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电子电路大全(PDF格式)-第101部分

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                                逻辑低电平           GND                    0。8         V  



       发射到接收转换时间                                                       1。5         us  



       接收到发射转换时间                                                       1。5         us  



       天线负载                                    24069i    30073i    37577i    Ohm  



       比特率                                      0。01                   3。2        Mb/s  



       峰值输出功率                                    …5          2           5         dBm  



       发射电流消耗                                    15          21         50         mA  



       接收电流消耗                                    30          38         48         mA  



       接收灵敏度                                                …77                   dBm  



       镜像抑制比                                                 30                    dB  



  


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                                第3 章    射频收发器芯片原理与应用电路设计                                             ·253 · 



      3。10。3    芯片封装与引脚功能  



     RFW302 芯片组由RFW24 、RFW488C 、RFW488R 三块芯片构成,如图3。10。1、图3。10。2 

和图3。10。3 所示。引脚功能分别如表3。10。2、表3。10。3 和表3。10。4 所示。  



                                                                                



                                     图3。10。1    RFW24 的引脚封装形式  



                                     表3。10。2    RFW24 芯片的引脚功能  



           引    脚         符    号                                  功        能  



             1            VccRF         RF 部分的电源电压  



             2             GND          地  



             3             NRF          连接到天线  



             4              RF          连接到天线  



             5             GND          地  



             6            VccRF         功放部分的电源电压  



             7             ACT          启动控制,L 时为待机模式,H 时启动模式  



             8              LC          连接到22nH  电感  



             9             NLC          连接到22nH  电感  



            10            VccPD         峰值检测器部分的电源电压  



            11            SAWD          从RFW488C…A(D)到峰值检测器的输入  



            12           NSAWD          地  



            13             GND          地  



            14             GND          地  



            15            SAWIF         从/到RFW488C…A(IF) 的中频输入/输出  



            16            Tx/Rx         发射/接收控制,接Vcc 是Tx 模式;接GND 是Rx 模式  



            17             CAP          外部电容连接到此脚,最佳值为2。2nF  



            18            VccGD         到状态机和脉冲发生器部分的供给电压  



            19       DataIO (TxD/RxD )  数据输入/输出  



            20            SAWG          当输入到RFW488C…A(G) 时的发射脉冲输出  



  


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·254 ·                                     射频集成电路芯片原理与应用电路设计  



                                                                                                        续表  



           引    脚           符    号                                       功        能  



             21              GND           地  



             22             OSCO           连接到谐振器  



             23              OSCI          连接到谐振器  



             24             VccLO          振荡器部分的电源电压  



           Puddle            GND           地  



                                                                                  



                               图3。10。2    RFW488C…A 相关器芯片的引脚封装形式  



                                  表3。10。3    RFW488C 相关器芯片的引脚功能  



           引    脚        符    号                                       功        能  



             1            GND        地  



             2           GND         地  



             3           GND         地  



             4           SAWD        输出到峰值检测器,在488MHz 时的特征阻抗为5…122j  



             5          NSAWD        地  



             6           GND         地  



             7             IF        从/到IF 到SAW 的输入/输出,在488MHz 时的特征阻抗为3…13j  



             8            GND        地  



             9          NSAWG        地  



             10          SAWG        输入到SAW 的发射脉冲,在488MHz 时的特征阻抗为3…13j  



                                                                            



                               图3。10。3    RFW488R…A 谐振器芯片的引脚封装形式  



                                  表3。10。4    RFW488R 谐振器芯片的引脚功能  



          引    脚        符    号                                        功        能  



             1           GND         地  



             2           OSCI        在这个引脚与5 脚之间串联谐振  



             3           GND         地  



  


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                         第3 章    射频收发器芯片原理与应用电路设计                              ·255 · 



                                                                          续表  



        引    脚    符    号                          功        能  



          4       GND      地  



          5       OSCO     在这个引脚与5 脚之间的串联谐振    



          6       GND      地  



    3。10。4     内部结构与工作原理  



    芯片组RFW302  的内部结构如图3。10。4 所示。RFW24 芯片是系统的有源部分,具有定 

时、放大、开关、发射和接收的功能。RFW488C 是一个在晶振的基础上实现的4 脚SAW 相 

关器,芯片是一个无源的、用作直接序列扩频器件,作用是提供一个13 位的BPSK  巴克码相 

关器(一个匹配滤波器)。RFW488R  是一个单端口的 SAW 谐振器,谐振频率为 488MHz , 

作为系统振荡器源。由三块芯片组成的收发器模块包含有 SAW  相关器、频率发生器、脉冲 

发生器、RF 前端、低噪声块、峰值检测器和状态机等。  



                                                                                       



                          图3。10。4    RFW102 芯片组的内部结构框图  



    SAW 相关器是一个线性的无源3 端口器件,一条连续的延时线,连接在带通滤波器和反 

相器之间,电流SAW 相关器是一个匹配滤波器,与一个13 位的BPSK 调制巴克码相匹配。 

SAW 相关器的3 个端口和外部无源部件匹配电阻为200Ohm,工作中心频率为488MHz 。  

    在系统中,频率发生器电路是一个通用元件,是系统在发射和接收模式下都处于工作的 

惟一部件。功能是为状态机提供基准时钟。此电路由一基于晶体振荡器的SAW…谐振器组成。 

谐振器的频率乘以4 就能得到想要的上变频频率。电路的一个非常重要特点是苏醒时间很快 

 (从待机模式到稳定状态所需时间小于 

                                     20us )。  



  


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 ·256 ·               射频集成电路芯片原理与应用电路设计  



   脉冲发生器产生一大约76ns IF 脉冲,此脉冲输入到SAW 相关器。状态机对相关的模拟 

单元进行开关控制。输出级是一个非差分形式的功率放大器,在匹配状态下能使最大功率输 

出到200Ohm SAW 输入端上。  

   RF 前端包含放大和上变频级,其输入端是13 位BPSK 信号(为488MHZ 中频里相关器 

的输出信号),其输出是被放大到31dB 和上变频到2440MHz  的信号。第一级放大在IF,第 

二级放大在RF 。混频器是个镜像抑制混合器,抑制率至少35dB 。  

   低噪部件LNA 的输入来自天线,输出连到SAW 上。由于在天线和LNA1 间没有RF 滤 

波器,需要很宽的动态发射/接受范围,高频端块的特点是动态范围非常高。在此部件后是 

SAW 相关器,功能是作为一滤波器抑制频带外信号和抑制频带内的干扰。主要性能参数如下: 

增益为25dB,天线电阻是50Ohm(差分形式),负载(SAW 相关器)为200Ohm,输入IP1》…18dBm, 

输入IP3》…5dBm,噪声值NF35dB 。  

   峰值检测器位于SAW 相关器的下一级,其功能是检测信号的包络,直接把中频IF 移到 

基带上。峰值检测器位于在ASK 接收器的第一级,由于输入可能有一非常高的输入信号范围, 

所以要求动态范围非常高。一个“快速”峰值检测器和一个“慢速”峰值检测器,两个峰值 

检测器并联使用,两者之间的区别是它们的输出带宽。“快速”峰值检测器的带宽是10MHz; 

 “慢速”峰值检测器的带宽由一外接的电容器决定,电容器连接在第13 引脚端和系统GND 

之间。  

   为了保持的高动态范围,需要使用对数峰值检测器。这个可以通过使VOUT=α *PIN 

实现,其中,PIN  的单位是dBm  (对数),VOUT  的单位是伏特(线性)。噪声底线是Pmin , 

饱和点是Pmax ,在这两点之间,峰值检测器作用如下:α为斜率,α=10(mV/dB) ;Pmax…Pmin 

是动态范围,Pmin5dBm ;斜率线性度:在动态范围内,斜率α有 a ±1dB 

的线性偏差;工作的中心频率为 488MHz ±5MHz 。外部电感是带通滤波器的一部分,定 

义峰值检测器带宽,电感与外部电容相并联,连接在芯片RFIC  的8 脚与9 脚之间。输入 

阻抗为200Ohm。  

   状态机是芯片数字电路部分,主要完成定时、控制和数字流程等功能。信号输入:(1) 

DATA  I/O ,在发射模式下的高阻抗输入脚。(2 )Tx/Rx,H=Tx    l=Rx 。(3 )ACT ,LH  时元 

件被关掉,电流消耗最低,HL 时芯片工作。(4 )Clk  (5 )p out  (从模拟比较器的输出的 

内部信号)。信号输出:(1)DATA  I/O ,在接收模式下的低阻抗输入脚。(2 )脉冲正逻辑信 

号。( 

    3 )SW cont (到脉冲发生器的内部信号),高电平时是脉冲发生器的电压输出到放大器。 

 ( 

  4 )Acont  高电平时电压输出到功率放大器。(5 )Rxcont  高电平时接收链路工作。具体状 

态控制过程如图3。10。5 所示。  

   调制解调器建立在SAW 相关器的基础上,SAW 相关器是一个3 端口的无源器件。与SAW 

相关器连接的还有两个器件,一个是488MHz  的单端口SAW 谐振器,为系统提供频率源; 

还有一个是RFIC ,RFIC 是系统的有源部件,即RF 收发器,中频频率为488MHz ,本振频率 

为1952MHz,由SAW 谐振器产生。  

   接收电路输出是数字脉冲。  



   3。10。5    应用电路设计  



   RFW302 芯片组的典型应用电路如图3。10。6 所示。  



  


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                                    第3 章    射频收发器芯片原理与应用电路设计                                                                         ·257 · 



                                                                                                                      



                                                  图3。10。5    状态机的状态图  



                                                                                                                                   



                                          图3。10。6    RFW302 芯片组的应用电路  



通过这3 块芯片组合而成的收发器的接口如表3。10。5 所示。  



  


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·258 ·                                 射频集成电路芯片原理与应用电路设计  



                                     表3。10。5    RFW302 的接口说明  



       名称                                               特        征  



    Vcc          芯片电源供给输入端,需要一个2。7~5V 的可调电源  



    GND          地,所有接地端连接到此引脚  



    Tx/Rx        模式选择输入,输入Vcc 时为发射模式,输入0V 时为接收模式  



    ACT          输入0V 时为待机模式,输入Vcc 时启动模块。唤醒为完全工作模式的典型时间需要花10us 的时间。 



                 CMOS 电平  



    TxD/RxD      在Tx 模式下这是输入脚,为正沿触发,每次TxD 从地到Vcc ,位数据将会被发射。在Rx 模式下这是 



                 输出脚。CMOS 电平脚  



     RFW302 工作时序图如图3。10。7 所示。  



                                                                                                 



                                      图3。10。7    RFW302 工作时序图  



  


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                         第3 章    射频收发器芯片原理与应用电路设计                                 ·259 · 



    虽然应用电路由3 块芯片组合而成,但具体的PCB 板却很小,尺寸为12mm×16mm。  



     3。11    915MHz OOK 收发器模块RD0300 的原理        

                               与应用电路设计  



    3。11。1    概述  



    RD0300 是基于射频收发器集成电路RF2905 设计的低价格的OOK 收发器模块。可以直 

接与微控制器等电路接口。工作频率 915MHz,数据速率 128kb/s,电源电压2。7~5。0V 。符 

合  Parts 15。231 或者15。249 规范要求。适用于ISM              (工业、科学和医学)频率范围内的各种 

应用,如无钥匙进入系统、安防系统、遥控遥测系统、数据通信系统等。  



    3。11。2    主要性能指标  



    RD0300 的主要性能指标如表3。11。1 所示。  



                             表3。11。1    RD0300 的主要性能指标  



        参数                最小值               典型值               最大值              单位  



  频率范围                                       916                               MHz  



  射频输入/输出阻抗                                  50                                 Ohm  



  发射模式                                      OOK                                   



  最大输出功率                                      2                                dBm  



  接收灵敏度                                      …90                               dBm  



  RSSI DC  输出电压            1。6                                 3。2              V  



  数据输出带宽                   200                                                 kHz  



  数据输出电平                   0。3                               V -0。3V            V  

                                                              cc 



  电源电压                     2。7               3。6               5。0              V  



  电流消耗                                        9                                mA  



  待机电流                                       10                                uA  



    3。11。3     内部结构与引脚功能  



    RD0300 的内部结构如图3。11。1 所示,各引脚功能简介如下。  

     引脚1; 3; 7; 9; 10; 14; 15:GND,地。  

     引脚2 :RF IN/OUT ,天线输入接口,50Ohm。  

     引脚4 :TX DATA,发射数据输入。  



     引脚5:PD ,逻辑输入,使能或者不使能PLL 部分。  

     引脚6 :VCC1 ,功率放大器等部分电源。  



     引脚8:RX/ TX ,接收/发射模式选择。  

     引脚11:VCC3 ,IF 放大器等部分电源。  

     引脚12:RSSI ,RSSI 输出。  



  


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 ·260 ·                                 射频集成电路芯片原理与应用电路设计  



                                                                                                  



                                        图3。11。1    RD0300 的内部结构  



      引脚13:RX DATA ,接收数据输出。  

      引脚16:VCC2 ,LNA 和混频器电源。  

      RD0300 是基于射频收发器集成电路RF2905 设计的低价格的OOK 收发器模块。  

      RF2905 是低功耗单片收发器芯片,频率范围为300MHz  ~1000 MHz,工作电压为2。7V~ 

5。0V,窄带和宽带FM/FSK ,在433 MHz 时输出功率为10 mW,工作在433/868MHz 的欧洲 

ISM 频段和915MHz 的北美ISM 频段。  

      RF2905 的内部结构如图3。11。2 所示,各引脚功能简介如下。  



                                                                                                  



                                      图3。11。2    RF2905 的引脚封装形式 
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