TA7358P 제특성

[라디오]

TA7358AP 의 동작 특성 측정

JH5ESM, Cosy MUTO

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1. 머릿말

　이전 JARL 카가와(香川)의 제작 기술 강습회에서, 「TA7358AP」를 이용한 다이렉트 컨버젼 수신기를 제작했습니다.
　이 IC는 FM라디오의 프론트 엔드용 IC로, 베이스 접지의 RF증폭, 길버트·셀의 믹서 및 국발회로가 내장되고 있어 NE/SA612와 아주 닮은 구성으로 되어 있습니다. SIP 9 핀으로, 1개 100엔 정도로 입수할 수 있습니다 (예를 들면 사토 전기).
　이 IC는 상기 DC수신기외, 7N3WVM みのわ씨의 싱글슈퍼 TRX(7MHz/10MHz)에서도 이용되고 있습니다.

　데이터 시트는 토시바의 Web에서 PDF 파일로 취득할 수 있습니다만, 이 내용으로부터 판단할 수 있는 것은

• RF단의 입력 impedance가 57[Ω]로, 이것으로 예상되는 트랜지스터의 g_m는 약 17.5[mS]인 점.
  다만, 1번 핀의 직류 바이어스와 그 내부 회로로부터 계산되는 값은, Z_in=32.5 [Ω], g_m=30.7 [mS]이다.
• 믹서단의 입력 impedance가 약 2.7[kΩ]인 점.
• 믹서단의 출력에는 클램프용 다이오드가 접속되고 있어, 리미터 작용을 가지는 점.
• 국발부는 콜피츠 발진 회로용의 콘덴서를 내장하고 있는 점.

에 한정됩니다.

　이외의 특성, 예를 들면 입출력 특성이나 믹서단 변환 컨덕턴스에 대해서는 데이터가 없기 때문에, 그러한 값의 취득을 목적으로 실험을 실시했습니다.

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2. 믹서단의 특성 평가

　우선 믹서단의 입출력 특성과 변환 이득을 평가했습니다.
　여기에서는 다이렉트 전환을 상정해 오디오 대역으로 변환하는 것으로 하여, 믹서 출력은 단순하게 저항 부하로 했습니다. 그림 1에 평가 회로를 나타냅니다.

　부하 저항 R_L에는 병렬에 캐패시터 C_L를 접속해, 변환시의 고주파 성분 출력을 바이패스하고 있습니다. R_L급 C_L의 편성은 표 1과 같이 설정했습니다.

　국발은 콜피츠 회로의 변형으로, 약 10[MHz]를 발진하도록 정수를 정하고 있습니다(실측치는 약 10.19[MHz]).

그림 1　 믹서부의 평가 회로

표 1　 부하 저항 및 LPF 캐패시터

RL [kΩ]	1.0	2.2	4.7	10	20
CL [μF]	0.01	0.01	0.01	0.001	0.001

　실험은 TA7358AP의 4번 핀에 펑션 제네레이터(エヌエフ WF1946)의 신호를 입력해, 6번 핀의 복조 출력을 전자전압계 및 오실로스코프(oscilloscope)로 모니터하여 실시했습니다. 복조 출력은 약 1[kHz]가 되도록 RF 입력주파수를 조정하고 있습니다.

　그림2에 실측한 입출력 특성을,

그림 2　 믹서 입출력 특성

또 그 결과로부터 계산한 변환 이득을 그림3에 나타냅니다.

그림 3　 믹서 변환 이득

   RF입력전압이 낮은 곳으로 변환 이득이 조금 상승하고 있는 것처럼 보입니다만,

이것은 노이즈에 의한 요란입니다.
　변환 이득은 R_L＜10 [kΩ]의 범위에서 부하 저항에 비례하고 있는 것을 알 수 있습니다. 이 결과로부터 계산한 변환 컨덕턴스는 0.25[mS]로 .

　또, 1[dB]억압점으로 평가한 최대허용입력은 ―25[dBV] (56[mVrms] = 79.2[mVp-p])인 것도 밝혀졌습니다.
　이 부근으로부터, 오실로스코프(oscilloscope)로 관측하고 있는 출력 파형에도 일그러짐이 나와 있는 것을 확인할 수 있었습니다.
　이 최대허용입력은, 이미터 저항이 없는 길버트·셀의 입출력 특성에 대해, 출력 전류가 거의 포화하는 입력전압에 상당합니다.

　R_L=20 [kΩ]에서는, 회로가 잘 동작하고 있지 않는 것을 압니다.

　6번 핀의 직류 전류는 실측치로 0.03[mA]였으므로, 20[kΩ]의 부하 저항에서의 직류 전압강하는 0.6[V]가 됩니다. TA7358AP의 내부 회로에서는, 9번 핀과 6번 핀과의 사이에 다이오드 리미터가 들어가 있습니다. 따라서, R_L=20 [kΩ]에서는 이 리미터가 동작하고 있는 것이라고 생각됩니다(Thanks 코마츠씨).

　6번 핀의 직류 부하 저항은, 다이오드 리미터가 동작하지 않을 것 같은 값으로 설정하지 않으면 안됩니다.

　TA7358AP는 개체차이가 상당히 있는 것 같므로, 컷&트라이가 필요하다고 생각됩니다(Thanks 코마츠小松씨).
　먼저 소개한 みのわ씨의 트랜시버에서도 이 IC가 복조에 이용되고 있습니다만, 그곳에서는 직류 부하 저항은 15[kΩ]로 설정되어 있고 . 이 값은, 6번 핀의 직류 전류가 0.03[mA]이면 리미터가 동작하기 전의 설정이라고 말할 수 있습니다.

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3. RF단의 특성 평가

　RF단의 평가 회로를 그림 4에 나타냅니다.
　실험은 10MHz의 고주파 신호를 입력해, 3번 핀의 고주파 전압(p-p치)을 오실로스코프(oscilloscope)로 관측하는 것으로써 실시했습니다.
　3번 핀의 공진회로는 10MHz보다 높은 공진 주파수가 됩니다만, 여기에는 오실로스코프(oscilloscope)의 프로브를 접속하므로 그 입력 용량을 고려하고 있습니다.

그림 4　RF부의 평가 회로

　실험 결과를 그림 5에 나타냅니다. RF 입력전압은, 50[Ω]종단치의 값인 것에 주의해 주세요.
　입력 전압의 낮은 곳으로 이득이 상승하고 있는 것처럼 보입니다만, 실제는 노이즈에 의한 요란입니다.
　이것으로, 36.3[dB]의 이득을 얻을 수 있는 것을 알 수 있습니다.
　직류 바이어스 조건으로부터 추정되는 입력 impedance는 32.5[Ω]이기 때문에,

   실제의 입력 전압은 펑션 제네레이터 출력 설정치(50[Ω]종단치)보다 2.1[dB]낮아집니다.
　따라서, 실제의 이득은 38.4[dB]가 됩니다.

　믹서단의 입력 impedance를 데이터시트대로 2.7[kΩ]와 가정해 g_m를 역산하면, 30.8[mS]가 되어  직류 바이어스 조건으로부터 추정한 값과 보기좋게 일치합니다.

　1[dB]억압점으로 평가한 허용 입력은 약 -37[dBV] (14.1[mVrms]=20[mVp])이며, 소신호 증폭 회로의 기본 특성에 잘 합치해 있습니다.

그림 5　RF부 입출력 특성

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4. 통계

　이상의 실험 결과를 종합 하면, HF대에서의 사용을 전제로 해서 다음과 같은 결론을 얻을 수 있습니다.

• RF단
  • g_m는 약 30[mS]
  • 허용 입력은 약-37[dBV] (14.1[mVrms])
    
    
• 믹서단
  • 변환 컨덕턴스 g_c는 0.25[mS]
  • 출력 단자 부하 저항은 10[kΩ]이하가 바람직하다
  • 허용 입력은 약-25[dBV] (56[mVrms])
    
    
• 종합
  • RF단을 풀 게인으로 동작시켰을 경우(2.7[kΩ]부하 impedance), 허용 입력은 ―62[dBV]=58[dB& amp; amp; amp; mu;]
    

　실제로 HF대 프론트엔드로 이 IC를 사용하는 경우에는, 불요 대역의 제거는 RF단 이전에 실시해,

RF단의 부하 공진 회로는 Q댐프와 탭 다운으로 저임피던스화할 필요가 있습니다.

　이 실험 결과가, TA7358AP를 사용할 때 참고가 되면 다행입니다.

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[라디오]

http://homepage3.nifty.com/jh5esm/experiments/TA7358AP_j.html