ｉ２＝４００\"Ａ（０．７Ｖ），改变Ｉ２可以改变环路增益，可根据需要调整。输入频偏Δｆ／ｆ０＝±１％时，解调（ＦＭ）输出≥１０ｍＶ；Δｆ／ｆ０＝
ｆ＝
１≈１６ｋＨｚ
２$ＲＣ（３）
（３）电阻选取
ＴＴＬ电平由９脚输出，特别要注意的是，在内部电路中，端脚９是晶体管集电极的开路端，端脚１１是另一晶体管发射极的开路端，使用中需将９脚通过一个电阻接到电源Ｅｃ，９脚才能输出，将１１脚通过一个电阻接地，１１脚才能有输出。在调节２脚输入电流的滑变电阻下再接一个２ｋΩ的保护电阻，使２脚输入偏流符合要求。
±１０％时，输出≥１００ｍＶ。ＡＭ抑制比为３５ｄＢ，Ｓ／Ｎ比值为４０ｄＢ。
１ｋＨｚ的调制信号从６脚输入，经缓冲放大器及
’电声技术２００７年第３１卷第７期&%器件与电路
ＰａｒｔｓａｎｄＣｉｒｃｕｉ
相位比较器ＰＤ中的放大器放大后，直接控制压控振荡器的输出频率，因此，９脚输出ＦＭ调频信号。相位比较器的输出接电位器ＲＰ２，用于调整环路增益并可细调压控振荡器的固有频率ｆ０＝５ＭＨｚ，不加调制信号（Ｖｉ＝０），ＮＥ５６４锁定时，各引脚的电压如表１所示。
表１
引脚
Ｔ对引脚２提供输入电流Ｉ２，可控制环路增益和压控振荡器的锁定范围，Ｒ２２与电流Ｉ２的关系可表示为
Ｒ２２＝
ＶＣＣ－１．３Ｉ２
（４）
Ｉ２一般为几百微安。调整时，可先设Ｉ２的初值为１００!Ａ，待环路锁定后再调节电位器ＲＰ２１使环路增益和压控振荡器的锁定范围达到最佳值。Ｒ２３是压控振荡器输出端必须接的上拉电阻，一般为几千欧姆。Ｃ２３，Ｃ２４
各引脚的电压值
３
４３．６０１２１．８０
５３．８０１３１．８０
６０．８０１４２．８０
７０．８０１５２．３０
８０．００１６５．００
１２１．４０１０５．００
电压／Ｖ５．００引脚
０．００１１３．２０
与内部两个对应电阻（阻值Ｒ＝１．３ｋΩ）分别组成一阶
９
ＲＣ低通滤波器。
滤波器的性能对环路入锁时间的快慢有一定影响，可根据要求改变Ｃ２３，Ｃ２４的值。压控振荡器的固有振荡频率ｆ０与定时电容ＣＴ（ＣＴ＝Ｃ０＋Ｃｔ）的关系与式（１）相同。因ｆ０＝５ＭＨｚ，经计算得ＣＴ＝９１ｐＦ，采用８２ｐＦ与
电压／Ｖ０．１４
２．２ＦＭ解调
用ＮＥ５６４设计组成的ＦＭ解调电路如图５所示。
Ｊ２
５
Ｖｏ１２４
ｆ０
３
ｆ\"
２１
ＣＯＮ５ＧＮＤ２ＶＣ２１
ｏ１２
＋５Ｖ＋５Ｖ
ＪＰ２１１６２１５３１４４１３５１２６１１７１０８９ＮＥ５６４
５／２０ｐＦ电容并联。Ｃ５起抑制载波泄漏的作用，用来滤除解调输出信号１ｋＨｚ中的谐波成分［４］。
Ｃ２ｔ５／２０ｐ８２ｐ
Ｃ２０
ｆ０ｆ\"
Ｃ２５
０．１!
ＲＰ２１５ｋ
Ｒ２３Ｒ２２２ｋ２ｋ
３
语音无线发送与接收
要实现语音的无线发送与接收，还需增加放大电
路，虽然目前使用最广泛的是ＯＣＬ和ＯＴＬ的一般电路，但是这些电路一般至少要两个晶体管，而且还要一些附属电路，并不是理想选择。ＬＭ３８６与ＮＥ５６４同属于模拟集成芯片，都有外接元件少的特点，为了在体积小、易调节这个方面与整个调制解调系统达成一致，选择ＬＭ３８６设计输入输出低频放大电路。ＬＭ３８６是一个三级放大电路，第一级为差分放大电路，第二级为共射放大电路，第三级中的Ｔ８和Ｔ９管复合成ＰＮＰ型管，与ＮＰＮ型管Ｔ１０构成准互补输出级。当１脚和８脚之间外接不同阻值的电阻时，Ａｕ的调节范围为２０～
０．４７!
Ｒ２１１ｋ
Ｃ２２０．０１!
Ｃ２３Ｃ２４
０．０１!０．０１!
图５解调电路
利用锁相环路的调制跟踪特性，让环路具有适当宽的低频通带，ＶＣＯ输出信号的频率与相位就能跟踪输入调频信号的频率与相位，从ＶＣＯ的控制端可得
ＦＭ信号的解调输出，从而构成一个ＦＭ解调器。
已知从ＮＥ５６４的６端输入５ＭＨｚ的中频ＦＭ信号的电压Ｖｏ１２≥２００ｍＶ，中心频率ｆ０＝５ＭＨｚ，调制信号
２００。输入放大电路如图６所示，输出放大电路如图７所示。在图７中利用Ｒ３可调节扬声器的音量，Ｒ４和Ｃ４串联构成校正网络用来进行相位补偿。
ＭＩＣ
＋５Ｖ
ＪＰ３１２３４
８７６５
Ｃ２
ｆ\"＝１ｋＨｚ。因为压控振荡器的增益不高，为了获得满意的解调输出，频率偏移Δｆ大于中心频率ｆ０的１％。要求
ＮＥ５６４解调后，９脚输出ｆ０＝５ＭＨｚ的载波信号，１４脚输出ｆ\"＝１ｋＨｚ的调制信号。
元件参数设计如下：
Ｒ１
１０ｋ
Ｃ１４７０!１０!
Ｒ２３３
Ｃ２１是输入耦合电容，Ｒ２１，Ｃ２２组成差分放大器的输入偏置电路滤波器，可滤除ＦＭ信号中的杂波，其值与中心频率ｆ０及杂波的幅度有关。Ｒ２２（包括电位器ＲＰ２１）
图６
ＬＭ３８６
输入放大电路
电声技术２００７年第３１卷第７期&%$ＰａｒｔｓａｎｄＣｉｒｃｕｉｔ
Ｃ６
Ｃ８１００!
Ｒ３５ｋｆ\"
１２３４ＪＰ４
８７６５
输出
器件与电路
４７０!
＋５Ｖ
１００ｍＶ
输入
Ｃ５
Ｃ３１０!Ｃ７０．１!
Ｃ４
４７０!
ＬＳ
图８输入和输出波形
ＬＭ３８６
０．０４７!Ｒ４１０
响效果更好。
因电路功率较小，天线为简易天线，所以电路板上用作天线的两根导线在５ｃｍ的距离内进行语音的无线传输。当输入信号为１ｋＨｚ正弦波时，可以在低频放大末端用示波器观测到１ｋＨｚ的解调正弦波。若选用更好的功率放大电路，详细考虑供电模式、天线等细节，应能实现更远距离的清晰的话音发送与接收。
参考文献
图７输出放大电路
４
实验验证与结论
将调制解调部分制作成印刷板后进行调试，采用
两根５ｃｍ的导线作为简易天线，天线相距５ｃｍ，在解调部分的输出端解调出了正弦波。尝试增大差分放大器的输入偏置电路滤波器中的电容值，使输入的调频波上的寄生调幅得到改善，增大１４脚的外接电容，得到比较理想的波形如图８所示。
将音频信号作为调制电路的输入，能够听到较清晰的声音。把输入端接到传声器上，音量变小，音质没为了使声音更清晰、悦耳，抑制杂有影响，但噪声较大。
波、高频电流的影响，在６脚接一个０．１!Ｆ的电容，音
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［１］董在望．通信电路原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００２．［２］童诗白．模拟电子技术基础［Ｍ］．北京：高等教育出版社，
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及其应用［Ｊ］．计算机工程，２００５，３１（２４）：２０５－２０６．
［责任编辑］史丽丽［收稿日期］２００７－０３－１２
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总结
笔者采用ＡＤ７７３８芯片，完成了数据采集系统设
单片机在上电后完成初始化，等待来自主机的命令启动Ａ／Ｄ转换。当对采集通道完成一次扫描后，就会通知主机来取数据，然后判断是否停止采样，如果继续采样，进入下一次循环；否则进入等待状态。
计，实现了单片机和主控计算机之间的ＵＳＢ通信。电路结构简单、性能稳定、精度较高，适合于采集信号为低频信号、精度要求较高的工程中应用，具有良好的抗干扰能力。
参考文献
３．２ＵＳＢ驱动程序设计
ＵＳＢ驱动程序设计是在原厂商提供的驱动程序的基础上进行开发的，将原来传输的数据位从８ｂｉｔ提升为１６ｂｉｔ，使得系统数据传输更加优化。在ＵＳＢ级设备支持４种不同的传输模式：控制传输、中断传输、批量传输、同步传输。本系统采用的是批量传输用于发送或接收无结构数据，同时具有自动校正能力。
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应用程序利用ＶＣ＋＋开发。首先利用ＷＩＮ３２函数
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清，李迪，译．北京：电子工业出版社，２００４．
ＣｒｅａｔｅＦｉｌｅ（）得到ＵＳＢ句柄［５］，然后用ＲｅａｄＦｉｌｅ，ＷｒｉｔｅＦｉｌｅ进行数据传输。应用程序是数据采集系统的控制核心，其主要功能为：设置Ａ／Ｄ采样频率和采集通道、启动、停止Ａ／Ｄ转换、对ＵＳＢ接口进行管理、通过ＵＳＢ接口进行数据读写、对数据进行分析处理。
［５］高光天，张伦，冯新强，等．传感器与信号调理器件应用
技术［Ｍ］．北京：科学出版社，２００２．作者简介
杜兵团，硕士研究生，主要研究方向为信号与信息处理。
［责任编辑］史丽丽［收稿日期］２００７－０３－３１
%电声技术２００７年第３１卷第７期$#
