电子电路大全(PDF格式)-第118部分

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能使比较频率有足够的衰减。一般选用三阶回路滤波器。例如：　　

　　　射频频率f　RF　为434MHz　，比较频率f　C　为　100kHz，回路带宽BW　　为4。3kHz　，VCO　增益　

Ko　为28MHz/V　，相位比较器增益Kd　为500uA/rad　，相位极限j　　为62°，抑制比A　为20dB　。回　

路滤波器电路如图3。1。6　所示，使用这个回路滤波器，内部调制速率可以一直到2400b/s，PLL　



　　


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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第3　章　　　　射频收发器芯片原理与应用电路设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　·161　·　



锁定时间从省电模式到RX　需要约1ms　时间。　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3。1。6　　　　三阶回路滤波器　　



　　　　PLL　外部调制：当调制被加到PLL　外部电路时，意味着PLL　将不能跟踪调制信号在回　

路中的变化，因此一个相对较低带宽的回路滤波器是必需的。要求的带宽取决于实际的调制　

率。因为回路带宽将比比较频率显著地低，二阶环滤波器通常能获得比较频率足够的衰减。　

通过二阶环滤波器也能获得需要的衰减。例如：　　

　　　　射频频率f　RF　为434MHz　，比较频率f　C　为140kHz，回路带宽BW　为1。03kHz，VCO　增益　

Ko　为28MHz/V　，相位比较器增益Kd　为125uA/rad　，相位极限j　　　　　　　　　　　　　　为62°。回路滤波器电路如图　

3。1。7　所示。　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3。1。7　　　　二阶回路滤波器　　



　　　　图3。1。7　　回路滤波器在数据传输速率超过　19200　波特（包括曼彻斯特码）时使用，PLL　

锁定时间约为4ms　。　　

　　　　希望较快的PLL　锁定时间，充电泵可以制作成每单位相位差释放　500uA　　的电流，芯片　

上NMOS　管漏极开路（引脚端10）接到两阻尼电阻（R10　，R9　）到地，如图3。1。8　所示，一　

旦锁定在正确的频率上，PLL　　　　　　　　　　　　自动返回到标准低噪声操作（充电泵电流：125uA/rad）。如果　

校准设置在控制字中反映出来（cpmp1=1，cpmp0=0　），快速锁定特征是有效的，通过在回路　

中的参数来减少PLL　锁定时间。　　

　　　　如果FSK　调制加到VCO　，元件C17、C18、C19、R11　、R12　和R13　　（见应用电路图）是　

必须的。当是一个电流输出时，数据在DATAIXO　脚输入，然后反馈到MOD　脚（11　脚）。当　

逻辑“1”输入在DATAIXO　　引脚端和逻辑“0　”进入漏极时，该引脚端为一个50uA　　的电流　

源。电容C17　为滤波基带信号而设置，如是电容大，将获得一个慢上升沿的基带滤波信号；　

如果电容小，将获得高速上升沿信号，也能得到更宽广的频谱，电阻R11　和R12　决定频偏。　

如果C18　比C17　大则频偏将大，R13　较大用于消除回路滤波器的影响。在TX　模式，直到开　

始发送数据时，引脚端DATAIXO　必须保持三态。　　

　　　　PLL　外部调制需要一个相对调制率而言较低带宽的回路滤波器。这将导致一个相对长的　

回路锁定时间。在实际应用中，这种调制被加到VCO　，实现从节能模式到接收模式，需要在　

短的时间里启动双回路滤波器。　　



　　


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



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3。1。8　　　　双回路滤波器　　



　　　　工作于发射模式回路滤波器由C15、C16、R9　和R10　组成。包括快锁特性。（快锁特性　

可控制NMOS　），这个滤波器是通过引脚端（QCHOUT　）的内部NMOS　　自动开关控制输入输　

出的。它被DFC　（双滤波器控制）控制。位OutS2、OutS1、OutS0　必须设置为110。当QCHOUT　

使用开关将TX　　回路滤波器接地时，QCHOUT　和ICHOUT　都不能被作为测试脚使用到不同　

的接收器。接收模式的回路滤波器包括C15、C16、R109　、R101　和C101　。　　

　　　　PLL　外部调制模式，充电泵输出状态有三态。回路是开环的因此不能跟踪调制。意味着　

回路滤波器有高的带宽、短的开关时间。由于漏电流、回路电压将减少，发射时间将受限于　

滤波器的带宽，当发射时间更短时，高带宽要求低电容量的电容，回路电压下降得更快。回　

路在PLL　锁定在需要的频率上和功放器被打开时构成闭环。当调制开始时，回路迅速打开，　

此时回路不能跟踪调制，在调制网络中采用AC　耦合无DC　成分。　　

　　　　发射功率放大器是基本的AB　类，最后一级是开集电极（OC　）电路。因此外接一负载电　

感（L2　）是必不可少的，放大器的直流电流通过外接偏置电阻　R14　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　调整。当偏置电阻值为　

1。5kOhm时，偏置电流为50uA　。最后一级电路的偏置电流大约为15mA。　　

　　　　阻抗匹配电路取决于天线使用的类型，但将被设计成最大输出功率。对最大的功率输出，　

功率放大器必须接一约为100Ohm的阻抗。输出功率能通过编程分成8　级，每级大约相差3dB，　

通过控制字Pa2～Pa0　控制。　　

　　　　为了预防干扰信号干扰功放，功放缓慢的导通和截止，通过外接电容C25　连接到24　脚，　

允许偏置电流在被限定范围上升或下降。上升/下降电流典型值为　1。1uA，当电源为3V　　时开　

关速率为2。6us/pF　。转换功放开关会影响PLL　，所以开关速率必须与PLL　带宽相对应。　　

　　　　缓冲放大器连接　VCO　　和功率放大器之间。功率放大器的输入信号将放大到期望的输出　

功率。通过设置位Gc　为“0　”，缓冲级可以被旁路。　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　RF　接收器的低干扰放大器利用提升输入信号来优化频率转变过程。最主要是为了预防混　

频器干扰。LAN　是一个两级放大器，正常时在434MHz　处能获得23dB　增益，LAN　有一直流　

外馈环，为LAN　提供偏置。外接电容C26　对所有的直流反馈环路起退耦和稳定作用，有一　

个大的低频环路增益。为获得高的接收灵敏度，LAN　的输入阻抗、输入匹配是非常重要的。　　

　　　　LAN　能通过设置ByLAN　位为“1”而被旁路，这对强输入信号是非常有用的。　　

　　　　混频器在434MHz　有　12dB　增益，微分输出在引脚端34、35　和引脚端38、39　时，每一　

路混频器的输出阻抗约为15kOhm。　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　


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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第3　章　　　　射频收发器芯片原理与应用电路设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　·163　·　



　　　　　每个通道包括前置放大器和前置滤波器，前置滤波器是一个衰减　20dB　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　的三阶椭圆　

Sallen…Key　低通滤波器，可以阻止回转滤波器受邻频道强信号的干扰。前置放大器在Gc=0　　时　

有20dB　和Gc=1　　时有30dB　　的增益。输出电压（峰…峰值）分别为200mV　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（30dB　时）和1V　

　（20dB　时）。　　

　　　　　三阶Sallen…Key　低通滤波器可以用程序控制成四种不同的截止频率，如表3。1。4　所示。　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表3。1。4　　　　不同Fc1　、Fc0　值时的截止频率和信道间隔　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Fc1　　　　　　　Fc0　　　　　　　　　截止频率/kHz　　　　　　　　　　　推荐信道间隔　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0　　　　　　　　　　0　　　　　　　　　　　　10　±2。5　　　　　　　　　　　　　　　25　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0　　　　　　　　　　1　　　　　　　　　　　　30　±7。5　　　　　　　　　　　　　　100　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0　　　　　　　　　　0　　　　　　　　　　　　60　±15　　　　　　　　　　　　　　　　200　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0　　　　　　　　　　1　　　　　　　　　　　　200　±50　　　　　　　　　　　　　　700　　



　　　　　　　

　　　　　对10kHz　的截止频率，第一级电路必须与每个混频器的输出端之间接一个820pF　的电容，　

对30kHz　的截止频率则需要接一个67pF　的电容。　　

　　　　　由于回转滤波器的截止频率可通过外接可变电阻来改变。最佳信道间隔将依赖于　

Sallen…Key　滤波器的截止频率。表3。1。4　给出了推荐的不同位设置时的信道间隔。　　

　　　　　主要信道滤波器是七阶椭圆低通滤波器的回转电容来实现的。椭圆滤波器为获得选择性　

和动态范围必须将电容减到最少。回转滤波器的截止频率通过外接电阻调整。表3。1。5　表示出　

了不同的偏置电阻对应的不同的截止频率。　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表3。1。5　　　　不同的偏置电阻对应的不同截止频率　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　偏置电阻/kOhm　　　　　　　　　　　　　　　　　截止频率/kHz　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　6。8　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　70　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　8。2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　55　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　15　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　30　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　30　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　14　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　47　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　8　　



　　　　　　　



　　　　　回转滤波器的截止频率选择与Sallen…Key　滤波器的截止频率一样。回转滤波器的最大截　

止频率为175kHz。截止频率必须足够高，以通过接收信号（频偏＋调制）。最低截止频率为：　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　f　c（min）　=f　DEV　＋Baudrate/2　　　



　　　　　在频偏f　DEV=30kHz　和波特率为20　　kBaud　　时，最低截止频率是40kHz　。设置位Fc1=1　和　

Fc0=0　，截止频率为60kHz±15kHz　将是最佳的选择。回转滤波器偏置电阻为7。5kOhm或8。2kOhm时　

回转滤波器截止频率约为60kHz　。　　

　　　　　当选择接收宽带时，晶体误差也必须考虑进去，如果晶体温度偏离整个温度范围±10　×　



　　…6　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…6　

10　　，输入的RF　信号和LO　信号理论上会互相偏离20　×10　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。　　

　　　　　解调器解调出来的信号的频偏必须永远比频漂大，最小的频偏（f　DEVmin　）等于波特率。　

频偏至少等于波特率加上频漂。　　

　　　　　频偏可以在最小频偏到最小频偏加两个时段的最大频漂之间变化。当考虑晶体误差时，　



　　


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



最低截止频率是：　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　f　　　　=t　×　f　　　　　　＋　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2　　　　　　　　Baudrate/2　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　c（min）　　　　　　DEVmin　



其中f　　　　是考虑晶体误差时，LO　信号和输入RF　信号之间的最大频漂。　　



　　　　据此，信号在　434MHz　　　　　　　　　　处的频漂为　8680Hz。对于在　20kBaud　　　　　　　　　　　　　的波特率，频偏必须比　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…6　

28。68kHz　更高。当RF　信号比LO　信号低20　×10　　　　　　　　　　　　　　　　时，频偏能从20kHz　变化，当RF　信号比　



　　　　　　　　　　　　　　　　　…6　

LO　信号高20　×10　　　　　　　时，频偏可以到37。36kHz，最低截止频率为47。36kHz　。　　

　　　　　限幅器是一个零点检波器，限幅器输出是与I…Q　相位差相对应的值，输出的是边缘陡峭　

的方波。　

　　　　　　　　　　



　　　　解调器解调I　和Q　信道输出，并产生数字量输出。解调器检测I　和Q　信道信号之间的相　

位差。对于I　信道限幅器输出的每一个边沿（上升沿和下降沿），Q　信道限幅器输出的振幅被　

采样。并且反之来也如此。解调器的输出在DATAIXO　引脚端。数据输出被IF　信号每周期四　

次更新。这也意味着输出数据的最大抖动为　1/　　（4×f　）（仅仅对零偏有效）。如果I　信道信号　

滞后于Q　信道，FSK　调制频率位于LO　频率上方（数据“1”），如果I　信道超前Q　信道，则　

FSK　调制频率位于LO　频率下方（数据“0　”）。　　

　　　　解调器的输入和输出通过一阶RC　低通滤波器滤波并经过斯密特触发器放大产生方波。　　

　　　　建议在低位率时，增加电容连接于引脚端18　的（DataC　），以减少RX　数据信号滤波器的　

带宽。滤波器的带宽必须根据位率而调整，这个功能通过RXFilt　位来控制。　　

　　　　RSSI　　（接收信号强度指示）电路输出对应于RF　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　输入信号强弱的直流电压。典型　RSSI　

响应曲线图如图3。1。9　所示（f　DEV=30kHz　，Gc=1　），图中超过70dB　的RF　输入范围对应于0。7V～　

2。05V　。　　

　　　　当接收到的RF　输入信号使RSSI　输出增加时，RSSI　能作为信号有无指示器，用于唤醒　

电路。无信号时，电路可以处于睡眠模式以延长电池寿命。　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　另一个应用是能测定发射功率是否可以在系统中减少一些，如果RSSI　检测到一强信号，　

将可告诉发射器减少发射功率以减少电流消耗。　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3。1。9　　　　典型RSSI　　响应曲线图　　



　　　　编程：两线（CLKIN　　和　REGIN　）式总线用来编程电路，两线串行总线接口可以控制分　

频器、选择TX　的功率和RX　和合成器电路功能块。接口由一个80　位编程寄存器组成。数据　

和第一有效位从REGIN　线进入，第一位是输入P1　，最后一位是输入P80　。程序寄存器中的　

位安排如表3。1。6　所示。位功能描述如表3。1。7　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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　·165　·　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表3。1。6　　　　程序寄存器中的位分配表　　



p1～p6　　　　　　　　　p7～p12　　　　　　　　　p13～p24　　　　　　　　p25～p36　　　　　　　　　p37～p46　　　　　　　　p47～p56　　　　　　　　　　　　p57　　　　　　　　　　　　p58　　



　　A1　　　　　　　　　　　　A0　　　　　　　　　　　　　　N1