近幾年，隨著(zhù)手機應用的多功能化以及MP3/MP4媒體播放器的普及，FM接收已經(jīng)成了必備的功能。有業(yè)內人士曾經(jīng)樂(lè )觀(guān)表示，到2008年，FM手機可以占到總量的40%以上，這樣大的終端市場(chǎng)勢必導致對FM接收芯片(FM Tuner)的需求也越來(lái)越大。而與此同時(shí)，伴隨著(zhù)集成電路設計和制造技術(shù)的快速發(fā)展，FM Tuner開(kāi)始從模塊化時(shí)代向SoC時(shí)代演進(jìn)。單芯片FM Tuner技術(shù)日臻完善，性能也相比于以前有了很大的提高，具備了高接收靈敏度，能夠支持單聲道(mono)和立體聲(stereo)切換，并且開(kāi)始支持無(wú)線(xiàn)數據服務(wù) (RDS)/無(wú)線(xiàn)廣播數據服務(wù)(RBDS)。

    RDA5800芯片是銳迪科微電子(RDA Micro)公司獨立開(kāi)發(fā)的一顆全集成CMOS FM Tuner芯片，具有高集成度、高性能、低成本、低功耗等方面的優(yōu)勢，是目前極具市場(chǎng)競爭優(yōu)勢的一款產(chǎn)品，受到業(yè)內專(zhuān)家和應用工程師的普遍關(guān)注。下面就來(lái)討論一下此款芯片的功能特性及設計技巧。

RDA5800芯片基本特性

    它采用中芯國際(SMIC)0.18微米 RF CMOS先進(jìn)工藝，射頻部分采用了低中頻結構，FM立體聲解碼則由數字DSP來(lái)實(shí)現，驅動(dòng)部分將語(yǔ)音功放集成到了芯片中，這些都有效地提高了芯片性能，降低了解決成本，并具有非常好的集成度。芯片采用4×4mm 24腳QFN封裝，內部集成了LDO和晶體振蕩電路，總的工作電流為16mA，具有自動(dòng)搜臺，柔軟靜音，重低音，噪聲抑制，直接驅動(dòng)耳塞等優(yōu)異的性能。

    RDA5800芯片的主要性能指標如表1所示。

RDA5800芯片工作原理

    RDA5800主要分成模擬和數字兩大部分。模擬部分包括支持所有FM頻段(76～108M Hz)的低噪聲放大器(LNA)、限幅器(Limiter)、正交鏡像抑制混頻器(MIXER)、可調增益放大器(PGA)、高精度模數轉換器(ADC)、高精度數模轉換器(DAC)、頻率合成器(Synthesizer)以及電源用的LDO。數字部分則包括了語(yǔ)音處理DSP以及數字接口。

表1：RDA5800芯片的主要性能指標

圖1：RDA5800系統原理圖

基本工作原理如下：

   天線(xiàn)接收到空中的FM信號，首先由LNA將信號進(jìn)行放大，并轉為差分輸出電壓，這可以有效抑制芯片內部及PCB板上的噪聲，提高接收靈敏度。在RDA5800芯片中，LNA支持單端輸入工作方式，只需要將另外一個(gè)輸入端接地即可，大大簡(jiǎn)化了普通射頻電路復雜而敏感的輸入匹配網(wǎng)絡(luò )。由于FM輸入端沒(méi)有SAW帶通濾波器，將有很多FM頻帶外的噪聲進(jìn)到芯片內部，限幅器檢測LNA輸出信號電壓幅度大小，當達到閾值后會(huì )自動(dòng)恒定，防止LNA因帶外噪聲飽和而產(chǎn)生非線(xiàn)性失真；混頻器將LNA輸出信號下變頻到低中頻，同時(shí)實(shí)現對鏡頻的抑制。低中頻既可以避免零中頻結構直流噪聲難以消除的難題，又減小了ADC的輸入信號帶寬；PGA將MIXER輸出的I、Q兩路正交中頻信號放大送給ADC，它的增益由DSP動(dòng)態(tài)控制，有效地降低了對ADC輸入動(dòng)態(tài)范圍的要求；ADC采用的是delta-sigma帶通過(guò)采樣結構，它具有高精度和低功耗的特點(diǎn)，并且對帶外噪聲有抑制，很適合處理中、低頻信號。ADC輸出既包括低頻的有效信號，也包括調制到高頻的噪聲，信號和噪聲都同時(shí)送給后面的DSP處理；DSP完成解調后，將語(yǔ)音信號分別送給左右聲道高精度DAC。DAC同時(shí)也是一個(gè)低通濾波器，對語(yǔ)音頻帶外的噪聲進(jìn)行衰減，然后將語(yǔ)音信號通過(guò)音量控制寄存器放大，最終通過(guò)芯片內部集成的功放送出。

   核心的FM解調和語(yǔ)音處理工作由語(yǔ)音處理DSP來(lái)完成，DSP首先對ADC送過(guò)來(lái)的數據通過(guò)數字濾波器(Digital Filter)降采樣和濾波，濾除調制高頻噪聲，恢復出低頻信號，然后將信號進(jìn)行解調(MPX Decoder)，完成單聲道和立體聲的切換，之后再加載上可調重低音功能和靜音功能。

   頻率合成器根據頻點(diǎn)設置，產(chǎn)生對應的正交本振信號送給MIXER，它的參考時(shí)鐘為32.768KHz，因為32K晶體在FM頻段內的高次諧波能量小。頻率合成器中的主要模塊壓控振蕩器(VCO)采用片上電感LC VCO結構，并且將環(huán)路濾波器都全集成到了芯片中；RDA5800內部集成了晶體振蕩電路，直接支持片外晶體，這些都大大減小了芯片外圍元件數量和PCB版圖面積，提高了可靠性，使本振信號具有很好的相位噪聲和調節靈活性。

    芯片內部集成了LDO為整個(gè)芯片供電，它有較高的電源電壓抑制比，保證了芯片在2.7～5.5V的電壓范圍內都可以正常工作。芯片支持普通電池直接供電，簡(jiǎn)化了芯片使用條件。

    RDA5800的接口支持兩線(xiàn)和三線(xiàn)，同時(shí)帶GPIO數字接口。編程簡(jiǎn)單，只需要寫(xiě)入頻點(diǎn)或者直接搜臺，芯片內部會(huì )自動(dòng)完成其他的換算工作。

RDA5800的應用

基于RDA5800應用系統原理圖，圖2為RDA5800的應用方案：

圖2：RDA5800應用方案

    J1是普通的耳塞，天線(xiàn)就是耳塞的接地線(xiàn)，L3和C3構成LC諧振腔，提供直流接地的情況下不衰減FM信號。R1為數字接口的上拉電阻；C6為電源濾波電容，實(shí)際PCB布板使用中應盡量靠近芯片，C4和C5是隔直耦合電容，同時(shí)和耳塞的特征電阻構成了一個(gè)RC高通濾波器，有濾除低頻噪聲的效果。由于重低音可調，可以通過(guò)預加重，C4和C5電容可以用更小值電容代替，衰減掉的信號可以用可以大大節省PCB板面積。

圖3：RDA5800的評估板

    圖3是RDA5800的評估板，相比較于傳統的FM芯片外圍需要20多個(gè)元件和11×11mm的PCB板面積，RDA5800的優(yōu)勢是很明顯的：PCB面積只有6×6mm,外圍的元器件數量小于10。

    RDA5800具有簡(jiǎn)單易用、高性?xún)r(jià)比的特點(diǎn)，是FM SoC 時(shí)代的標志性產(chǎn)品，適用于各類(lèi)具有收音機功能的便攜式產(chǎn)品，主要包括：移動(dòng)電話(huà)、筆記本電腦、MP3/MP4媒體播放器、PDA、獨立式調頻收音機、無(wú)線(xiàn)耳機等。