电子电路大全(PDF格式)-第103部分

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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　输入阻抗　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…850　＋j　625　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ohm　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　@　~5MHz　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　输入阻抗　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…700　＋j　865　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ohm　　

　　　　晶体振荡器　　　　　　　　　　　　　　　@　~10MHz　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　输入电容　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　9。7　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　pF　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　@　~5MHz　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　输入电容　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　7。2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　pF　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　@　~10MHz　　



　　　　ASK/FSK　信号开　　　　　　　　　ASK　模式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1。4　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　4　　　　　　　　　　　　　　　　　V　　



　　　　关（MSEL　引脚信　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　FSK　模式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0。2　　　　　　　　　　　　　　　　V　　

　　　　号）电压　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　增益　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　85　　　　　　　　　　　　　　　　　140　　　　　　　　　　　　　　　　225　　　　　　　　　　　　　　uV/kHz　　

　　　　FSK　解调　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中频带宽　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　10。2　　　　　　　　　　　　　　　　10。7　　　　　　　　　　　　　　　11　　　　　　　　　　　　　　　　MHz　　



　　　　　　2。1。3　　　　芯片封装与引脚功能　　



　　　　　　TDA5211　采用　P…TSSOP…28…1　封装，其封装形式如图　2。1。1　所示。TDA5211　　的引脚功能　

如表　2。1。2　所示。　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2。1。1　　　　TDA5211　的封装形式　　



　　


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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第2　章　　　　射频接收器芯片原理与应用电路设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　·87　·　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表2。1。2　　　　TDA5211　的引脚功能　　



　　引　　　　脚　　符　　　　号　　　　　　　　　功　　　　　　　　能　　　　　　　引　　　　脚　符　　　　号　　　　　　　　　　功　　　　　　　　能　　



　　　　1　　　　CRST1　　外接晶体　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　15　　　　　MSEL　　ASK/FSK　模式选择　　



　　　　2　　　　　VCC　　　5V　　电源　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　16　　　　　CSEL　　6。XX　、13。XXMHz　石英晶体选择　　



　　　　3　　　　　LNI　　　低噪声放大器输入　　　　　　　　　　　　　　　　　　17　　　　　　LIM　　　限幅器输入　　



　　　　4　　　　TAGC　　　AGC　时间常数控制　　　　　　　　　　　　　　　　18　　　　　LIMX　　　互补的限幅器输入　　



　　　　5　　　　AGND　　　模拟地　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　19　　　　　　SLP　　　数据限幅器正输入　　



　　　　6　　　　　LNO　　　低噪声放大器输出　　　　　　　　　　　　　　　　　　20　　　　　　SLN　　　数据限幅器负输入　　



　　　　7　　　　　VCC　　　5V　电源　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　21　　　　　　OPP　　　运算放大器同相输入　　



　　　　8　　　　　MI　　　　混频器输入　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　22　　　　　　FFB　　　数字滤波器反馈端　　



　　　　9　　　　　MIX　　　互补的混频器输入　　　　　　　　　　　　　　　　　　23　　　　　THRES　AGC　　阀值输入　　



　　　10　　　　AGND　　　模拟地　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　24　　　　　3VOUT　3V　基准电压输出　　



　　　11　　　　FSEL　　　869/433MHz　工作频率选择　　　　　　　　　25　　　　　DATA　　　数据输出　　



　　　12　　　　　IFO　　　10。7MHz　IF　混频器输出　　　　　　　　　　26　　　　　PDO　　　　峰值检波器输出　　



　　　13　　　　DGND　　　数字地　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　27　　　　　PDWN　　　低功耗控制　　



　　　14　　　　　VDD　　　5V　电源（PLL　计数器电路）　　　　　　　　　　28　　　　　CRST2　　外接晶体　　



　　　　2。1。4　　　　　内部结构与工作原理　　



　　　　TDA5211　的内部结构框图如图2。1。2　所示。芯片内包含低噪声放大器（LNA　）、双平衡混　

频器（mixer　）、压控振荡器（VCO　）、锁相环FSK　解调器（PLL　FSK　demodulator　）、晶体振荡　

器（crystal　oscillator　）、限幅器（limiter　）、数据滤波器（data　filter　）、数据限幅器（data　slicer　）、　

峰值检波器（peak　detector　）等电路。　　

　　　　LNA　　是一个在芯片上的共发…共基放大器，电压增益为　15～20dB　，其增益由　LNA　输出　

端（LNO　）、混频器输入端（MI　）和MIX　端外接的匹配网络决定。LNA　的噪声为3。2dB，消　

耗电流为　500uA　，增益能降到　18dB。在　THRES　引脚和　（23　脚）的阈值电压决定了　AGC　动　

作的开关点，此电压与限幅电路产生的　RSSI　　电平相比较，如果　RSSI　　电平高于阈值电压，LNA　

增益将会减少。阈值电压可由在　3VOUT　　引脚端和　THRES　　引脚端之间的电压分压器产生，　

3VOUT　引脚端提供了一个由内部能隙电压产生的温度稳定的输出电压（3V　），而　AGC　动作　

的时间常数由连接到　TAGC　　　　　　　　　　　（4　　脚）的电容决定，可以根据所要选择的工作场合和操作过程　

选择。　　

　　　　双重平衡的混频器将　310MHz～350MHz　范围内的输入　RF　频率，变换成为　10。7MHz　的　

中频（IF　）信号，其电压增益为21dB　，使用一个高端或低端抑制的本机振荡器。为了抑制　IF　

输出端的　RF　信号，片内设置了一个截止频率为　20MHz　的低通滤波器。IF　输出端采用射极跟　

随器，源阻抗为　330Ohm，在　IFO　端（12　脚）不用附加匹配电路，可直接连接标准的　10。7MHz　

陶瓷滤波器。　　

　　　　PLL　合成器由　VCO　、异步分频器、使用充电泵的鉴相器、回路滤波器组成，整个电路完　

全集成在芯片上。VCO　包括一个螺线形的电感和变容二极管，FSEL　端　（引脚11）开路。VCO　

的调谐范围由接收频率范围　310MHz～350MHz　　和使用一个高端或低端抑制的本机振荡器确　

定。振荡器的信号被馈送到合成器中的分频器，除　2　后馈送到混频器。　　

　　　　晶体振荡器电路允许在　5MHz　或　10MHz　范围内选择晶体，PLL　　的分频比可由　CSEL　引　

脚端的状态控制，在　32　和　64　之间转换，如表　2。1。3　所示。　　



　　


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



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　


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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第2　章　　　　射频接收器芯片原理与应用电路设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　·89　·　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表2。1。3　　　　CSEL　状态与晶振频率　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　CSEL　端　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　晶振频率　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　开路　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　5。xxMHz　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　短路到地　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　10。xxMHz　　



　　　　　　

　　　　限幅器是一个多级AC　耦合的放大器，其增益在带通特性中心频率　10。7MHz处约为80dB。　

输入阻抗为　330Ohm，可直接与　10。7MHz　陶瓷滤波器连接。限幅器能产生像　RSSI　一样的直接与　

输入信号相对应的直流电压，用来解调在基带电路中的　ASK　接收信号。RSSI　　的输出加到调　

制方式开关、峰值检波器和　AGC　　电路。为了解调ASK　信号，MSEL　引脚端必须开路。　　

　　　　为解调　FSK　信号，使用一个完全集成在芯片上的　PLL　　电路。限幅器输出的差动信号馈　

送到线性鉴相器。解调器的增益典型值是　140uV/kHz。解调器解调方式转换由　MSEL　引脚端　

控制，其工作状态如表　2。1。4　所示。　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表2。1。4　　　　MSEL　引脚端工作状态　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　MSEL　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　解调方式　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　开路　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ASK　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　短路到地　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　FSK　　



　　　　　　

　　　　数据滤波器由一个带宽大于　100kHz，作为电压跟随器的运算放大器和两个在片内的　

100kOhm的电阻组成。外接两个电容构成一个二阶低通滤波器。　　　　

　　　　数据限幅器是一个带宽为　100kHz　的快速比较器，允许最大接收数据速率为　100　kBaud　。　

最大接收数据速率也与　IF　滤波器的带宽和本机振荡器的公差值有关。数据限幅器输出一个数　

字的数据信号（CMOS　电平）到后续电路。　　

　　　　峰值检波器产生一个与接收数据信号的幅值电压相符合的直流电压。峰值检波器需外接　

RC　　网络，其输出信号可作为信号强度的指标和数据脉冲限幅器的基准，最大输出电流为　

950uA　。　　

　　　　能隙基准电路为芯片提供了一个温度稳定的基准电压，在低功耗模式时，由　PDWN　引脚　

端信号控制关掉的所有支电路，此时电源电流值为　50nA　。PDWN　端（引脚　27　）开路或连接　

到地时，芯片工作在低功耗模式；PDWN　端连接到　VS　时，芯片工作在接收状态。　　



　　　　2。1。5　　　　应用电路设计　　



　　　　根据　TDA5211　　　　　的引脚说明和对其芯片内部的了解，可以设计出无线数字接收电路，它　

的工作频段由其元器件参数决定，现在对其部分电路设计进行说明。　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　1．选择LNA　阈值电压和时间常数　　

　　　　LNA　　自动增益控制的内部电路如图2。1。3　所示，它包含一个跨导倒数放大器，用来比较　

由RSSI　产生的接收信号和外部提供的阈限电压，阈限电压数值在　0。8V～2。8V　之间，在接收　

信号动态范围内提供一个转折控制点。　　

　　　　阈限电压　U　　　　　　　　加到　23　脚　THRES　端，其值由在　24　脚　3V　　OUT　端和　THRES　两引脚端之　

　　　　　　　　　　　　　　thres　



间外接电阻分压产生，在　24　　脚　3VOUT　　端提供一个由内部能隙电源产生的温度系数稳定的　



　　


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



3V　输出电压，如果由限幅器产生的　RSSI　电平高于　U　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，OTA　产生一个正电流I　　　　　　　　　　　　　，在　THRES　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　thres　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　load　



引脚端产生电压上升，否则　OTA　产生一个负电流，这些电流具有不同值，使　AGC　具有快速　

吸收和缓慢释放的功能，Iload　输出外接一个电容，产生　LNA　增益控制电压。　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2。1。3　　　　LNA　　自动增益控制电路　　



　　　　　设计中可根据需要来选择开关控制点，一般选择　1。8V　的阈限电压。应强调的是，在　24　

脚　3V　输出端能够驱动的电流为　50uA　，但在　THRES　脚的输入电流仅为　40nA　，因为抑制在　

24　脚　3V　输出端的电流输出与接收器的功耗直接相关，外接电阻应该有较高的阻值，一般选　

择　R1　为　240kOhm，R2　为　360kOhm，此时在24　脚　3V　输出端的输出电流为　5uA　，阈限电压　1。8V。　　

　　　　　如上所述，TAGC　端外接一个电容，根据　OTA　的充放电便可产生LNA　增益控制电压，　

TAGC　　端外接的电容将对　AGC　　　　　　　　　　　　　　的时间常数发生影响，当充放电不相等时，便可得到两个不　

同的时间常数，电容充电过程中的时间常数应该根据数据传输速率来选择，根据西门子公司　

所测的数据可知，电容值应该大于　47nF　。　　

　　　　　2　．数字滤波器设计　　

　　　　　数字滤波器的设计电路如图　2。1。4　　所示。芯片中的电压跟随器和两个　100kOhm的电阻，再　

加上两个外接电容，一个接在　22　脚和　19　脚之间。另一个接在　21　脚上，它的另一端接地，这　

样便组成了一个低通的数字滤波器。电容值的计算公式如下：　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2Q　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　C1=　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2。1。1　）　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Rω　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　3dB　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　C2=　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2。1。2　）　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2Q　Rω　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　3dB　



　　　　　ω　截止频率：当为贝塞尔滤波器时，Q=0。577；　ζ=1。762　；当为巴特沃思滤波器时，Q=0。71；　　

　　　　　　3dB　



ζ=1。0　。例如，频带为5kHz　的巴特沃思滤波器，R=100kOhm；　C1=450pF；　C2=225pF。　　

　　　　　3　．晶体振荡器电路设计　　

　　　　　晶体振荡电路的负阻抗部分决定晶体振荡器工作所需的频率，晶振负载电容的值计算公　

式如下：　　



　　


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