NJW2307 FM 変調／復調 IC ■ 概 要 ■ 外 形 NJW2307 は、3.8V から動作する全二重通信に最適な音声信号用 FM 変調／復調 IC です。 音声信号の他 データーパルスなどにも使用可能です。 パラレルインターフェースによって、キャリア周波数(2.3MHz/2.8MHz)の 設定および FM 変調ブロックおよび FM 復調ブロックを独立してパワー ダウン制御することが可能です。また、基準信号 4MHz(標準)を調整する ことでキャリア周波数の微調整も可能です。 FM 変調/復調回路は、VCO、PLL および AFC(Auto Frequency Calibration)機能を内蔵していますので、無調整化を実現します。 NJW2307VC3 ■ アプリケーション インターホン，給湯器リモコン(音声)，無線/有線の各種通信機器 ■ 特 徴 ● 低消費電流(V+=5V) ● ● ● ● ● ● 変調時 復調時 パワーダウン時 低電圧動作 3.8∼5.5V 周波数偏差 (AF_IN = 0.5Vpp) 変調(FM)出力レベル 復調(AF)出力レベル (fdev= ±15kHz) BiCMOS 構造 外形 SSOP20-C3 ： 9mA (標準) ： 9.5mA (標準) ： 1uA (最大) ：±15kHz (標準) ： 1Vpp (標準) ： 0.5Vpp (標準) ■ ブロック図 GND1 1 FIL1 2 AF_OUT 3 LD2 4 V+ 5 LD1 6 OSC 7 FREF 8 LDCAP2 9 AF_IN 10 Ver.2015-03-19 +6dB Amp. VCO PFD + CP Limit Amp. Lock Detector RF Amp. Lock Detector -6dB Amp. LDCAP1 19 FM_DEC 18 FM_IN 17 DEM_SW 16 MOD_SW 15 CH_SEL 14 BIAS 13 GND2 12 FM_OUT 11 FIL2 MOD/DEM Control Calibration Divider 20 CHANNEL Control PFD + CP Divider VCO Sine Converter Driver Amp. -1- NJW2307 ■ 真理値表 ● キャリア(搬送波周波数)切替 BIAS CH_SEL 変調回路 復調回路 H L 2.8MHz 2.3MHz H H 2.3MHz 2.8MHz ※ H = VSW1 or VBIAS，L = VSW2 ※ CH_SEL の切替は、回路停止状態(パワーダウン)時に設定してください ● FM 変調/復調回路動作切替 条件：測定回路図 1 MOD_SW DEM_SW 変調回路 復調回路 発振回路 L L OFF OFF OFF L H OFF ON ON H L ON OFF ON H H ON ON ON ※ON：回路動作状態(パワーオン) ※OFF：回路停止状態(パワーダウン) ※MOD_SW および DEM_SW は、V+が推奨動作電圧範囲となってから設定してください ● 回路停止/動作時の端子状態 条件:測定回路図 1 端子番号 端子名 1 2 3 GND1 FIL1 AF_OUT 回路停止状態 (パワーダウン) Hi-Z Hi-Z 4 LD2 V+ 5 V+ V+ 6 LD1 V+ 7 8 9 OSC FREF LDCAP2 V+ Hi-Z GND 10 AF_IN Hi-Z 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 FIL2 FM_OUT GND2 BIAS CH_SEL MOD_SW DEM_SW FM_IN FMDEC LDCAP1 Hi-Z Hi-Z GND 回路動作状態 + PLL Unlock : V PLL Lock : GND V+ + PLL Unlock : V PLL Lock : GND PLL Unlock : Hi-Z PLL Lock : 1.8V V+ - 1.2V V+ - 1.0V V+ - 1.0V - ※Hi-Z は、3MΩ 以上となります。ただし、AF_OUT 端子のみ標準 34kΩ です -2- Ver.2015-03-19 NJW2307 ■ 絶対最大定格 (Ta = 25°C) 項 目 記号 電 入 源 力 電 電 圧 圧 V+ V IN 消 費 電 力 PD 動 作 温 度 範 囲 Topr 保 存 温 度 範 囲 Tstg (※)114.3x76.2x1.6mm(FR-4)で EIJ/JEDEC 準拠による 定 格 単 位 6 - 0.3 ∼ 6 890 (2 層基板実装時 ※) 1200 (4 層基板実装時 ※) - 40 ∼ + 85 - 50 ∼ + 125 V V mW °C °C ■ 推奨動作電圧範囲 指定なき場合には Ta = 25°C 項 電 目 源 記 号 電 圧 条 件 V+ 制御入力端子 H レベル電圧 VSW 1 制御入力端子 L レベル電圧 VSW 2 BIAS 端 子 H レ ベ ル 電 圧 VBIAS MOD_SW, DEM_SW, CH_SEL 端子 MOD_SW, DEM_SW, CH_SEL 端子 BIAS 端子 最小 標準 最大 単位 3.8 5.0 5.5 V 0.75 × V+ - 5.5 V 0 - 0.25 × V+ V V+ - 0.6 - 5.5 V 最小 標準 最大 単位 3 4 5 MHz 1.4 V+ - Vpp - 50 - % ■ 基準信号推奨外部入力範囲 指定なき場合には Ta = 25°C 項 目 記 号 入 力 可 能 周 波 数 F F RE F 入 囲 V F RE F 入力デューティー比 DUTY 力 電 圧 範 条 件 FFREF=4MHz V+/2 バイアス FFREF=4MHz V+/2 バイアス ■ 電気的特性 指定なき場合には Ta = 25°C, V+ = 5.0V, FFREF = 4.0MHz, VFREF = 2.5V(DC) + 5Vpp(AC), VFMIN = 1Vpp, fdev = ±15kHz, fmod = 1kHz, FAFIN = 1kHz, VAFIN = 0.5Vpp, FM_OUT = 10kΩ, AF_OUT = 10kΩ, MOD_SW = H or L , DEM_SW = H or L , BIAS = H , CH_SEL = H or L 消費電流特性 (測定回路１) 項 目 記 号 パワーダウン時消費電流 IPD 変調動作時消費電流 I M OD 復調動作時消費電流 ID E M O D 変復調動作時消費電流 I M OD E M Ver.2015-03-19 条 件 MOD_SW = L,DEM_SW = L, 無信号時 MOD_SW = H, DEM_SW = L, 無信号時 MOD_SW = L, DEM_SW = H, 無信号時 MOD_SW = H, DEM_SW = H, 無信号時 最小 標準 最大 単位 - 0.1 1 uA - 9 12 mA - 9.5 12.5 mA - 18 22 mA -3- NJW2307 端子特性 (測定回路１) 項 目 記 号 条 件 最小 標準 最大 単位 0.75 × V+ - 5.5 V LD 出力端子 H レベル電圧 VLDH PLL Unlock 時 LD 出力端子 L レベル電圧 ILDL PLL Lock 時 0 - 0.25 × V+ V 制 御 端 子 入 力 電 流 I IN MOD_SW, DEM_SW, BIAS, CH_SEL 端子 -1 0 1 uA 最小 標準 最大 単位 2.28 2.30 2.32 MHz 2.78 2.80 2.82 MHz 0.75 1 1.25 Vpp - 90 - mVpp - 5 - mVpp ±11 ±15 ±19 kHz 29 40 - dB -3 -2 1 dB 3 - - Vpp 7.5 10 12.5 kΩ -3 -2 1 dB - 1 1.6 msec 変調回路特性 (測定回路１) 項 目 記 号 キャリア出力レベル キャリア出力高調波レベル１ キャリア出力高調波レベル２ 変 変 調 調 S 度 / OUT1 N MOD_SN MOD_SW = H A F _ IN 下限入力周波数 FAF IN A F _ IN 最大入力レベル VAF IN AF_IN 端子インピーダンス ZAF IN F M _ O U T 端 子 負荷 能力 Z FM 変調回路(LD1)PLL ロック時間 -4- 件 MOD_SW = H, CH_SEL =H, 無信号時 MOD_SW = H, CH_SEL = L, FFM OUT2 無信号時 MOD_SW = H, VFM OUT1 無信号時 MOD_SW = H, AF_IN 無信号時, P HW 1 2次高調波 MOD_SW = H, AF_IN 無信号時, P HW 2 3次高調波 MOD_SW = H, FD EV VAFIN = 0.5Vpp キ ャ リ ア 出 力 周 波 数 1 F FM キャリア出力周波数 2 条 OUT TLD1 MOD_SW = H, FAFIN = 300Hz, FAFIN = 1kHz ⇒ 300Hz 偏差 MOD_SW = H, 変調度特性が 線形領域から 3dB 低下する VAFIN MOD_SW = H MOD_SW = H, FM_OUT 負荷 = 10kΩ ⇒ 1kΩ 偏差 MOD_SW = H, 測定回路 3 Ver.2015-03-19 NJW2307 復調回路特性 (測定回路 2) 項 目 記 号 条 件 最小 標準 最大 単位 -3 -2 1 dB AF_OUT 上限出力周波数 FAF OUT DEM_SW = H, fmod = 1kHz ⇒ 5kHz 偏差 復 VAF OUT DEM_SW = H 0.37 0.5 0.63 Vpp 30 40 - dB 調 レ ベ ル 復 調 S / N 1 SN1 DEM_SW = H 復 調 S / N 2 SN2 DEM_SW = H, VFM IN = 2.0mVpp - 12 - dB 歪 THD DEM_SW = H - 1 - % DEM_SW = H - 10 - kΩ -3 -2 1 dB - 1 - msec 最小 標準 最大 単位 - 4 - MHz - -5 - kΩ - 0.1 1.6 msec - 50 - usec 全 高 調 波 FM_IN 端子インピーダンス Z FM A F _ OU T 端子負荷能力 ZAF 復調回路(LD2)PLL ロック時間 IN OUT TLD2 MOD_SW = H, AF_OUT 負荷 = 10kΩ ⇒ 1kΩ 偏差 MOD_SW = H 発振回路特性 (測定回路 3) 項 目 記 号 発振可能周波数範囲 負 性 抵 F OS C 抗 -R 発 振 開 始 時 間 T OS C S 1 発 振 検 知 時 間 T OS C S 2 Ver.2015-03-19 条 件 OSC-GND = 47pF FREF-GND = 47pF OSC-FREF = 510kΩ OSC-GND = 47pF FREF-GND = 47pF OSC-FREF = 510kΩ OSC-GND = 47pF FREF-GND = 47pF OSC-FREF = 510kΩ OSC-GND = 47pF FREF-GND = 47pF OSC-FREF = 510kΩ -5- NJW2307 ■ 測定回路図 本回路図は、前ページの｢電気的特性｣および「特性例」を測定する為の測定回路図です。 測定回路１：標準回路 Loop Filter 680p 1k AF_OUT 68n 10u 10k 1 20 2 +6dB Amp. 3 VCO Limit Amp. 5 17 MOD/DEM Control 16 Calibration 300k Lock Detector 6 LD1 7 FREF (4MHz) 15 CHANNEL Control PFD + CP Divider 1u AF_IN 0.1u FM_IN H V+ L H L H L 14 Divider 8 10n 0.1u 50 300k V+ RF Amp. 18 Lock Detector 4 LD2 19 PFD + CP 1000p 13 -6dB Amp. 9 Sine Converter VCO Driver Amp. 12 0.1u FM_OUT 10k 10 11 1u Loop Filter 200 47u 測定回路２：FM 復調特性測定回路 fc= 2π 3 1 Hz RaRbRcCaCbCc Rc 11k Rb 110k Ca 4.7n Ra 33k NJM2741 Audio Analyzer Agilent 8903B 47n Cc 10n Cb 680p 6.8k Input impedance=100kΩ LPF=30kHz Loop Filter 680p 1 68n 2 20 1000p 0.1u 1k 3 AF_OUT 4 LD2 +6dB Amp. VCO PFD + CP Limit Amp. Lock Detector 5 19 0.1u 18 17 MOD/DEM Control 300k V+ RF Amp. 16 Calibration 300k 6 LD1 7 FREF (4MHz) Lock Detector Divider 15 CHANNEL Control PFD + CP 9 H V+ L H L H L 14 Divider 8 10n FM_IN 50 13 -6dB Amp. VCO Sine Converter Driver Amp. 12 0.1u FM_OUT 10k 1u AF_IN 10 11 1u Loop Filter 200 47u -6- Ver.2015-03-19 NJW2307 測定回路３：発振特性測定回路 Loop Filter 680p 1k AF_OUT 68n 10u 10k 1 2 3 4 LD2 20 +6dB Amp. VCO PFD + CP 19 Limit Amp. 18 Lock Detector 17 MOD/DEM Control 5 16 Calibration 300k 6 LD1 7 FREF (4MHz) Lock Detector Divider 15 CHANNEL Control PFD + CP 1u AF_IN 9 0.1u FM_IN H V+ L H L H L 14 Divider 8 10n 0.1u 50 300k V+ RF Amp. 1000p 13 -6dB Amp. VCO Sine Converter Driver Amp. 12 0.1u FM_OUT 10k 10 11 1u Loop Filter 200 47u Ver.2015-03-19 -7- NJW2307 ■ 等価回路 (Ta = 25℃ , V+ = 5V , 無信号時 ) 端子 端子名 内部等価回路 端子電圧 備考 1 GND1 -- -- 復調回路の GND 端子です。 -- 復調 PLL ループフィルタ接 続端子です。 接続するフィルタのカット オフ周波数(fc)で、復調で きる上限周波数を設定でき ます。 AF_OUT の半分の振幅が現れ ます。 5 2 FIL1 2 1 5 3 AF_OUT 300 -- 3 復調信号の出力端子です。 FIL1 の 2 倍の振幅が出力さ れます。 1 100 4 4 LD2 復調 PLL ロック検出端子で す。 + Unlock ： V ｵ ｰ ﾌ ﾟ ﾝ ﾄ ﾞ ﾚ ｲﾝ構造のため Lock：GND 4pin-V+ 間に高抵抗を挿入 してご使用ください。 1 5 5 V+ V+ 1 電源端子です。 13 100 6 6 LD1 13 -8- 変調 PLL ロック検出端子で + す。 Unlock ： V ｵ ｰ ﾌ ﾟ ﾝ ﾄ ﾞ ﾚ ｲﾝ構造のため Lock：GND 6pin-V+ 間に高抵抗を挿入 してご使用ください。 Ver.2015-03-19 NJW2307 端子 端子名 内部等価回路 端子電圧 備考 -- 発振回路構成用端子です。 7pin-8pin 間に発振子を接 続することで、基準周波数 の発振回路を構成できま す。 -- 基準周波数入力端子です。 基準周波数を外部より入力 される際は入力端子として ご使用ください。 また、7pin-8pin 間に発振 子を接続することで、基準 周波数の発振回路を構成で きます。 -- ロック検出容量接続端子で す。 9pin-GND 間に容量を接続す ることで、変調用 PLL のロ ック検出が安定します。 5 7 OSC 300 7 13 5 8 FREF 300 8 13 5 9 LDCAP2 600 9 13 5 10 AF_IN 10k 10 5k Lock:1.8V 音声入力端子です。 Unlock: Hi-Z 13 5 11 FIL2 11 -- 変調 PLL ループフィルタ接 続端子です。接続するフィ ルタのカットオフ周波数 (fc)で、変調できる下限周 波数を設定できます。 13 Ver.2015-03-19 -9- NJW2307 端子 端子名 内部等価回路 端子電圧 備考 V+ - 1.2V FM 変調信号出力端子です。 2.3MHz 帯および 2.8MHz 帯 のキャリアを 10pin の振幅 に応じた周波数偏移で出力 します。 5 12 FM_OUT 100 12 13 13 GND2 -- -- 変調回路 GND 端子です。 -- バイアス入力端子です。 常時 H レベルに設定してく ださい。 -- 15pin はキャリア周波数選 択端子です。 FM 変調/復調のキャリア周 波数を切替できます。 16pin は変調回路動作切替 端子で、17pin は復調回路 動作切替端子です。 L レベル：回路停止 H レベル：回路動作 5 14 BIAS 300 14 13 5 15 16 17 CH_SEL MOD_SW DEM_SW 300 15 16 17 13 5 10k 18 19 FM_IN FM_DEC 18 V+ - 1.0V 19 18pin は FM 変調信号入力端 子です。 19pin は FM 変調信号入力の デカップリング端子です。 内部バイアスが加わってい るので容量を介し FM 変調 信号を入力してくだい。 10k 1 5 20 LDCAP1 300 20 -- ロック検出容量接続端子で す。 20pin-GND 間に容量を接続 することで、復調用 PLL の ロック検出が安定します。 1 - 10 - Ver.2015-03-19 NJW2307 ■ 評価ボード 性能評価用ボードを用意しております。NJW2307 の各種性能評価にお使い頂けます。 尚、本ボードはパターンレイアウト、部品レイアウトを推奨するものではありません。 また、回路定数は電気的特性の測定条件に準じています。 測定条件が異なる場合は、回路定数の見直しが必要です。 回路図 1 C1 C2 R1 2 C3 AF_OUT 20 3 +6dB Amp. VCO PFD + CP Limit Amp. RF Amp. 19 18 C11 C10 C9 FM_IN R8 R2 4 LD2 V+ Lock Detector 17 MOD/DEM Control R3 C14 C13 C12 5 16 Calibration R4 6 LD1 7 FREF R5 C4 AF_IN C5 Lock Detector Divider 15 CHANNEL Control PFD + CP MOD SW CH SW 14 Divider 8 9 V+ DEM SW 13 -6dB Amp. VCO Sine Converter Driver Amp. 12 C8 FM_OUT R7 10 11 C6 R6 C7 部品リスト 項目 コンデンサ コンデンサ コンデンサ コンデンサ コンデンサ コンデンサ コンデンサ コンデンサ コンデンサ コンデンサ コンデンサ コンデンサ コンデンサ コンデンサ Ver.2015-03-19 回路図番号 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 C12 C13 C14 定数 680pF 68nF 10uF 10nF 1uF 1uF 47uF 0.1uF 0.1uF 0.1uF 1000pF 0.1uF 1uF 10uF 項目 抵抗 抵抗 抵抗 抵抗 抵抗 抵抗 抵抗 抵抗 回路図番号 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 定数 1kΩ 10kΩ 300kΩ 300kΩ 0Ω 200Ω 10kΩ 50Ω IC IC1 NJW2307VC3 - 11 - NJW2307 基板レイアウト図 部品面 C3 R2 C1 R1 R8 C9 C2 R3 R4 R5 C10 C11 IC1 C4 C6 R6 C8 R7 C7 C5 裏面 C14 C12 C13 - 12 - Ver.2015-03-19 NJW2307 ■ 特性例 指定なき場合には Ta = 25°C, V+ = 5.0V, FFREF = 4.0MHz, VFREF = 2.5V(DC) + 5Vpp(AC), VFMIN = 1Vpp, fdev = ±15kHz, fmod = 1kHz, FAFIN = 1kHz, VAFIN = 0.5Vpp, FM_OUT = 10kΩ, AF_OUT = 10kΩ, 測定回路１ MOD_SW = H or L , DEM_SW = H or L , BIAS = H , CH_SEL = H or L 制御入力端子電圧 − 電源電圧 ( H / L レベル) BIAS端子電圧 − 電源電圧 ( H レベル) 6 BIAS端子Hレベル電圧 VBIAS ( V ) 制御入力端子レベル電圧 VSW 1/2 ( V ) 6 H レベル範囲 4 2 L レベル範囲 0 H レベル範囲 4 2 0 3 4 5 6 3 4 電源電圧 V+ ( V ) パワーダウン時消費電流 − 電源電圧 ( 周囲温度可変 ) 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 Ta= 85°C 0.0 25°C -40°C 3 4 電源電圧 5 V+ (V) 6 パワーダウン時消費電流 IPD ( uA ) パワーダウン時消費電流 IPD ( uA ) 6 パワーダウン時消費電流 − 周囲温度 ( 電源電圧可変 ) 1.0 Ver.2015-03-19 5 電源電圧 V+ ( V ) V+= 5.5V 0.8 5.0V 0.6 3.8V 0.4 0.2 0.0 -50 0 50 100 周囲温度 Ta ( °C ) - 13 - NJW2307 変調動作時消費電流 − 電源電圧 ( 周囲温度可変 ) 変調動作時消費電流 − 周囲温度 ( 電源電圧可変 ) 12 10 Ta= 85°C 25°C -40°C 8 変調動作時消費電流 IMOD ( mA ) 変調動作時消費電流 IMOD ( mA ) 12 3 4 5 3.8V -50 0 50 100 電源電圧 V+ ( V ) 周囲温度 Ta ( °C ) 復調動作時消費電流 − 電源電圧 ( 周囲温度可変 ) 復調動作時消費電流 − 周囲温度 ( 電源電圧可変 ) 12 Ta = 25°C 85°C -40°C 10 8 復調動作時消費電流 IDEMOD ( mA ) 復調動作時消費電流 IDEMOD ( mA ) 5.0V 8 6 12 V+= 5.5V 10 5.0V 8 3.8V 6 6 3 4 5 -50 6 0 50 100 電源電圧 V+ ( V ) 周囲温度 Ta ( °C ) 変復調動作時消費電流 − 電源電圧 ( 周囲温度可変 ) 変復調動作時消費電流 − 周囲温度 ( 電源電圧可変 ) 22 20 Ta= 25°C 85°C -40°C 18 16 14 12 変復調動作時消費電流 IMODEM ( mA ) 22 変復調動作時消費電流 IMODEM ( mA ) V+= 5.5V 6 6 20 V+= 5.5V 18 5.0V 3.8V 16 14 12 10 10 3 4 5 電源電圧 V+ ( V ) - 14 - 10 6 -50 0 50 100 周囲温度 Ta ( °C ) Ver.2015-03-19 NJW2307 キャリア出力レベル − 電源電圧 ( 周囲温度可変 ) キャリア出力レベル − 周囲温度 ( 電源電圧可変 ) 1.4 1.2 Ta= 85°C 1.0 25°C 0.8 -40°C キャリア出力レベル VFMOUT ( V ) キャリア出力レベル VFMOUT ( V ) 1.4 V+= 3.8V 5.0V 5.5V 1.0 0.8 0.6 0.6 3 4 5 -50 6 100 キャリア出力高調波レベル − 電源電圧 ( 周囲温度可変 ) キャリア出力高調波レベル − 周囲温度 ( 電源電圧可変 ) 50 Ta= 85°C 25 25°C -40°C キャリア出力高調波レベル PHW 1 ( mV ) 100 0 75 50 V+= 3.8V 25 5.0V 5.5V 0 3 4 5 6 -50 電源電圧 V+ ( V ) 50 100 変調度 − 周囲温度 ( 電源電圧可変 ) 20 18 18 Ta= 85°C 25°C -40°C 13 10 変調度 FDEV ( ± kHz ) 20 15 0 周囲温度 Ta ( °C ) 変調度 − 電源電圧 ( 周囲温度可変 ) 変調度 FDEV ( ± kHz ) 50 周囲温度 Ta ( °C ) 75 V+= 5.5V 15 5.0V 13 3.8V 10 3 4 5 電源電圧 V+ ( V ) Ver.2015-03-19 0 電源電圧 V+ ( V ) 100 キャリア出力高調波レベル PHW 1 ( mV ) 1.2 6 -50 0 50 100 周囲温度 Ta ( °C ) - 15 - NJW2307 復調出力レベル − 電源電圧 ( 周囲温度可変 ) 復調出力レベル − 周囲温度 ( 電源電圧可変 ) V+= 3.8V 0.9 復調出力レベル VAFOUT ( Vpp ) 復調出力レベル VAFOUT ( Vpp ) 0.9 0.7 Ta= 85°C 0.5 25°C -40°C 0.3 0.7 5.0V 5.5V 0.5 0.3 3 4 5 6 -50 0 電源電圧 V+ ( V ) 50 100 周囲温度 Ta ( °C ) 復調 S+N,N,THD − FM IN入力レベル 10 60 50 -10 40 -20 30 -30 20 N -40 復調 THD ( % ) 復調 S+N,N ( dB ) S+N 0 10 THD -50 0 20 40 60 80 100 120 FM IN入力レベル ( dBuV ) 変調度,復調レベル − FREF デューティー比 キャリア出力，復調レベル − 端子負荷抵抗 2 0 復調レベル, 変調度 ( dB ) キャリア出力, 復調レベル ( dB ) 5 V AF OUT V FM OUT -5 -10 -15 V AF OUT 0 F DEV -1 -2 0.1 1 10 端子負荷抵抗 ( kΩ ) - 16 - 1 100 20 30 40 50 60 70 80 FREF デューティー比 ( % ) Ver.2015-03-19 NJW2307 変調度 − AF_IN周波数 復調出力レベル − 変調周波数 20 復調出力レベル VAFOUT ( Vpp ) 1.0 変調度 FDEV ( ± kHz ) 15 10 5 0 0.6 0.4 0.2 0.0 100 1000 AF_IN周波数 ( Hz ) Ver.2015-03-19 0.8 10000 100 1000 10000 変調周波数 fmod ( Hz ) - 17 - NJW2307 ■ 機能/動作概要 NJW2307 は FM 変調ブロックと FM 復調ブロック、基準発振回路、パラレルインターフェース回路で構成されています。 インターフェースによってキャリア周波数の設定および FM 変調ブロックおよび FM 復調ブロックを独立してパワーダウン制御 することが可能です。 １．FM 変調ブロック AF_IN 端子(10pin)から入力した音声信号は、入力アンプ(-6dB Amp.)を介して FM 変調用 VCO 回路で FM 変調します。 FM 変調されたキャリア信号は、サインコンバータ(Sine Converter)によりサイン波に波形整形された後に、ドライバアンプ (Driver Amp.)から出力されます。FM 変調は PLL を利用した変調回路で、PFD(Phase/Frequency detector)と CP(Charge Pump)と Divider および VCO から構成しています。 変調帯域は、FIL2 端子(11pin)に接続するループフィルタにより設定できます。 ２．FM 復調ブロック FM_IN 端子(18pin)へ入力した FM 変調信号は、RF アンプ(RF Amp.)とリミッタアンプ(Limit Amp.)により振幅制限を行い、 FM 復調用 PFD(Phase/Frequency detector)回路で FM 復調します。 FM 復調された信号は、ドライバアンプ(+6dB Amp.)から出力されます。FM 復調は PLL を利用した復調回路で、 PFD(Phase/Frequency detector)と CP(Charge Pump)および VCO から構成しています。 復調帯域は、FIL1 端子(2pin)に接続するループフィルタにより設定できます。 ３．基準発振回路 OSC 端子(7pin)と FREF 端子(8pin)間はインバータ構成で、発振子を接続することにより PLL 基準信号を生成します。 外部生成したクロックを PLL 基準信号として用いる際は、FREF 端子(8pin)に信号を入力され、OSC 端子(7pin)をオープン としてください。 ４．パラレルインターフェース回路 インターフェース回路の入力は、CH_SEL 端子(15pin)、MOD_SW 端子(16pin)、DEM_SW 端子(17pin)の 3 端子です。 CH_SEL端子(15pin)の設定により、FM 変調および FM 復調のキャリア周波数を 2.3MHz/2.8MHz に設定できます。なお、 BIAS 端子(14pin)は常時 H レベルに設定してください。 MOD_SW 端子(16pin)の設定により、FM 変調ブロックのパワーダウン制御ができます。 DEM_SW 端子(17pin)の設定により、FM 復調ブロックのパワーダウン制御ができます。 - 18 - Ver.2015-03-19 NJW2307 FM 変調ブロックの動作例および説明 MOD_SW 端子(16pin)を H レベルに設定すると、FM 変調ブロックがパワーオン状態となり、FM 変調用の PLL が動作 し FM_OUT 端子(12pin)から設定したキャリア信号を出力します。 LD1 端子(6pin)は FM 変調用 PLL のロック状態を示し、設定したキャリア周波数となった時に L レベルとなります。 FM 変調は、LD1 端子(6pin)が L レベルになってから AF_IN 端子(10pin)からの入力信号により開始されます。 LD1 端子(6pin)が H レベル(PLL アンロック状態)では、AF_IN 端子(10pin)に信号を入力しても FM 変調はされません。 よって、LD1 端子(6pin)が L レベルになってから、AF_IN 端子へ信号を入力することを推奨します。 但し LD1 端子(6pin)が H レベル(PLL アンロック状態)や MOD_SW 端子(16pin)が L レベル(パワーダウン状態)となってい る状態でも、AF_IN 端子(10pin)へ信号を入力しても問題はありません。 H MOD_SW 制御波形 L AF_IN 入力波形 H LD1 出力波形 L FM_OUT 出力波形 パワーダウン Ver.2015-03-19 パワーオン PLLアンロック状態 パワーオン PLLロック状態 ( FM変調動作 ) - 19 - NJW2307 FM 復調部の動作例および説明 DEM_SW 端子(17pin)を H レベルに設定すると、FM 復調ブロックがパワーオン状態となり、FM 復調用の PLL が動作 し AF_OUT 端子(3pin)から復調出力信号を出力します。 LD2 端子(4pin)は FM 復調用 PLL のロック状態を示し、FM_IN 端子(18pin)へ入力されるキャリア周波数と復調用 VCO の周波数が等しくなった時に L レベルとなります。 FM 復調は、LD2 端子(4pin)が L レベルになってから FM_IN 端子(18pin)へ入力されるキャリア周波数により開始されま す。 LD2 端子(4pin)が H レベル(PLL アンロック状態)では、復調用 VCO を制御するキャリブレーション(Calibration)の影響に より正しい復調信号が出力されず、音声帯域の周波数成分が出力される可能性があります。 よって、FM_IN 端子(18pin)へ不適切な FM 入力信号(*1)が入力され続けますと、復調用VCO を制御するキャリブレーシ ョン(Calibration)の影響を受け続けますのでご注意ください。 (*1)：不適切な FM 入力信号 ①CH_SEL 端子で設定した周波数と違う周波数 ②入力信号レベルが低い場合、もしくは S/N が低い信号の場合 H DEM_SW 制御波形 L FMIN 入力波形 H LD2 出力波形 L AF_OUT 出力波形 パワー ダウン パワーオン PLLアンロック状態 パワーオン PLLロック状態 ( FM復調動作 ) 上記 AF_OUT 出力波形は参考図であり、FM_IN 端子(18pin)に入力する信号条件や、環境ノイズなどにより振幅レベル や周波数は変化します。 - 20 - Ver.2015-03-19 NJW2307 ループフィルタについて FIL1 端子(2pin)および FIL2 端子(11pin)に接続するループフィルタは、PLL を安定動作させるために必要となります。 また、ループフィルタの定数によって、変調度および復調レベルの周波数特性を変更することが可能です。 ループフィルタの定数は、一般的に位相余裕が 45°以上に設定することで PLL が安定動作します。位相余裕が不足しま すと、PLL がロックしない、ロックまでに時間がかかる、不安定といった症状が発生し、正常な出力信号が得られなくなり ます。よってループフィルタ定数は、位相余裕を確保した上で所望の特性となるように設定してください。 NJW2307 の FIL1 端子(2pin)および FIL2 端子(11pin)に接続するループフィルタ設計方法について次に示します。 また、下記設計を簡易的に行うツールを提供していますので、お問い合わせください。 ループフィルタ設計方法 カットオフ周波数 f c （開ループゲインが0dBとなる周波数）と位相余裕 c の条件からループフィルタ定数を算出する方 法について示します。また、求めた定数における周波数特性を確認するための算出方法を示します。 2 11 C2 C1 C1 T1 C2 R R T2 R T2 R T22 T1T2 T1T3 フィルタの時定数T1 , T2 , T3 は以下の式で求められます。また、 K K v K p 、 c 2f c とします。 T1 1 j c T2 K N c2 1 j c T3 T2 90 c tan c 2 1 T3 1 c2T2 各パラメータは下表の通りです。 f c と c を与えて上記計算を行い、ループフィルタ定数を算出します。 Ver.2015-03-19 - 21 - NJW2307 記号 N Kv 変調 復調 2.3 2.8 115 2.3 140 2.8 1 3.6 10 2 0.12 10 2 6 6 250 10 2 Kp 単位 MHz rad/s/V 6 A/rad 求めたループフィルタ定数から、 T1 , T2 , T3 を次式とします。 T1 C1 C 2 T2 RC 2 T3 RC1C2 C1 C2 各伝達関数について、 s j とすることで周波数特性を求めることができます。 ・開ループ伝達関数 G open s Gopen s sKT2 K s NT1T3 s 2 NT1 3 ・位相特性 G open s の虚数部を Im Gopen s 、実数部を Re Gopen s とします。 180 tan 1 Im Gopen s Re Gopen s ・変調伝達関数 Gmod s Gmod s s 3 NT1T3 s 2 NT1 s 3 NT1T3 s 2 NT1 sKT2 K ・復調伝達関数 Gde mod s Gde mod s sKNT2 KN s NT1T3 s 2 NT1 sKT2 K 3 以上の計算から、所望の周波数特性において安定動作となるようにループフィルタを設計します。 - 22 - Ver.2015-03-19 NJW2307 ループフィルタ計算例 上記計算によって求めた定数と周波数特性を以下に示します。条件として、位相余裕は 45°としています。 帯域幅を変更することによって、S/N や全高調波歪等の特性が変動します。 変調度周波数特性（キャリア周波数 2.8MHz 時） 変調度 − AF_IN入力周波数 9 カットオフ周波数 6 f c [Hz] 変調度 FDEV ( dB ) 3 0 -3 fc = 100Hz 400Hz 700Hz 1kHz C1 [nF] C2 [nF] R [kΩ] 100 2200 12000 0.20 400 150 820 0.82 700 47 220 1.50 1000 22 120 2.00 -6 -9 -12 -15 -18 10 100 1000 10000 AF_IN入力周波数 FAF IN ( Hz ) 復調レベル周波数特性 復調レベル VAF OUT ( dB ) 復調レベル − 変調周波数 9 カットオフ周波数 6 f c [kHz] 3 0 fc = 16kHz 12kHz 8kHz 4kHz -3 -6 C1 [nF] C2 [nF] R [kΩ] 4 56 270 0.62 8 12 68 1.2 12 6.8 33 1.8 16 3.3 18 2.4 -9 -12 -15 -18 100 1000 10000 100000 変調周波数 fmod ( Hz ) ＜注意事項＞ このデータブックの掲載内容の正確さには 万全を期しておりますが、掲載内容について 何らかの法的な保証を行うものではありませ ん。とくに応用回路については、製品の代表 的な応用例を説明するためのものです。また、 工業所有権その他の権利の実施権の許諾を伴 うものではなく、第三者の権利を侵害しない ことを保証するものでもありません。 Ver.2015-03-19 - 23 -