索尼黑科技--CXA1129N收音芯片

之前在《索尼SONY SRF-S84电路分析与打磨》一文中简单分析了索尼CXA1129N这枚神奇的芯片。神奇‬是因为它是专为超低压随身听设计的纯模拟收音芯片，支持中波调频双波段从高放到立体声解调的所有功能，耗电低‬，电池电压低至0.95V仍可以工作，超低中频二次变频省去了‬外围大‬中周或者陶瓷滤波器，内部设计有独特‬的镜像‬抑制措施‬ 移相‬混频‬ 有源低通‬‬滤波器‬和‬AFC， AGC等辅助功能等等。这枚‬芯片‬只‬在‬索尼‬自家‬的‬SRF系列‬收音机‬随身听‬使用‬，应该‬有‬专利‬保护‬从来‬没有‬授权‬过‬别家使用‬‬，而‬别家‬类似‬集成电路‬机型‬只能‬使用‬常规‬收音芯片‬的低电压‬版‬，例如‬TA8122F，TA8132F，TA2111F等‬，‬技术‬上的‬差距‬可见一斑‬。本文‬进一步‬谈谈‬该‬芯片‬的‬设计‬独到之处‬。

主要‬技术参数

电压：0.95V-4.5V

电流：FM 16mA; AM 14mA

FM一中频‬： 30Mhz

FM二中频‬： 150Khz

FM灵敏度‬： 10dBuV, S/N=30dB

FM选择性: 40dB

FM S/N: 60dB

FM THD: 0.1%

FM镜像抑制: 39dB

AM中频‬: 55Khz

AM灵敏度‬：10dBuV, S/N=6dB

AM选择性: 35dB

AM S/N: 50dB

AM THD: 0.3%

AM镜像抑制: 41dB

基本‬原理

该芯片还是基于超外差原理，为了追求外围电路极简，摒弃了传统中周或‬陶瓷‬滤波器，而传统中周滤波器属于高Q器件，是选择性的关键。因此为了满足同等的选择性指标‬要求，只能在芯片内部设计基于RC元件的电子滤波器，但是这种电子‬滤波器Q值往往很低不大于20，因此又引入了二次变频技术和低中频技术，这样才能达到选择性和镜像抑制要求，可以‬看出‬电路框架都是围绕这个设计‬思路展开的。而低中频技术又给脉冲计数鉴频提供了条件，而不用传统的正交鉴频器外围的陶瓷振子或者线圈了，性能上还更有优势。立体声解调还是锁相环原理，保留了传统的VCO振荡线圈和电容。

高放第一变频级

调频‬中波‬高放‬是‬彼此‬独立的‬，都‬受‬AGC控制‬实现‬大‬动态放大‬能力‬‬，控制信号‬取自‬第二变频‬输出‬。调频‬高放‬是‬共基‬共‬集‬级联‬可以‬提供‬约‬10dB增益‬。调频‬调谐‬为‬常见的‬两连‬，高放级‬输入‬调谐‬，一本振‬调谐‬。第一变频‬级‬为双‬‬平衡混频‬，具有‬更好的‬动态‬范围‬，更好的‬隔离‬本振‬干扰‬，避免‬噪声‬进入‬下一级‬。第一‬变频后‬的‬中频‬‬约为‬30Mhz，大大‬高于‬常规‬的10.7Mhz中频‬，这对于‬抑制‬镜像‬有‬好处‬，为‬第二次‬变频‬做‬准备‬。

第二变频级

调频‬第二变频级‬是‬该‬芯片‬的‬核心‬，它‬同时‬也是‬中波‬的变频级‬，为了‬克服‬‬低中频‬带来的‬‬镜像干扰‬问题‬‬，该‬级需要‬特殊‬技术‬手段‬‬‬。二‬本振‬频率‬为‬固定的‬57.1Mhz，由‬外围‬线圈调整‬‬实现‬。变频级‬‬由‬两个双‬平衡‬‬混频单元‬组成‬，变频‬增益‬可控‬，这点‬对于‬镜像‬抑制比‬指标‬很‬关键‬。‬二本振‬信号‬经过二分频计数‬后‬产生‬两个‬相差‬90度‬的‬信号‬分别‬送到‬两个‬单元‬，混频‬后‬的‬得到‬两个‬中频‬为‬155Khz调频‬中频‬或者‬55Khz的‬中波‬中频‬。‬‬

镜像抑制网络

镜像‬干扰‬是‬超外差‬特有‬的‬问题‬，干扰‬信号‬与‬本振‬或‬其‬谐波‬混频‬的‬和差‬信号‬如果正好‬‬落于‬中频‬通带‬，它‬也可以‬被‬‬解调，形成所谓‬假台‬；如果这时‬‬刚好有‬目标‬电台‬位于‬中频带‬，那么‬将‬形成‬同频干扰‬这是‬无法‬调和‬的‬问题‬。‬抑制镜像‬干扰‬最好‬‬在‬变频前‬通过‬调谐‬选频‬的‬手段‬将‬镜像‬频率‬抑制‬在高放‬‬通带‬之外‬，而‬1129N由于‬没有带宽‬很窄‬的输入‬‬选频‬网络，加上‬必须‬使用‬低‬中频‬，所以‬镜像‬问题‬更加‬突出‬，必须‬在二‬‬‬中频‬通道‬上加以‬抑制‬。‬‬

57.1Mhz的‬二‬本振‬信号‬被‬分为‬两路‬，一路‬正常‬相位‬另‬一路‬被‬移相‬90度‬，分别‬送入‬两个‬混频‬单元‬，混频后‬都‬得到‬150Khz中频‬，移相‬90度‬那‬路‬中频‬再‬被‬移相‬90度‬，然后‬再‬与‬另一路‬正常‬中频‬叠加‬，根据‬数学‬计算‬，镜像‬频率‬在‬叠加‬后‬正好‬互相‬抵消‬了，而‬正常‬频率‬不受‬影响‬。框图中‬PSN为‬四阶‬相移‬网络‬，由‬两个‬二阶‬滤波器‬组成‬，这两个‬滤波器‬的‬相位‬误差‬为‬90度‬时，镜像‬抑制比‬为‬40dB。FM LPF是‬由‬RC元件‬组成的‬9阶有源滤波器‬，截止‬频率‬为‬300Khz，幅频特性‬等效‬于‬级联‬的‬常规‬陶瓷滤波器‬，可以‬对‬邻频‬衰减‬40dB以上‬。

脉冲计数鉴频器

常见的‬鉴频器‬都是‬利用‬调频波‬幅频‬或者‬相频‬斜率‬不为‬0的‬原理‬解调‬信号‬，这个‬斜率‬对应的‬就是‬‬我们‬熟悉‬的‬S曲线‬的‬直线段‬部分‬。脉冲‬计数‬鉴频器是‬将‬调频波‬限幅‬后‬，通过‬微分电路‬‬和‬单稳态‬多谐振‬荡‬电路讲‬调频‬波‬‬‬转换成‬调频‬脉冲‬，由于‬调频波‬是‬疏密‬相间‬的，瞬态‬频率‬高‬的‬脉冲‬数量‬就‬多‬，反之‬就‬少‬，所以‬通过‬低通滤波器‬后‬瞬态‬脉冲‬数量‬相当于‬被‬记录‬下来‬并‬提取‬出‬它‬的‬直流‬分量‬，因此‬就‬得到‬了不同‬幅度‬的‬电平‬，电平‬高低‬起伏‬是‬跟随‬‬调制‬信号‬有‬规律‬变化‬的，也就‬完成了信号‬‬解调‬。脉冲‬计数‬解调‬动态‬范围‬大‬，线性度‬好‬，利于‬集成‬，但是‬中心‬频率‬做不高‬‬，所以‬非常‬‬适合‬1129N的‬低‬中频‬场合‬。

‬立体声解调

立体声‬解调‬是‬常规锁相环‬‬方式‬，不同的是‬，由于‬调频‬的‬中频‬只有‬150Khz, 立体声‬信号‬副载波‬为‬38Khz，这些‬信号及‬其‬谐波‬‬在‬解调‬器‬内容易‬发生‬各种‬差拍干扰‬，因此‬在‬解调器‬输入端‬插入‬了‬四阶低通滤波器‬避免‬干扰‬发生‬，使得‬解调‬指标‬等同于其他‬‬常规‬芯片‬的水平‬。在‬实际‬应用‬电路‬中‬，索尼‬用‬只一只‬562精密‬电容‬与‬线圈‬并联‬形成‬VCO振荡‬。

CXA1129N为90年代初的独家黑科技，它的诞生显著‬减小‬了‬PCB规模‬与‬体积‬，装备‬它‬的‬诸多‬机型‬例如‬S50/53, S83/84等均‬大为成功。

SONY ICF-SW1电路分析

SONY ICF-SW1简析

90年代东芝索尼三洋飞利浦等IC大厂的收音机芯片产品已经极其成熟和丰富，而且价格相对低廉，因此集成电路收音机也迎来了鼎盛时期，无论是国机还是洋机，各种机型层出不穷，尤其是洋机的高端机也大多诞生在这个时期。例如索尼数调全波段便携机型，就涌现了7600系列，SW55，77，07等高端机。SW1这台精美的迷你小机也是那个年代的产物，外形只比烟盒略大，可谓是最小巧的数调二次变频立体声全波段机，覆盖FM76-108Mhz，AM150-29999Khz以销售地不同而略微不同。该机有两个版本SW1S和SW1E，机器本身没区别，只是随机的附件不同而已，可以认为S是高配版E是乞丐版。高配版包括3V稳压电源，耳机和有源天线AN-101及放大器。该机体积虽小但是性能和使用体验并不差，是出差旅行，随身携带的好机。

机器虽小，但是操作性一点也不妥协，虽然没有飞梭，但是它的按键设计的间距足够，而且按键比较大，很容易操作。尤其是数字键带圆弧状的凸起，相比之下德生的按键就比较坚硬手感差多了。SW1使用了一只特制的椭圆形纸盆喇叭，喇叭网罩与操作区刚好是黄金分割比例，非常协调。机身侧面有天线远近程开关和线路输出接口，天线属于测拉型设计与SW55一样，机身右侧是音调开关，音量旋钮，立体声耳机插孔，外接3V DC口和手挽带。机身背面有一个小槽，挽带上的一个塑料片可以插入其中，这样就可以把机器倾斜放置来收听了。

索尼同时期的机器的电路构架基本是雷同的，SW1的收音部分基于三枚芯片分别是中放鉴频CX20111，立体声解码LA3335和功放BA5208AF，前两者是索尼很常用的，例如SW55等也都有使用。调频的电路比较简单，使用三联调谐，低噪声场效应高放管2SK238的输入和输出各有一联调谐，为的是或者最佳选频特性，尽可能的压制谐振点之外的杂散干扰，选频放大后的广播信号进入20111的第7脚进一步放大，芯片5脚为本振连，本振信号同时送入锁相环芯片用来调谐和稳频。中放通路有两只280K带宽的陶瓷滤波器用来选频，同时保证足够的音频带宽，早期的数调机中频带宽都略宽，其实可以适当减小例如230K，获得更好的选择性。鉴频移相由10.7M晶振实现，不存在谐振线圈失谐的问题。鉴频后的音频信号由芯片21脚输出, 经过有源LPF和缓冲级后进入LA3335作立体声解调， 3335是三洋的低压立体声解码方案，采用贴片封装，体积极小。立体声信号经过简单的音调处理电路后由BA5208AF完成功率放大。 BA5208AF是罗姆半导体的低压BTL 功率放大芯片，它在3V电源BTL模式下可以输出0.4W的功率，推动SW1的0.25W的喇叭非常合适。在插入耳机的时候，芯片工作在OTL双声道模式。

调幅部分采用高中频二次变频的设计，中长波和短波共用变频级以后的部分。磁棒感应的信号经过场管高放后通过‘中周’耦合进入变频级。在高放管的输入级，可以通过机身侧面的远近程开关衰减强信号，同时20111的19脚也可以输出AGC信号，经过差分放大后控制高放管增益避免强台阻塞。短波信号首先会经过带通滤波器，这里是不调谐的，因此只能将短波频段外的信号衰减，高放后的信号再进行滤波后进入第一混频级。第一混频采用了双场管平衡混频的设计，平衡混频有很好的动态范围，可以很好的抑制杂散信号和交互调干扰，使得第一中频更加纯净。第一本振由锁相环控制，带缓冲输出。中频信号为55.845的高中频，中频频率高于2倍的接收频率，这样的设计可以更好的抑制镜像。中频信号经过中周耦合和滤波器滤波后进入第二变频级，变频管为场管，但是没有设计平衡混频，二本振信号由晶振产生，非调谐。变频后的455二中频信号由场管2SK209放大再由5脚的3联滤波器滤波进入20111的14脚进行中放和检波。检波后的音频信号同样由21脚输出。顺便说一下与SW1配套的AN-101有源天线，它可以工作在中长波和短波频段，属于非调谐的宽带天线，是比较实用的。

SW1有少量的贴片电解，也同样难逃漏液的噩运。因此几乎每台都要打理更换电容，除此之外此机鲜见其他故障，声音洪亮温暖，接收能力强，非常值得拥有把玩。