《單片無線發(fā)射與接收電路設(shè)計(jì)》課件第4章

第4章868MHz無線收發(fā)電路設(shè)計(jì)

4.1MICRF610868～870MHzFSK收發(fā)電路

4.1.1MICRF610主要技術(shù)特性

MICRF610是一個(gè)完整的FSK收發(fā)器芯片，符合ETSI(EuropeanTelecommunicationStandardInstitute)規(guī)范EN300220。

發(fā)射器部分由一個(gè)完全可編程的PLL合成器和PA組成。頻率合成器由VCO、晶體振蕩器、雙模數(shù)前置分頻器、可編程分頻器、鑒相器組成。PA的輸出功率是可編程的。一個(gè)鎖定檢測(cè)電路用于檢測(cè)PLL電路的鎖定狀態(tài)。

在接收模式，PLL產(chǎn)生LO信號(hào)。產(chǎn)生LO信號(hào)頻率的N、M和A數(shù)值存儲(chǔ)在N0、M0和A0寄存器中。

接收器是一個(gè)零IF的接收機(jī)結(jié)構(gòu)。接收器由LNA和正交混頻器對(duì)組成?；祛l器的輸出饋送到兩個(gè)在相位上正交的通道。每個(gè)通道包含有前置放大器、3階Sallen-KeyRC低通濾波器和限幅器。Sallen-KeyRC濾波器的截止頻率是可編程的，可編程為100kHz、150kHz、230kHz和350kHz。

MICRF610的電源電壓為2.0～2.5V，低功耗模式電流消耗為0.3μA；在發(fā)射模式，輸出功率為-6～8.5dBm，電流消耗為14～26mA，在接收模式，接收靈敏度為-107～

-111dBm，電流消耗為13.6mA；接收輸入最大功率為-8dBm。4.1.2MICRF610引腳功能與內(nèi)部結(jié)構(gòu)

MICRF610采用模塊式封裝，其封裝形式如圖4.1.1所示，其引腳端功能如表4.1.2所示。圖4.1.1MICRF610的封裝形式

MICRF610內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖4.1.2所示，芯片內(nèi)部包含有LNA、PA、IF放大器、混頻器、Sallen-Key濾波器(Sallen-KeyFilter)、主濾波器(MainFilter)、解調(diào)器(Demodulator)、調(diào)制器(Modulator)、時(shí)鐘恢復(fù)(ClockRecovery)、偏移控制(DeviationControl)、LO緩沖器(LO-Buffer)、PA緩沖器(PA-Buffer)、頻率合成器(FrequencySynthesiser)、RSSI、VCO、晶體振蕩器(XCO)、偏置(Bias)、控制邏輯電路(ControlLogic)。圖4.1.2MICRF610內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖4.1.3MICRF610應(yīng)用電路

MICRF610與微控制器連接即可直接應(yīng)用，其連接電路形式如圖4.1.3所示。圖中，MCU工作電源電壓為3.0V，而MICRF610工作電源電壓為2.5V。圖4.1.3MICRF610與微控制器的連接電路形式圖4.1.4推薦的模塊引腳端PCB圖

4.2TDA5250868MHzASK/FSK收發(fā)電路

4.2.1TDA5250主要技術(shù)特性

TDA5250是一個(gè)低功率的單片F(xiàn)SK/ASK收發(fā)器芯片，適合在868～870MHz半雙工低數(shù)據(jù)速率通信中應(yīng)用。該芯片具有很高的集成度，僅需要外接幾個(gè)元器件。芯片內(nèi)部包含有功率放大器、低噪聲放大器、AGC控制電路、雙平衡混頻器、合成的轉(zhuǎn)換器、I/Q限幅器、RSSI發(fā)生器、FSK解調(diào)器、完全集成的VCO和PLL合成器、可調(diào)的晶體振蕩器、數(shù)據(jù)濾波器、數(shù)據(jù)比較器、正負(fù)峰值檢波器、數(shù)據(jù)速率檢測(cè)電路和I2C3線總線接口。該芯片提供低功耗模式；電源電壓為2.1～5V；接收模式下電流消耗為9mA，發(fā)射模式下電流消耗為12mA；FSK/ASK調(diào)制和解調(diào)；I2C3線微控制器接口；芯片內(nèi)部低通通道選擇濾波器和數(shù)據(jù)濾波器可以調(diào)節(jié)帶寬；數(shù)據(jù)限幅器自調(diào)節(jié)閾值；FSK接收靈敏度為-109dBm，發(fā)射功率為+13dBm，數(shù)據(jù)速率為64kb/s；可以應(yīng)用在低數(shù)據(jù)速率通信系統(tǒng)、無鍵進(jìn)入系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、遙測(cè)系統(tǒng)、家庭自動(dòng)化系統(tǒng)中。4.2.2TDA5250引腳功能與內(nèi)部結(jié)構(gòu)

TDA5250采用P-TSSOP-38-1封裝，引腳功能如下：

引腳1：VCC，模擬電源電壓輸入。

引腳2：BUSMODE，總線模式選擇。

引腳3：LF，連接回路濾波器和VCO控制電壓。

引腳4：ASK/FSK，F(xiàn)SK/ASK模式轉(zhuǎn)換輸入。

引腳5：RX/TX，RX/TX模式轉(zhuǎn)換輸入、輸出。

引腳6：LNI，射頻輸入到差動(dòng)低噪聲放大器LNA。

引腳7：LNIX，射頻輸入到差動(dòng)低噪聲放大器LNA。

引腳8：GND1，LNA和功率放大器驅(qū)動(dòng)器級(jí)地。引腳9：GNDPA，功率放大器輸出級(jí)地。

引腳10：PA，功率放大器輸出。

引腳11：VCC1，PA和LNA電源。

引腳12：PND，峰值檢波器輸出負(fù)端。

引腳13：PDP，峰值檢波器輸出正端。

引腳14：SLC，數(shù)據(jù)限幅器限幅電平。

引腳15：VDD，數(shù)字電路電源電壓輸入。

引腳16：BUSDATA，總線數(shù)據(jù)輸入/輸出。

引腳17：BUSCLK，總線時(shí)鐘輸入。

引腳18：VSS，數(shù)字電路地。

引腳19：XOUT，晶體振蕩器輸出，也能夠作為外部基準(zhǔn)頻率輸入。

引腳20：XSWF，F(xiàn)SK調(diào)制開關(guān)。引腳21：XIN，參見引腳20。

引腳22：XSWA，ASK調(diào)制/FSK中心頻率。

引腳23：XGND，參見引腳22，晶體振蕩器地。

引腳24：，3線使能輸入。

引腳25：，整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位(到默認(rèn)值)，低電平有效。

引腳26：CLKDIV，時(shí)鐘輸出。

引腳27：PWDDD，低功耗控制輸入(高電平有效)，數(shù)據(jù)檢測(cè)輸出(低電平有效)。

引腳28：DATA，發(fā)射數(shù)據(jù)輸入，接收數(shù)據(jù)輸出(接收低功耗模式，引腳端28接地)。

引腳29：RSSI，RSSI輸出。

引腳30：GND，模擬地。

引腳31：CQ2x，外接電容端，Q通道，2級(jí)。引腳32：CQ2，Q通道，2級(jí)。

引腳33：CI2x，I通道，2級(jí)。

引腳34：CI2，通道，2級(jí)。

引腳35：CQ1x，Q通道，1級(jí)。

引腳36：CQ1，Q通道，1級(jí)。

引腳37：CI1x，I通道，1級(jí)。

引腳38：CI1，I通道，1級(jí)。

TDA5250內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4.2.1所示。TDA5250內(nèi)部包含有控制接口、基準(zhǔn)電源、ADC、數(shù)據(jù)限幅器、數(shù)據(jù)濾波器、IQ正交相關(guān)器、PLL回路、混頻器、LNA、功率放大器等電路，可分為發(fā)射電路、接收電路、PLL合成器、電源電路、控制邏輯電路等。圖4.2.1TDA5250內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1.發(fā)射電路

功率放大器PA能夠工作在低功率發(fā)射和高功率發(fā)射兩種模式下，輸出使用相同的匹配網(wǎng)絡(luò)。在高功率發(fā)射模式，發(fā)射功率大約是+13dBm(電源電壓為5V，天線為50Ω；在2.1V電源電壓時(shí)為+4dBm)；在低功率發(fā)射模式，發(fā)射功率大約是-7dBm(電源電壓為5V，天線為50Ω；在2.1V電源電壓時(shí)為-32dBm)。

發(fā)射功率通過CONFIG寄存器的D0位控制，如表4.2.1所示。默認(rèn)的輸出功率模式是高功率發(fā)射模式。在ASK調(diào)制模式，功率放大器由發(fā)射的基帶數(shù)據(jù)控制完全導(dǎo)通或者關(guān)斷，是百分之百的OOK方式。

2.接收電路

低噪聲放大器(LNA)是共發(fā)-共基放大器結(jié)構(gòu)，電壓增益為15～20dB，輸入為對(duì)稱形式。通過邏輯控制可以減少到0dB。LNA增益通過CONFIG寄存器的D4位控制。表4.2.2描述了LNA增益受D4位控制的情況。第1級(jí)下變頻器采用雙平衡混頻器結(jié)構(gòu)，輸入頻率范圍為868～870MHz，轉(zhuǎn)換后的中頻為290MHz。本機(jī)振蕩器頻率由PLL合成器產(chǎn)生。PLL合成器是完全集成在芯片上的。在接收模式，本振工作頻率是1157MHz，中頻頻率是290MHz。在下變頻器后連接有截止頻率為350MHz的低通濾波器。

低通濾波器輸出到第2級(jí)下變頻器(I/Q混頻器)，I/Q混頻器轉(zhuǎn)換289MHz中頻信號(hào)到零中頻信號(hào)，輸出到I/Q濾波器。I/Q混頻器的本機(jī)振蕩器信號(hào)由本機(jī)振蕩器信號(hào)4分頻后產(chǎn)生。從I/Q中頻信號(hào)到零中頻信號(hào)跟隨有一個(gè)6階基帶低通濾波器，用于RF通道濾波。濾波器的帶寬由濾波器寄存器的數(shù)值設(shè)置，能夠在50～350kHz按50kHz/步進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)通過LPF寄存器的D1～D3位設(shè)置完成。

I/Q限幅器是DC耦合的多級(jí)放大器，增益為80dB，頻率范圍為100Hz～350kHz。

RSSI包含在兩個(gè)限幅器中，RSSI產(chǎn)生與接收信號(hào)電平成比例的DC電壓。I通道和Q通道的RSSI信號(hào)合成為總的RSSI信號(hào)。

FI/Q限幅器的輸出差動(dòng)信號(hào)饋送到正交相關(guān)器電路進(jìn)行解調(diào)。解調(diào)器增益為2.4mV/kHz，最大頻偏為±300kHz。解調(diào)出的信號(hào)加到ASK/FSK模式開關(guān)，連接到數(shù)據(jù)濾波器的輸入。開關(guān)能夠由ASK/FSK引腳端和在CONFIG寄存器中的D11位控制。

2級(jí)數(shù)據(jù)濾波器是Sallen-Key結(jié)構(gòu)，完全集成在芯片上，帶寬能夠通過LPF寄存器的D4～D7位在5～102kHz之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。

數(shù)據(jù)限幅器是一個(gè)帶寬為100kHz的快速比較器。自調(diào)節(jié)閾值由RC網(wǎng)絡(luò)(LPF)產(chǎn)生，或者取決于峰值檢波器在基帶編碼上的形式。這能夠通過CONFIG的D15位控制，D15=0，選擇低通濾波器，D15=0，選擇峰值檢波器。

電路使用兩個(gè)峰值檢波器產(chǎn)生與數(shù)據(jù)信號(hào)相適應(yīng)的正、負(fù)峰值電壓，時(shí)間常數(shù)由外接的RC網(wǎng)絡(luò)決定。

3.?PLL合成器電路

PLL合成器由兩個(gè)VCO(發(fā)射和接收VCO)、4分頻器、鑒相器、回路濾波器等組成，完全集成在芯片上。VCO包含有螺旋電感和變?nèi)荻O管。發(fā)射VCO的中心頻率是868MHz，接收VCO的中心頻率是1156MHz。在接收模式，本機(jī)振蕩器頻率與接收器的射頻RF頻率fRF

和IF頻率fIF相關(guān)，加到I/Q混頻器的頻率由下式?jīng)Q定：標(biāo)準(zhǔn)的晶體振蕩器頻率是18.083MHz。分頻率由引腳端RX/TX和CONFIG寄存器的D10位控制。

晶體振蕩器是NIC(NegativeImpedanceConverter)振蕩器，晶振工作在串聯(lián)諧振形式。標(biāo)準(zhǔn)工作頻率是18.083MHz。對(duì)于FSK調(diào)制，可以通過外接的3個(gè)電容調(diào)節(jié)。通過微控制器和總線接口芯片內(nèi)部的電容可以調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)頻率和FSK調(diào)制頻率。調(diào)整晶體振蕩器元件參數(shù)可以消除晶振或者元器件引起的誤差。

4.電源電路

能隙基準(zhǔn)電路為器件提供一個(gè)穩(wěn)定的1.2V基準(zhǔn)電壓。低功耗模式可以關(guān)斷所有附加電路，低功耗模式通過引腳端PWDDD控制，當(dāng)PWDDD為VDD時(shí)，器件工作在低功耗模式；當(dāng)PWDDD為地/VSS時(shí)，器件為工作模式。在低功耗模式下，器件的電源電流是100nA。

5.控制邏輯部分

定時(shí)和數(shù)據(jù)控制單元包含一個(gè)喚醒邏輯電路、I2C3線微控制器接口、數(shù)據(jù)有效檢測(cè)、寄存器結(jié)構(gòu)設(shè)置等電路。I2C3線總線接口提供給微控制器一個(gè)完整的控制能力。微控制器通過I2C3線總線接口可以設(shè)置器件工作在3個(gè)不同的模式：被動(dòng)模式、自檢測(cè)模式和定時(shí)器模式。

TDA5250提供I2C總線協(xié)議和3線總線協(xié)議，可以通過BUSMODE引腳端選擇，見表4.2.3。所有的總線引腳端(BUSDATA、BUSCLK、EN、BUSMODE)都有一個(gè)施密特整形輸入電路。BUSDATA引腳端是雙向的，輸出是漏極開路形式。4.2.3TDA5250應(yīng)用電路

TDA5250應(yīng)用電路電原理圖和印制板圖如圖4.2.2和圖4.2.3所示，其元器件參數(shù)如表4.2.4所示。圖4.2.2TDA5250應(yīng)用電路電原理圖圖4.2.3TDA5250應(yīng)用電路元器件印制板圖4.3DK1002T868MHzOOK(帶滾動(dòng)碼編碼器)發(fā)射模塊

4.3.1DK1002T主要技術(shù)特性

DK1002T是采用RF2514發(fā)射芯片和滾動(dòng)碼編碼器芯片組成的發(fā)射模塊。DK1002T與DK1002R接收器模塊配套使用，適合在無鍵進(jìn)入系統(tǒng)、無線安全系統(tǒng)、遠(yuǎn)距離監(jiān)控和遙控中應(yīng)用。

DK1002T的工作頻率為868MHz；采用滾動(dòng)碼編程，OOK調(diào)制方式；調(diào)制頻率為1kHz；輸出功率為70dBμV/m(用GTEM測(cè)試盒測(cè)量)；電源電壓為3V；電流消耗為9mA；基準(zhǔn)頻率為13.577MHz；天線印制在印制板上。4.3.2DK1002T封裝形式與內(nèi)部結(jié)構(gòu)

DK1002T模塊采用印制板結(jié)構(gòu)，DK1002T模塊PCB板的尺寸為29.8mm?×27.5mm。

DK1002T內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖4.3.1所示，包含RF2514、滾動(dòng)碼編碼器(RollingCodeEncoder)、晶振和天線(Antenna)。圖4.3.1DK1002T內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖4.3.3DK1002T應(yīng)用電路

DK1002T模塊電原理圖如圖4.3.2所示。

868MHz發(fā)射器使用一個(gè)13.57MHz晶振，可以使用3V紐扣電池。安裝好電池，發(fā)射器開始工作，這時(shí)接收器不認(rèn)識(shí)發(fā)射器，接收器必須學(xué)習(xí)發(fā)射器，按下列程序即可完成學(xué)習(xí)過程。

(1)安裝好電池。

(2)導(dǎo)通接收器電源開關(guān)，接通電源。

(3)迅速按下接收器上的“LEARN”按鈕，這可使用一個(gè)微型工具穿過在接收器前端蓋子中的一個(gè)口子直接接觸到“LEARN”按鈕。

(4)按發(fā)射器的任一鍵，接收器上學(xué)習(xí)指示燈LED亮。

(5)按下發(fā)射器鍵，直到接收器的LED開始閃亮，再釋放發(fā)射器鍵。

(6)接收器的LED停止閃亮，學(xué)習(xí)過程完成。

(7)檢驗(yàn)操作，按發(fā)射器的任一鍵，接收器上學(xué)習(xí)指示燈LED亮，按接收器的“LEARN”按鈕，學(xué)習(xí)指示燈LED亮必須閃亮。

發(fā)射器有4個(gè)按鍵，各有不同的作用。為了確保發(fā)射安全，可使用微型編碼器來顯示這個(gè)裝置有效，包括對(duì)HC300裝置編程。天線印制在電路板上，發(fā)射器通過按下任一鍵可進(jìn)行簡(jiǎn)單操作。圖4.3.2DK1002T模塊電原理圖4.4MC68HC908RF2868/434/315MHzOOK/FSK發(fā)射電路

4.4.1MC68HC908RF2主要技術(shù)特性

MC68HC908RF2是內(nèi)含高性能8位微控制單元、閃存和UHF發(fā)射電路的芯片，其內(nèi)部包括存儲(chǔ)器、CPU、配置寄存器、計(jì)算機(jī)操作控制模塊、內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器模塊、鍵盤/外部中斷模塊、低電壓控制模塊、定時(shí)器模塊、PLL調(diào)諧和UHF發(fā)射器模塊、系統(tǒng)綜合模塊、輸入/輸出接口等電路。MC68HC908RF2是一個(gè)性能良好的遙控?zé)o鍵進(jìn)入(RKE)發(fā)射器的解決方案。

MC68HC908RF2采用高性能M68HC08體系結(jié)構(gòu)；完全與M6805、M146805和M68HC05系列向上目標(biāo)代碼兼容；4MHz內(nèi)部總線頻率的最高極限電壓為3.3V，2MHz內(nèi)部總線頻率的最高極限電壓為1.8V，可由軟件選擇總線頻率；片內(nèi)有2KB閃存，128BRAM，16bit二信道定時(shí)接口模塊；輸入/輸出接口6路可作為鍵盤喚醒中斷，2路用于定時(shí)模塊，A端口有3mA吸入能力。

MC68HC908RF2輸出功率為-7～0dBm，數(shù)據(jù)速率10kBaud，電源電壓為3～3.7V，發(fā)射模式電源電流為15.1mA，待機(jī)模式電源電流為100nA。4.4.2MC68HC908RF2引腳功能與內(nèi)部結(jié)構(gòu)

MC68HC908RF2采用LQFP-32封裝形式。MC68HC908RF2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖4.4.1所示。

其引腳功能如下：

(1)引腳端24和23：VDD和VSS，電源電壓引腳端。MC68HC908RF2采用單電源工作，VDD和VSS是電源和地引腳端。為了減小噪聲，在VDD和VSS引腳端連接旁路電容。對(duì)于CBypass，要選擇高頻陶瓷電容并盡可能貼近電源引腳端，CBulk可選擇大電流旁路電容，以滿足端口引腳端對(duì)源高電流電平的要求。

(2)引腳端22和21：OSC1和OSC2，晶體振蕩器引腳端。OSC1和OSC2引腳端連接到一個(gè)外部時(shí)鐘源或者晶振/陶瓷諧振器。

(3)引腳端26：，外部復(fù)位。在引腳端加一個(gè)邏輯0電平，MC68HC908RF2進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)，引腳端是雙向的，內(nèi)部有上拉電阻。允許對(duì)整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位。

(4)引腳端25：，外部中斷。這是一個(gè)異步外部中斷引腳端。內(nèi)部有上拉電阻。

(5)引腳端27、28～32、1、2：PTA7、PTA6/KBD6～PTA1/KBD1、PTA0，端口A輸入/輸出引腳端。端口A是一個(gè)8位特殊功能端口，與鍵盤中斷共享這些引腳端。端口A的6個(gè)引腳(PTA6～PTA1)一旦使能，可以向外部中斷服務(wù)編程。這些引腳內(nèi)部有上拉電阻，端口A為吸收高電流引腳端。

(6)引腳端20、5、4、3：PTB3/TCLK、PTB2/TCH0、PTB1、PTB0/MCLK，端口B輸入/輸出引腳端。端口B是一個(gè)4位通用的雙向I/O端口。它的一些引腳和定時(shí)器模塊共享。圖4.4.1MC68HC908RF2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

(7)?UHF發(fā)射器引腳端：在MC68HC908RF2中，與UHF發(fā)射器模塊有關(guān)的引腳功能如表4.4.1所示。

1．調(diào)諧PLLUHF發(fā)射器模塊

MC68HC908RF2的UHF發(fā)射器由內(nèi)部微控制器通過幾個(gè)數(shù)字輸入引腳端控制其工作在不同的模式。其工作電源電壓范圍為1.9～3.7V，可允許用單鋰電池供電。UHF發(fā)射器的特性有：開關(guān)可選擇315MHz、434MHz和868MHz頻帶；OOK和FSK調(diào)制方式；輸出功率范圍可調(diào)節(jié)；完全集成的VCO；電源電壓范圍為1.9～3.7V；待機(jī)電流非常低(0.5nA，在TA=25℃時(shí))；提供數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸出到微控制器；外圍元件少，成本低。UHF發(fā)射器模塊的結(jié)構(gòu)框圖如圖4.4.2所示。圖4.4.2UHF發(fā)射器模塊的結(jié)構(gòu)框圖

1)鎖相環(huán)(PLL)與本機(jī)(LO)振蕩器

壓控振蕩器(VCO)是完全集成的張弛振蕩器，相頻檢波器(PFD)和環(huán)路濾波器是完全集成的。輸出頻率=fXTAL×?PLL分頻比，工作頻帶通過BAND引腳端選擇，如表4.4.2所示。

2)

RF輸出級(jí)

RF輸出級(jí)的輸出電平取決于天線特性和輸出功率。其典型應(yīng)用遵循歐洲無線電通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ETSI)標(biāo)準(zhǔn)，在REXT引腳端連接一個(gè)電阻(REXT)，可控制輸出功率，可以在輸出功率和電流消耗之間取得平衡。內(nèi)部控制輸出級(jí)電壓為VCC?±?2VBE(為VCC?±?1.5V，在TA=25℃時(shí))。

3)調(diào)制

如果在MODE引腳端施加一個(gè)邏輯低電平，則選擇了OOK調(diào)制，由RF輸出級(jí)的接通/關(guān)斷開關(guān)完成OOK調(diào)制。在DATA引腳端施加邏輯電平控制輸出級(jí)的狀態(tài)，DATA=0，輸出級(jí)斷開；DATA=1，輸出級(jí)接通。

如果在MODE引腳端施加一個(gè)邏輯高電平，則選擇了FSK調(diào)制，通過調(diào)整基準(zhǔn)振蕩器的頻率來完成FSK調(diào)制，基準(zhǔn)振蕩器的頻率改變由開關(guān)轉(zhuǎn)換外部晶振的負(fù)載電容來獲得，如在FSK應(yīng)用電路中的C9和C6串聯(lián)。在DATA引腳端施加邏輯電平來控制內(nèi)部開關(guān)連接到CFSK引腳端，DATA=0，內(nèi)部開關(guān)斷開；DATA=1，內(nèi)部開關(guān)接通。也就是說，當(dāng)DATA=0時(shí)，致使載波頻率為高；當(dāng)DATA=1時(shí)，致使載波頻率為低。晶振頻率牽引的解決方案意味著RF輸出頻率偏移等于晶振頻率偏移乘以PLL分頻比。

4)微控制器接口

由微控制器控制的4個(gè)數(shù)字輸入引腳端(ENABLE、DATA、BAND、MODE)可控制電路工作。推薦在運(yùn)行電路工作之前，配置芯片的頻帶和調(diào)制模式。典型應(yīng)用中，BAND和MODE輸入引腳端是被連接的，DATACLK輸出一個(gè)數(shù)字信號(hào)提供給微控制器作為基準(zhǔn)頻率。這個(gè)頻率等于晶體振蕩器頻率除以64，如表4.4.3所示。5)狀態(tài)機(jī)圖4.4.3狀態(tài)機(jī)的工作程序

(1)狀態(tài)1：電路在待機(jī)模式，僅消耗極少的電源電流。

(2)狀態(tài)2：PLL使能狀態(tài)，PLL在未鎖定狀態(tài)。因此，RF輸出級(jí)開關(guān)開路，無任何數(shù)據(jù)發(fā)射。在DATACLK引腳端的數(shù)據(jù)時(shí)鐘是可用的。在正常運(yùn)行中，這個(gè)狀態(tài)是過渡狀態(tài)。

(3)狀態(tài)3：PLL在鎖定范圍內(nèi)，如果t?<?tPLL_LOCK_IN，則PLL仍然在捕獲模式；如果

t≥tPLL_LOCK_IN，則PLL被鎖定。電路準(zhǔn)備發(fā)射并等待初始數(shù)據(jù)。

(4)狀態(tài)4：DATA引腳端信號(hào)的上升沿啟動(dòng)發(fā)射，數(shù)據(jù)信號(hào)從DATA引腳端輸入，從RFOUT引腳端輸出，通過在MCDE引腳端施加的電平選擇調(diào)制方式。

(5)狀態(tài)5：當(dāng)檢測(cè)到PLL脫離鎖定狀態(tài)時(shí)，RF輸出切斷，防止任何數(shù)據(jù)發(fā)射。在DATACLK引腳端鎖定的數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)是可用的。

(6)狀態(tài)6：當(dāng)電源電壓下降到停機(jī)極限電壓(VSDWN)時(shí)，整個(gè)電路斷開；在ENABLE引腳端加上低電平才能脫離這種狀態(tài)。

2．存儲(chǔ)器

MC68HC908RF2的存儲(chǔ)器(Memory)包括2031位用戶閃存、128位RAM、14位用戶定義的閃存向量和768位監(jiān)控ROM。$7FEF地址是生產(chǎn)廠商保留的，詳細(xì)性能和使用可參考摩托羅拉公司提供的相應(yīng)技術(shù)資料。

3．配置寄存器

配置寄存器(ConfigurationRegister，CONFIG)用于各種操作的初始化，推薦在每一次復(fù)位之后寫入一次。配置寄存器的位置在$001F。

配置寄存器使能或者不使能下列選項(xiàng)：

停機(jī)模式恢復(fù)時(shí)間(32CGMXCLK周期或4096CGMXCLK周期)，COP暫停周期(218～24或213～24CGMXCLK周期)，STOP指令，計(jì)算機(jī)操作模塊(COP)，低電壓限制模塊控制。

4．中央處理器

MC68HC908RF2的中央處理器采用增強(qiáng)型，M68HC08CPU完全與M68HC05CPU兼容。詳細(xì)技術(shù)性能請(qǐng)參考摩托羅拉公司的技術(shù)手冊(cè)。MC68HC908RF2的主要技術(shù)特點(diǎn)為：目標(biāo)代碼完全與M68HC05系列CPU向上兼容；16位堆棧指示器使用堆棧操作指令；16位指針寄存器使用X-寄存器操作指令；8MHzCPU內(nèi)部總線頻率；64KB編程/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間；16位尋址方式；存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)傳輸不使用累加器；快速的8位和16位指令；增強(qiáng)型二進(jìn)制碼-十進(jìn)制(BCD)數(shù)據(jù)處理；低功耗停止和等待模式。

5．內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器模塊

MC68HC908RF2的內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器(InternalClockGenerator，ICG)模塊包含有：內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器(InternalClockGenerator)、外部時(shí)鐘發(fā)生器(ExternalClockGenerator)、時(shí)鐘使能電路(ClockEnableCircuit)、時(shí)鐘監(jiān)控/開關(guān)電路(ClockMonitor/SwitcherCircuit)和時(shí)鐘選擇電路(ClockSelectionCircuit)。

6．鍵盤/外部中斷模塊

MC68HC908RF2的鍵盤/外部中斷模塊(Keyboard/ExternalInterruptModule)包含有：向量解碼器(VectorFetchDecoder)、中斷請(qǐng)求鎖定(IRQ1Latch)、同步(Synchronizer)、鍵盤中斷請(qǐng)求(KeyboardInterruptRequest)、高電壓檢測(cè)(HighVoltageDetect)、內(nèi)部上拉(InternalPullupDevice)等觸發(fā)器和門電路。

7．低電壓約束模塊

MC68HC908RF2的低電壓約束模塊(Low-VoltageInhibit，LVI)包含有能隙基準(zhǔn)電路和2個(gè)比較器。當(dāng)MC68HC908RF2運(yùn)行正常時(shí)，LVI模塊監(jiān)控VDD電壓，當(dāng)VDD下降到極限電壓VLVR時(shí)，LVI模塊發(fā)出復(fù)位信號(hào)。該模塊的主要功能是低電壓檢測(cè)和低電壓復(fù)位，用戶可用于停機(jī)模式配置。

8．輸入/輸出端口

MC68HC908RF2采用LQFP-32引腳封裝形式，有12個(gè)雙向輸入/輸出引腳，形成2個(gè)并行端口，所有引腳可編程為輸入或輸出方式，端口APTA6～PTA1位已經(jīng)作為鍵盤喚醒中斷引腳并且內(nèi)部有上拉電阻。4.4.3MC68HC908RF2應(yīng)用電路

1．OOK應(yīng)用電路

飛思卡爾推薦的MC68HC908RF2OOK調(diào)制應(yīng)用電路如圖4.4.4所示。該電路的載波頻率fCarrier=433.92MHz。不同頻率的應(yīng)用電路其元器件參數(shù)如表4.4.4～表4.4.6所示。圖4.4.4MC68HC908RF2OOK應(yīng)用電路

2．射頻輸出功率測(cè)量

射頻輸出功率測(cè)量電路如圖4.4.5所示，圖中使用50Ω負(fù)載直接連接到RFOUT引腳端，圖(a)所示的電路結(jié)構(gòu)在輸出功率范圍內(nèi)有很好的效率和諧波抑制，圖(b)所示的電路為RFOUT引腳端的等效電路和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，圖中標(biāo)出的元件值為工作在434MHz頻帶的元件值。負(fù)載電阻的大小影響輸出功率。圖4.4.5射頻輸出功率測(cè)量電路

4.5TX6001OOK/ASK868.35MHz發(fā)射電路

4.5.1TX6001主要技術(shù)特性

TX6001是一種單片發(fā)射器芯片，工作頻率為868.15～868.55MHz，調(diào)制類型為OOK/ASK，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)115.2kb/s，發(fā)射輸出功率為0.75mW，電源電壓為2.7～3.5V，發(fā)射模式工作電流為12mA，休眠模式電流為0.75μA，工作溫度范圍為-40～+85℃，符合ETSII-ETS300220規(guī)范要求以及類似標(biāo)準(zhǔn)，適合高穩(wěn)定、小尺寸、低功耗、低價(jià)格的短距離無線控制和應(yīng)用。4.5.2TX6001引腳功能與內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1．TX6001引腳功能

TX6001采用SM-20H封裝，各引腳功能如下所述。

引腳1：GND1，RF地。GND2與GND3應(yīng)采用導(dǎo)線或低阻抗的印制板導(dǎo)線相連。

引腳2：VCC1，輸出放大器和基帶電路電源。通過一個(gè)RF去耦磁環(huán)與電源相連，其中，去耦磁環(huán)接一個(gè)RF電容旁路。其他詳情請(qǐng)參閱VCC2(16腳)。

引腳3～7：NC，印制電路板可接地或懸空。引腳8：TXMOD，調(diào)制輸入。在引腳端內(nèi)部有類似于一個(gè)二極管和一個(gè)電阻串聯(lián)的結(jié)構(gòu)。RF輸出電壓與此引腳端的電流成比例。RF輸出電壓峰值用一串聯(lián)電阻調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)電阻的誤差為5%。最大飽和輸出功率需450μA輸入電流。

在ASK模式，當(dāng)此引腳端的調(diào)制輸入電流小于10μA時(shí)，有最小輸出功率。在ASK模式，此引腳端接收的是模擬調(diào)制信號(hào)(尖脈沖或非尖脈沖)。在實(shí)際應(yīng)用中，ASK調(diào)制脈沖寬度為8.7μs或更長(zhǎng)。在低功耗(休眠)模式，此引腳端驅(qū)動(dòng)電阻必須很低。在OOK模式，當(dāng)振蕩器停振時(shí)，輸入信號(hào)小于220mV。在3V電源電壓下，輸出功率峰值Po約為Po?=?4.8(ITXM)2。在OOK模式，此引腳端通常由一邏輯電平數(shù)據(jù)輸入(非尖脈沖)驅(qū)動(dòng)。在實(shí)際應(yīng)用中，使用200μs或更長(zhǎng)的脈沖。

引腳9：NC，印制電路板可接地或懸空。

引腳10：GND2，芯片地。此引腳應(yīng)采用導(dǎo)線或低阻抗的印制板導(dǎo)線與GND1相連。

引腳11～15：NC，印制電路板可接地或懸空。

引腳16：VCC2，控制電路電源，外接RF旁路電容。引腳17(18)：CNTRL1(CNTRL0)，發(fā)射/休眠模式控制。CNTRL1為高阻態(tài)輸入(與CMOS兼容)。邏輯低電平為0～300mV，邏輯高電平為VCC-300mV或更高，但不應(yīng)超過VCC+200mV。邏輯高電平需40μA的電源，邏輯低電平則需25μA(休眠模式下為1μA)。此引腳必須維持在邏輯電平，不能懸空。

引腳19：GND3，芯片地。同GND2。

引腳20：RFIO，RF輸入/輸出。此引腳端與SAW濾波器變頻器直接相連。天線阻抗為35～72Ω，用一個(gè)串聯(lián)的線圈可以與引腳端匹配。為了ESD保護(hù)，RFIO引腳端必須有一個(gè)到地的DC通道。

2．TX6001內(nèi)部結(jié)構(gòu)

TX6001內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖4.5.1所示。該芯片內(nèi)包含有：SAW諧振器、SAW濾波器、RF放大器、調(diào)制和偏置控制等電路。RF輸出端RFIO阻抗范圍為35～75Ω，外接一個(gè)天線串聯(lián)匹配線圈和一個(gè)并聯(lián)的ESD保護(hù)線圈。SAW諧振器和發(fā)射放大器1組成振蕩器，要發(fā)射的數(shù)字信號(hào)經(jīng)TXMOD端輸入，調(diào)制后由發(fā)射放大器2放大，經(jīng)SAW濾波器濾波后輸出。發(fā)射器有3個(gè)工作模式：ASK發(fā)射、OOK發(fā)射和低功耗(休眠)。模式控制由CNTRL0和CNTRL1完成，設(shè)置CNTRL1為“高電平”，CNTRL0為“低電平”，芯片工作在ASK發(fā)射模式下；設(shè)置CNTRL1為“低電平”，CNTRL0為“高電平”，芯片工作在OOK發(fā)射模式下；設(shè)置CNTRL1和CNTRL0都為“低電平”，芯片工作在低功耗模式下。圖4.5.1TX6001內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖天線的外部RF部件對(duì)于發(fā)射芯片是必要的，天線阻抗范圍為35～72Ω，它外接一個(gè)串聯(lián)匹配線圈和一個(gè)并聯(lián)的ESD保護(hù)線圈(ESD保護(hù)需一條從RFIO到地的直流通道)，能對(duì)RFIO進(jìn)行滿意的匹配。對(duì)于某些阻抗來說，天線則可能需要2～3個(gè)元件進(jìn)行匹配，如需要2個(gè)電感和1個(gè)電容。

發(fā)射電路中使用SAW耦合諧振器。發(fā)射芯片操作支持兩種調(diào)制模式，即OOK和ASK模式。OOK模式下，“1”脈沖之間的信號(hào)將不被傳輸；ASK模式下，“1”脈沖代表發(fā)射的電平能量較高，“0”脈沖則代表發(fā)射的電平能量較低。OOK調(diào)制與第一代ASH(Amplifier-SequencedHybrid，時(shí)序放大器)技術(shù)兼容，同時(shí)能量損耗也很低。ASK調(diào)制則必須用于高數(shù)據(jù)速率模式(數(shù)據(jù)脈沖寬度應(yīng)小于200μs)，它減小了其他形式干擾的影響，而且允許發(fā)射尖脈沖來控制調(diào)制帶寬。模式的選擇由CNTRL0和CNTRL1模式控制端完成。在OOK模式時(shí)，如果TXMOD輸入電壓小于220mV，則SAW諧振器和發(fā)射放大器1就會(huì)停止工作，數(shù)據(jù)速率被諧振器的40μs開關(guān)次數(shù)限制(諧振器周期的理想值為12μs和6μs)。在ASK模式下，TXA1被連續(xù)偏置為接通狀態(tài)，TXA2的輸出由TXMOD輸入電流調(diào)制。當(dāng)調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路得到TXMOD的輸出電流小于10μA時(shí)，ASK模式有最小輸出功率。

RF放大器的輸出功率與TXMOD的輸入電流成比例，其中用一個(gè)串聯(lián)電阻調(diào)節(jié)芯片輸入功率的峰值，產(chǎn)生最大飽和輸出功率需要450μA的輸入電流。芯片有三種模式：ASK發(fā)射、OOK發(fā)射和低功耗，它們由調(diào)制和偏置控制電路的CNTRL1和CNTRL0端控制。CNTRL1為高電平，CNTRL0為低電平時(shí)，為ASK發(fā)射模式；CNTRL1為低電平，CNTRL0為高電平時(shí)，為OOK發(fā)射模式；二者均為低電平時(shí)，為低功耗(休眠)模式。CNTRL1和CNTRL0輸入與CMOS兼容，輸入端必須維持在一個(gè)邏輯電平，不能懸空。另外，這些端口電壓應(yīng)隨電源電壓的接通而上升。

4.5.3TX6001應(yīng)用電路

TX6001的OOK和ASK應(yīng)用電路如圖4.5.2和圖4.5.3所示。兩個(gè)應(yīng)用電路所用元器件的參數(shù)值如表4.5.1所示。圖4.5.2TX6001OOK調(diào)制發(fā)射電路圖4.5.3TX6001ASK調(diào)制發(fā)射電路

4.6DK1002R868MHzOOK接收模塊

4.6.1DK1002R主要技術(shù)特性

DK1002R是遙控?zé)o鍵進(jìn)入系統(tǒng)的接收器模塊，它采用RF2919接收器芯片和滾動(dòng)碼解碼器(RollingCodeDecoder)芯片組成，天線印制在印制電路板上。DK1002R的工作頻率范圍為868MHz，接收(RX)靈敏度為-104dBm，電源電壓為4.6～9.0V，電源電流消耗為20.0mA，基準(zhǔn)頻率為13.410MHz。

DK1002R與DK1002T發(fā)射器模塊配套使用，適合在無鍵進(jìn)入系統(tǒng)、無線安全系統(tǒng)、遠(yuǎn)距離監(jiān)控和遙控中應(yīng)用。4.6.2DK1002R內(nèi)部結(jié)構(gòu)

DK1002R內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖4.6.1所示，包含接收器芯片RF2919、滾動(dòng)碼解碼器、中頻濾波器(IFFilter)、晶振和天線(Antenna)。圖4.6.1DK1002R內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖4.6.3DK1002R應(yīng)用電路

DK1002R模塊內(nèi)部電路的電原理圖如圖4.6.2所示。該接收器工作在868MHz，解碼器的型號(hào)為HCS512，晶振頻率為13.410MHz，印制電路板設(shè)計(jì)如圖4.6.3和圖4.6.4所示。

在接收器上有一個(gè)開關(guān)控制電源接通或斷開，有一個(gè)按鈕用來學(xué)習(xí)發(fā)射器。在接收器PCB板上有6個(gè)發(fā)光二極管LED，其功能為：①?LED是接收器的電源接通指示；②?LED在接收器正常操作期間接收一個(gè)信號(hào)時(shí)，接收器學(xué)習(xí)發(fā)射器過程中產(chǎn)生閃爍指示；③有3個(gè)LED標(biāo)記為“S1”、“S2”、“S3”，使其發(fā)光，作為發(fā)射器信號(hào)的通信按鈕；④標(biāo)志為“VLOW”的LED用來指示低電池，發(fā)光時(shí)，指示需要更換電池。最初，接收器不認(rèn)識(shí)發(fā)射器，必須先學(xué)習(xí)發(fā)射器，接收器按下列程序完成學(xué)習(xí)過程。

首先接收器安裝好9V電池，移動(dòng)開關(guān)到“ON”位置，接收器通電，發(fā)光二極管LED亮。然后使發(fā)射器工作，接收器的“LEARN”LED閃爍，這時(shí)接收器解碼一個(gè)發(fā)射器的信號(hào)。觀察對(duì)應(yīng)發(fā)射器信號(hào)強(qiáng)度指示發(fā)光二極管LED亮。蜂鳴器在發(fā)射器通信減弱時(shí)作用。圖4.6.2DK1002R模塊內(nèi)部電路的電原理圖圖4.6.3DK1002R模塊的PCB板元器件布局圖圖4.6.4DK1002R模塊印制電路板圖

4.7RX6501868.35MHzOOK接收電路

4.7.1RX6501主要技術(shù)特性

RX6501是一種單片接收器芯片，適合高穩(wěn)定、小尺寸、低功耗、低價(jià)格的短距離無線控制和數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用，發(fā)射器配套芯片為TX6001，符合ETSII-ETS300220規(guī)范和類似標(biāo)準(zhǔn)要求。

RX6501的工作頻率為868.15～868.55MHz；可接收數(shù)字OOK調(diào)制信號(hào)；數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)19.2kb/s；接收靈敏度為-98dBm；電源電壓為2.7～3.5V；接收模式下工作電流為

4.25mA，休眠模式下電流為0.75μA；工作溫度范圍為-40～+85℃。4.7.2RX6501引腳功能與內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1．RX6501引腳功能

RX6501采用SM-20H封裝，各引腳功能如下所述。

引腳1：GND1，RF地。GND2與GND3采用短的導(dǎo)線或低感應(yīng)系數(shù)的印制板導(dǎo)線相連。

引腳2：VCC1，接收器基帶電路電源正端。它常通過一個(gè)RF去耦鐵芯與電源相連。電源必須采用RF旁路電容。

引腳3：RFA1，使能第1級(jí)RF放大器為高增益模式。這個(gè)引腳端通常連接到VCC。

引腳4：NC，空腳。引腳5：BBOUT，接收器基帶輸出端。在BBOUT與CMPIN間使用±10%陶瓷電容器，通過一個(gè)為內(nèi)部數(shù)據(jù)限幅器工作的耦合電容CBBO來驅(qū)動(dòng)CMPIN引腳端。時(shí)間常量為tBBC?=?0.064CBBO式中：tBBC的單位為μs；CBBO的單位為pF。時(shí)間常量應(yīng)隨電源電壓、溫度等參數(shù)的變化而在tBBC～1.8tBBC間變化。最佳時(shí)間常數(shù)取決于數(shù)據(jù)速率、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和其他因素。在最大信號(hào)脈沖寬度SPMAX內(nèi)，一般的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)是在電壓下降不超過20%時(shí)設(shè)置時(shí)間常量。由此有：CBBO?=?70SPMAX最大信號(hào)脈沖寬度的單位是μs。此引腳端的輸出能驅(qū)動(dòng)一個(gè)外部數(shù)據(jù)恢復(fù)處理器(DSP等)，標(biāo)稱輸出阻抗為1kΩ。當(dāng)RF放大器的工作占空比為50%時(shí)，BBOUT信號(hào)變化為10mV/dB，峰-峰值電壓超過685mV。占空比降低時(shí)，mV/dB斜率和峰-峰值電壓也會(huì)相應(yīng)減小。BBOUT信號(hào)電壓值為1.1V，在電源電壓、溫度等因素下有微小變化，所以它應(yīng)以耦合電容與外部負(fù)載相連。在并聯(lián)的負(fù)載阻抗范圍為50～500kΩ時(shí)，和其并聯(lián)的電容不應(yīng)大于10pF。當(dāng)一個(gè)外部處理器用于AGC時(shí)，BBOUT必須用分離的串聯(lián)電容與外部數(shù)據(jù)恢復(fù)處理器和CMPIN耦合。AGC的復(fù)位功能是由CMPIN信號(hào)驅(qū)動(dòng)的。當(dāng)收發(fā)機(jī)在低功耗(休眠)模式時(shí)，輸出阻抗將會(huì)很高，以保持耦合電容電荷。引腳6：CMPIN，內(nèi)部數(shù)據(jù)限幅器輸入。通過一耦合電容由BBOUT輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)，輸入阻抗為70～100kΩ。

引腳7：RXDATA，接收器數(shù)據(jù)輸出端，可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)10pF電容和一個(gè)500kΩ電阻的并聯(lián)負(fù)載。此引腳端峰值電流隨低通濾波器截止頻率的增加而增加。在低功耗或休眠模式下，引腳端成為高阻態(tài)。如果需要，此引腳在高阻態(tài)時(shí)，可用一個(gè)1000kΩ的上拉電阻或下拉電阻確定邏輯電平。如果使用上拉電阻，則將連接電源正端，電源電壓應(yīng)不高于VCC+200mV。

引腳8：NC，此引腳應(yīng)懸空或接地。引腳9：LPFADJ，接收器低通濾波器帶寬調(diào)節(jié)。低通濾波器帶寬通過電阻RLPF調(diào)節(jié)。電阻RLPF連接在此引腳端與接地之間，RLPF阻值范圍為330～820Ω。濾波器3dB帶寬fLPF為4.5～1.8MHz，RLPF的阻值由下式給出：阻值誤差為±5%。電源電壓、溫度等因素變化時(shí)，濾波器頻帶變化范圍應(yīng)為fLPF～1.3fLPF。濾波器還提供一個(gè)3級(jí)、0.05度等紋響應(yīng)。RXDATA輸出的電流峰值隨濾波器帶寬成比例增加。引腳10：GND2，芯片地。應(yīng)采用短的導(dǎo)線或低感應(yīng)系數(shù)的印制板導(dǎo)線與GND相連。

引腳11：RREF，外接基準(zhǔn)電阻。阻值為100kΩ的基準(zhǔn)電阻連接在此引腳端與地之間，誤差范圍應(yīng)為±1%。為維持電流源的穩(wěn)定，使地、VCC與此節(jié)點(diǎn)間的總電容低于5pF是很重要的。如果THLD1和THLD2通過一阻值小于1.5kΩ的電阻與RREF相連，則此節(jié)點(diǎn)的電容加上RREF節(jié)點(diǎn)電容不應(yīng)大于5pF。

引腳12：NC，此引腳應(yīng)懸空或接地。引腳13：THLD1，數(shù)據(jù)限幅器1的閾值設(shè)置。此引腳通過一接至RREF的電阻RTH1設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)限幅器DS1的閾值，閾值隨著電阻值的增加而增加。如果直接將此引腳接至RREF，那么閾值為0。如果THLD2未被使用，則電阻值為0～100kΩ，THLD1電壓范圍為0～90mV。阻值大小由下式給出：RTH1=1.11VTH

阻值誤差為±1%。引腳11：RREF，外接基準(zhǔn)電阻。阻值為100kΩ的基準(zhǔn)電阻連接在此引腳端與地之間，誤差范圍應(yīng)為±1%。為維持電流源的穩(wěn)定，使地、VCC與此節(jié)點(diǎn)間的總電容低于5pF是很重要的。如果THLD1和THLD2通過一阻值小于1.5kΩ的電阻與RREF相連，則此節(jié)點(diǎn)的電容加上RREF節(jié)點(diǎn)電容不應(yīng)大于5pF。

引腳12：NC，此引腳應(yīng)懸空或接地。引腳13：THLD1，數(shù)據(jù)限幅器1的閾值設(shè)置。此引腳通過一接至RREF的電阻RTH1設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)限幅器DS1的閾值，閾值隨著電阻值的增加而增加。如果直接將此引腳接至RREF，那么閾值為0。如果THLD2未被使用，則電阻值為0～100kΩ，THLD1電壓范圍為0～90mV。阻值大小由下式給出：RTH1=1.11VTH阻值誤差為±1%。引腳14：PRATE，脈沖上下沿設(shè)置。電阻RPR接地。tPR1用51～2000kΩ的電阻設(shè)置在0.1～5μs的范圍。RPR的阻值大小由下式給出：RPR=?404tPR1?+?10.5阻值誤差范圍為±5%。當(dāng)PWIDTH通過1M電阻接至VCC時(shí)，RF放大器的工作占空比為50%，有利于以高數(shù)據(jù)速率工作。RFA1的周期tPRC用一阻值范圍為11～220kΩ的PRATE外接電阻設(shè)置在0.1～1.1μs的范圍。RPR阻值大小由下式給出：RPR=?198tPRC-?8.51阻值誤差為±5%。為維持穩(wěn)定，使此引腳與VCC、地間的總電容小于5pF是很重要的。引腳15：PWIDTH，脈沖寬度設(shè)置。此引腳設(shè)置RFA1的接通脈沖寬度tPW1，它是由一個(gè)接地電阻RPW實(shí)現(xiàn)的(RFA2的接通脈沖寬度tPW2為1.1tPW1)。tPW1能用一電阻范圍為200～390kΩ的電阻在0.55～1μs的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。RPW由下式給出：RPW?=?404tPW1-18.6阻值范圍為±5%。當(dāng)此引腳通過1MΩ電阻與VCC相連時(shí)，RF放大器的工作占空比為50%，有利于高數(shù)據(jù)速率工作。因此RF放大器的接通時(shí)間是由PRATE電阻控制的。為維持穩(wěn)定性，應(yīng)使引腳與VCC、地之間的電容小于5pF。當(dāng)在休眠模式下以高數(shù)據(jù)速率工作時(shí)，此引腳與CNTRL1(17腳)的連接電阻應(yīng)為1MΩ，這樣引腳電壓才會(huì)較低。引腳16：VCC2，RF部分電源。此引腳必須接一旁路電容，電容必須是1～10μF的鉭電容或電解電容。

引腳17(18)：CNTRL1(CNTRL0)，接收/休眠模式控制。CNTRL1為高阻態(tài)輸入(與CMOS兼容)，邏輯低電平為0～300mV，邏輯高電平為VCC-300mV或更高，但不應(yīng)超過VCC+200mV。邏輯高電平需40μA的電源，邏輯低電平則需25μA(休眠模式為1μA)。此引腳必須維持在邏輯電平。在接通后，CNTRL1與CNTRL0電壓應(yīng)隨VCC上升直至VCC為2.7V。

引腳19：GND3，芯片地。同GND2。

引腳20：RFIO，RF輸入/輸出。此腳與SAW濾波器的傳感器直接相連。

2．RX6501內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理

RX6501的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖4.7.1所示。圖4.7.1RX6501的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖該芯片內(nèi)包含有：SAW濾波器、SAW延遲線、RF放大器、檢波器、數(shù)據(jù)限幅器、低通濾波器等電路。RFIO的阻抗范圍為35～75Ω，外接一個(gè)天線串聯(lián)匹配線圈和一個(gè)并聯(lián)的ESD保護(hù)線圈。RF信號(hào)經(jīng)SAW濾波器到達(dá)射頻放大器RFA1。RFA1包括飽和啟動(dòng)檢測(cè)(AGC設(shè)置)，可在增益35～5dB之間轉(zhuǎn)換(增益選擇)。AGC的設(shè)置為輸入到AGC控制電路，增益選擇從AGC控制電路輸出。RFA1(和RFA2)的接通/斷開控制是由脈沖發(fā)生器和RF放大器偏置電路產(chǎn)生的。RFA1輸出到SAW延遲線，SAW延遲線有一標(biāo)準(zhǔn)的0.5μs的延時(shí)。第2級(jí)射頻放大器RFA2的增益為51dB。檢波器輸出驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)濾波器，濾波器提供一個(gè)3級(jí)、0.05度等紋波低通濾波器響應(yīng)。濾波器的3dB帶寬能用一個(gè)外接電阻設(shè)置在4.5kHz～

1.8MHz。濾波器的輸出由基帶放大器放大后到BBOUT端。當(dāng)接收器RF放大器工作在50%占空比時(shí)，BBOUT端信號(hào)變化大約是10mV/dB，峰-峰值信號(hào)電平達(dá)到685mV。對(duì)于較低的占空比，mV/dB斜率和峰-峰值信號(hào)電平按比例減少。BBOUT的輸出信號(hào)通過串聯(lián)的電容耦合到CMPIN輸入端或者外接的數(shù)據(jù)恢復(fù)處理器(DSP等)。當(dāng)接收器設(shè)置為低功耗(休眠)模式時(shí)，BBOUT端的輸出阻抗為高阻狀態(tài)。數(shù)據(jù)限幅器DS1是一個(gè)電容耦合可調(diào)閾值的比較器。比較器的限制電平為0～90mV，由在RFEF和THLD1端之間的電阻設(shè)置。閾值為零，靈敏度最好。DS1在RXDATA端輸出數(shù)字信號(hào)。

接收器的放大器時(shí)序操作是由脈沖發(fā)生器和RF放大器偏置控制的，在運(yùn)行中由PRATE和PWIDTH端外接電阻與來自偏置控制電路的低功耗(休眠)控制信號(hào)控制。

接收器有兩種工作模式：接收和低功耗(休眠)，由CNTR1和CNTR0端控制。CNTR1和CNTR0為高時(shí)，接收器工作在接收模式；CNTR1和CNTR0為低時(shí)，接收器工作在低功耗模式。接收芯片的核心是時(shí)序放大器的接收部分，它在不需任何屏蔽或去耦裝置的情況下能為RF和檢波器提供100dB以上的穩(wěn)定增益，穩(wěn)定性的獲得是以分散整個(gè)時(shí)間上的RF增益為代價(jià)的，這與超外差接收電路以分散多個(gè)頻率來獲得增益形成了對(duì)照。RF放大器RFA1和RFA2的偏置是由一個(gè)脈沖波發(fā)生器控制的，這兩個(gè)放大器是由一根SAW(表面聲波)延遲線連接的，這根延遲線有0.5μs的典型延遲時(shí)間。一個(gè)RF信號(hào)首先經(jīng)窄帶SAW濾波器，然后進(jìn)入RFA1。脈沖波發(fā)生器使RFA1工作0.5μs，而后放大器信號(hào)通過延遲線從RFA1進(jìn)入RFA2輸入端。此時(shí)RFA1關(guān)閉，RFA2工作0.55μs，進(jìn)一步放大RF信號(hào)。為了確保芯片極好的穩(wěn)定性，RFA1與RFA2并不同時(shí)工作。RFA2的開啟時(shí)間通常為RFA1的1.1倍，這相當(dāng)于通過展寬從RFA1來的脈沖信號(hào)抵消由于SAW延遲線濾波帶來的影響。窄帶SAW濾波器消除了芯片通帶以外的邊帶采樣響應(yīng)，并且同延遲線一起工作，從而提供給芯片非常高的抑制比。連續(xù)放大接收芯片的RF放大器幾乎能不停地開關(guān)，允許非常快速的低功耗(休眠)和喚醒轉(zhuǎn)換，而且兩個(gè)RF放大器能在工作時(shí)斷開以去除芯片的噪聲，從而使平均電流損耗更低。為了降低在RFA1持續(xù)工作時(shí)的噪聲影響，在RFA1的前面設(shè)置了一個(gè)衰減值約為10log的衰減器，占空比為RFA1接通時(shí)間的平均量(約50%)。由于它本身是一個(gè)采樣接收器，因此，它在RFA1兩次接通之間應(yīng)該至少對(duì)最窄的RF數(shù)據(jù)脈沖采樣10次。另外，檢測(cè)數(shù)據(jù)脈沖時(shí)應(yīng)加入邊緣去抖動(dòng)，這也是很重要的。天線這個(gè)外部RF部件對(duì)于接收芯片是必要的，天線阻抗范圍為35～72Ω，它外接一個(gè)串聯(lián)匹配線圈和一個(gè)并聯(lián)的ESD保護(hù)線圈，能對(duì)RFIO進(jìn)行匹配。對(duì)于某些阻抗的天線，則可能需要2～3個(gè)元件進(jìn)行匹配，例如需要兩個(gè)電感和一個(gè)電容。

RF接收信號(hào)經(jīng)