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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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