电子电路大全(PDF格式)-第124部分

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的。如果THLD1　或THLD2　通过一个阻值小于　1。5kOhm　　的电阻与RREF　相连，此节点的电容　

加上RREF　节点电容不应大于5pF　。　　

　　　　引脚12：THLD2，数据限制器2　阈值调节。阈值由一个与RREF　相连的电阻设置，电阻　

阻值范围为　0～200kOhm。在峰值检波器电压为0～120mV　　时，电阻值增加，阈值减小。在大　

多数情况下，阈值设置在低于峰值6dB　处或RF　放大器占空比为50％时低于60mV　。THLD2　

电阻由下式决定：　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　R　　　=1。67　　V　（V　　为阈值电压）　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　TH2　　　　　TH　　　TH　　　　　　　　　　　　　　



　　　　阻值误差在±1％范围，将此脚悬空将使峰值限制器不能工作。　　

　　　　引脚13：THLD1，数据限制器1　阈值调节。此管脚通过一个接至RREF　　的电阻RTH1　设　

置标准数据限制器DS1　的阈值，阈值随着电阻值的增加而增加。直接将此管脚接至RREF　，　

阈值为0　。如果THLD2　未被使用，电阻值为0～100kOhm，THLD1　　电压范围为0～90mV　。阻　

值大小由下式给出：　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　R　　=1。11　　V　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　TH1　　　　　　TH　



　　　　如果THLD2　在使用，电阻值为0～200kOhm，THLD1　　电压范围为0～90mV　。阻值大小由　

下式给出：　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　RTH1　=2。22　VTH　　

　　　　阻值误差为±1％。注意：DS1　的非0　阈值需要AGC　工作。　　

　　　　引脚14：PRATE　，脉冲上下沿设置。电阻RPR　接地。tPR1　能用51kOhm～2000kOhm　　的电阻设　

置在0。1～5us　的范围。RPR　　的阻值大小由下式给出：　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　RPR　=　404tPR1　＋10。5　　

　　　　阻值误差范围为±5％，当PWIDTH　通过　1MOhm　　　电阻接至VCC　　时，RF　放大器工作占空　



　　


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



比为50％，有利于以高数据速率工作。RFA1　　周期　tPRC　用一个阻值范围为　11kOhm～220kOhm　　的　

PRATE　外接电阻设置在0。1～1。1us　的范围。RPR　　阻值大小由下式给出：　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　RPR　=　198tPRC　8。51　　

　　　　阻值误差为±5％　。为维持稳定，使此管脚与VCC　、地间的总电容小于5pF　是很重要的。　　

　　　　引脚15：PWIDTH　，脉冲宽度设置。此引脚端设置RFA1　　的接通脉冲宽度tPW1　，由一个　

接地电阻　RPW　　　　　实现（RFA2　　　　　　的接通脉冲宽度　tPW2　　　　　　　为　1。1tPW1　）。tPW1　能用一个电阻范围为　　　　

200kOhm～390kOhm　　的电阻在0。55～1us　的范围调节。RPW　　由下式给出：　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　RPW　=　404tPW1…18。6　　

　　　　阻值范围为±5％　。当此引脚端通过　1M　　电阻与VCC　　相连时，RF　　放大器工作占空比为　

50％，有利于高数据速率工作。RF　放大器接通时间是由PRATE　　电阻控制的。为保持稳定性，　

应使引脚端与VCC　、地之间电容小于5pF　。当以高数据速率工作时，在此引脚端与CNTRL1　

　（17　脚）之间连接　1MOhm电阻。在睡眠模式，此引脚端为低电平。　　

　　　　引脚　16：VCC2　，接收机RF　　部分与发射机振荡器电源。此引脚端必须接一旁路电容到　

地，电容必须是1～10uF　的钽电容或电解电容。　　

　　　　引脚17　（18）：CNTRL1　　（CNTRL0　），接收/发射/睡眠模式控制。CNTRL1　为高阻态输入　

　（与　

　　　　　CMOS　兼容）。逻辑低电平为0～300mV，逻辑高电平为　V　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　－300mV　或更高，但不应　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　CC　



超过　V　　　　200mV　。逻辑高电平需40uA　的电源，逻辑低电平则需25uA　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（睡眠模式1uA　）。此　

　　　　　　CC　



管脚必须维持在逻辑电平。在接通后，CNTRL1　与CNTRL0　电压应随VCC　上升直至VCC　为　

2。7V　（接收模式电压）。　　

　　　　引脚19：GND3，芯片地。同GND2　。　　

　　　　引脚20　：RFIO　，RF　输入输出。此引脚端与SAW　滤波器直接相连。　　



　　　　3。3。4　　　　芯片内部结构及工作原理　　



　　　　TR1001　　内部结构框图如图示3。3。2　所示。芯片内包含有：SAW　滤波器、SAW　延迟线、　

射频接收放大器、射频发射放大器、检波器、数据限制器、低通滤波器等电路。　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3。3。2　　　　TR1001　内部结构框图　　



　　


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　　　　　　　　　　　　　　　　　第3　章　　　　射频收发器芯片原理与应用电路设计　　　　　　　　　　　　　　·187　·　



　　　射频输入/输出端RFIO　阻抗范围为35Ohm～75Ohm，外接一个天线串联匹配线圈L1　和一个并　

联的ESD　保护线圈L2　。射频接收信号经SAW　滤波器到达射频放大器RFA1　。RFA1　包括饱　

和启动检测（AGC　设置），在增益35dB　和5dB　之间的转换（增益选择）。AGC　设置输入到　

AGC　控制电路，增益选择是从AGC　控制电路输出。RFA1　　（和RFA2　）的接通/断开控制由脉　

冲发生器和RF　放大器偏置电路产生。RFA1　的输出到SAW　延迟线，SAW　延迟线有一标准的　

0。5us　的延时。第2　级射频放大器RFA2　增益为51dB　。检波器输出驱动回转滤波器、滤波器　

提供一个3　级，0。05°　　等纹波低通滤波器响应。滤波器的3dB　带宽能用一个外接电阻设置在　

4。5kHz～1。8MHz　　。滤波器的输出由基带放大器放大后到BBOUT　端。当接收器RF　放大器是　

工作在　50％　占空比时，BBOUT　　　　端信号变化大约是　10mV/dB，峰值到峰值信号电平达到　

685mV　。对于较低的占空比，mV/dB　斜率和峰值到峰值信号电平是按比例减少。BBOUT　　的　

输出信号通过串联的电容耦合到CMPIN　输入端或者外接的数据恢复处理器（DSP　等）。当接　

收器设置为低功耗（睡眠）模式时，BBOUT　端的输出阻抗为高阻状态。　　

　　　CMPIN　端的输入信号加到两个数据限制器，转换从BBOUT　来的模拟信号成为数据流，　

数据限制器DS1　是一个电容耦合可调阈值的比较器。比较器的限制电平为0mV～90mV，由　

在RFEF　和THLD1　端之间的电阻设置。阈值为零，灵敏度最好。数据限制器DS2　　限制触发　

点能被在RREF　和THLD2　之间的电阻设置为0mV～120mV。通常设置为60mV　。DS1　和DS2　

通过与门在RXDATA　端输出数字信号。　　

　　　峰值检波器的输出通过AGC　　比较器也提供一个AGC　复位信号到AGC　控制电路。AGC　

控制电路保证接收器的动态工作范围。　　

　　　接收器的放大器时序操作是由脉冲发生器和RF　放大器偏置控制，在运行中由PRATE　和　

PWIDTH　端外接电阻和来自偏置控制电路的低功耗（睡眠）控制信号控制。　　

　　　射频发射放大器　1　　（TXA1　）和SAW　谐振器（延迟线）组成振荡器，要发射的数字信号　

经TXMOD　端输入，调制后由射频发射放大器2　放大，经SAW　滤波器滤波后输出。　　

　　　接收器的核心是时序放大接收部分，时序放大接收部分在不需任何屏蔽或去耦装置的情　

况下能为RF　和检波器提供100dB　以上的稳定增益，稳定性的获得是以分散整个时间上的RF　

增益为代价的，这与超外差接收电路以分散多个频率以获得增益形成对比。图3。3。3　为一个连　

续放大接收芯片的框图和时序图。其中RF　放大器RFA1　和RFA2　的偏置是由一个脉冲波发生　

器控制的，这两个放大器是由一根SAW　延迟线连接的，这根延迟线有0。5us　的延时时间。　　

　　　一个来RF　信号首先经窄带SAW　滤波器，然后进入RFA1　。脉冲波发生器使RFA1　工作　

0。5us，而后放大器信号通过延迟线从RFA1　进入RFA2　输入端。此时RFA1　关闭，RFA2　工作　

0。55us，进一步放大RF　信号。为了确保芯片极好的稳定性，RFA1　与RFA2　并不同时工作。　

RFA2　的开启时间通常为RFA1　的1。1　倍，这相当于通过展宽从RFA1　来的脉冲信号来抵消由　

于SAW　延迟线滤波带来的影响。窄带SAW　滤波器消除了芯片通带以外的边带采样响应，并　

且同延迟线一起工作，从而给芯片以非常高的抑制。　　

　　　在接收器连续工作中，RF　放大器几乎不停地开关，允许快速的在低功耗和唤醒工作方式　

间转换，而且两个RF　　放大器能在工作时断开以去除芯片的噪声从而使平均电流损耗更低。　

噪声的影响好像RFA1　持续工作的情形，RFA1　前方放置了一个衰减值约为10lg　　（RFA1　的占　

空比）的衰减器，占空比为RFA1　接通时间的平均量（约50％　）。由于本身是一个采样接收器，　

在RFA1　两次接通之间应该至少对最窄的RF　数据脉冲采样10　次。另外检测数据脉冲时应加　



　　


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



入边缘抖动。　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3。3。3　　　　TR1001　接收器结构框图及时序图　　



　　　　RF　接收信号经SAW　滤波器到达放大器RFA1　。RFA1　包括饱和启动检测（AGC　设置）　

和增益选择（在增益35dB～5dB　之间转换）。AGC　设置是AGC　控制电路的输入信号，而增　

益选择则是AGC　控制电路的输出信号。RFA1　　　　　　　　　　　　　　　（和RFA2　）的接通/断开控制是由RF　放大器　

偏置电路和脉冲发生器提供的。RFA1　的输出驱动SAW　延迟线。　　

　　　　第2　级放大器RFA2　在未饱和时增益为51dB　。RF　接收信号经放大器RFA2　到达一阈值　

增益为19dB　的全波检波器。RFA2　的输出在饱和启动时都可以检测和用对数来计算相应结果，　

其结果加到全波检波器的输入端来将整个检波器低电平信号的平方律相应转换成高电平的对　

数响应，这种结合有极好的阈值灵敏度和给检波器大于　70dB　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　的动态范围。在这种结合方式　

中，如果RFA1　的AGC　有30dB　的增益，接收芯片将得到超过100dB　的动态范围。　　

　　　　检波器输出驱动回转滤波器，滤波器能用极好的群时延平直度和最小脉冲阻尼振荡提供一个　

3　级，0。05°　　等纹低通响应。一个外接电阻能将3dB　带宽滤波器带宽设置在4。5kHz～1。8MHz。　　

　　　　滤波器的输出信号由基带放大器放大后到BBOUT　端。当RF　放大器工作占空比为50％　

时，BBOUT　信号变化约10mV/dB，峰峰值达到685mV　。在较低的占空比，mV/dB　斜率和峰　

峰值是按比例减少的。被检测信号加在一个能隙电源电压、温度等参量改变的1。1V　电平上。　

BBOUT　的输出信号通过一串联电容与CMPIN　端或外接的数据恢复处理器（DSP　等）相耦合，　

电容的值决定于数据传输速率和数据运行周期等因素。　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　当一个外接数据恢复处理器用于AGC　时，BBOUT　必须通过一串联电容与CMPIN　端或　

外接的数据恢复处理器（DSP　等）相耦合，AGC　的复位功能是由CMPIN　信号驱动的。　　

　　　　在低功耗模式，BBOUT　　　　　　　　的输出阻抗会非常高。这项特征可以保护耦合电容因最小化数　

据限制器稳定时间而带来的损耗。　　

　　　　天线这个外部　RF　　　　　　部件对于发射器是必要的，天线与发射器要求匹配。天线阻抗范围为　

35Ohm～72Ohm，外接一个串联匹配线圈和一个并联的ESD　保护线圈，能对RFIO　进行满意的匹配。　　



　　


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　　　　　　　　　　　　　　　　　第3　章　　　　射频收发器芯片原理与应用电路设计　　　　　　　　　　　　　　·189　·　



　　　CMPIN　端的输入信号驱动两个数据限幅器，数据限幅器的作用是将从BBOUT　来的模拟　

信号转换成数字流，最好的数据限幅器选择由系统工作参数决定。数据限幅器DS1　是一个电　

容耦合、阈值可调的比较器，在低信噪比时提供最好的性能。比较器的限制电平从0～90mV，　

由在RFEF　和THLD　端之间的电阻设置。无信号时，阈值允许用接收芯片的灵敏度和输出噪　

声密度来换取。阈值越低，灵敏度越高。信号为0　时，噪声仍是连续输出的，需要RXDATA　

驱动一个能够处理连续的噪声（和信号）的电路。　　

　　　如果RXDATA　驱动一个为节能需睡眠的电路，或者一个使处理器错误中断减到最少的电　

路，会有问题的。噪声随着上升的阈值电平而减小，但这是以牺牲灵敏度为代价的，滤波器　

的最佳3dB　带宽也会因DS1　的阈值电平而受到影响。阈值上升，带宽必须增加。　　

　　　一旦信号电平升高使数据限幅器DS2　工作时，便能克服这种情况。峰值检波器能迅速改　

变每个数据脉冲的峰值，并且能使其以1：1000　的速率衰减。DS2　的触发点由在RREF　和THLD2　

之间的电阻设置在0～120mV，通常设置为60mV　。当RFA1　和RFA2　都工作在50％的占空比　

时等效于低于峰值6dB　。低于峰值6dB　的限制点用数据脉冲宽度变化减小了信号幅度，DS2　还　

允许使用更低的3dB　带宽滤波器来提高灵敏度。DS2　在以尖脉冲、以最小化信号带宽的ASK　

调制时应用中是最好的。但是，DS2　被大噪声脉冲暂时“置盲”，这可能导致突发的数据错误。　

值得一提的是，DS2　工作时DS1　也是激活的，DS1　和DS2　的输出端是通过与门在RXDATA　端　

连在一起。THLD2　悬空时DS2　是失效的，DS1　阈值非0　时则需要AGC　正常工作。　　

　　　AGC　控制电路，峰值检波器的输出同时也通过AGC　　比较器为AGC　控制电路提供一个　

AGC　复位信号。AGC　的作用是扩展芯片的动态工作范围。RFA1　输出级的饱和启动被检测后　

产生AGC　控制电路的AGC　置位信号，AGC　控制电路为RFA1　选择5dB　的增益。当峰值检　

波器输出（乘0。8　）下降到DS1　的阈值电压时，AGC　　比较器将产生一个复位信号。　　

　　　信号在低通滤波器传递和峰值检波器放电所耗的时间段为了避免　AGC　　　　　　　　　　　　　　　发生“颤动”，　

AGCCAP　　端接入了一只电容。AGC　　　　电容允许抑制时间比峰值滤波器衰减时间设置得更长以　

防止接收的数据流全为“0　”时引起的颤动。值得一提的是，AGC　　工作时需要峰值检波器工　

作，即使DS2　未工作。将AGCCAP　端接至VCC　可使AGCCAP　中止工作。AGCCAP　与地之　

间用一只150kOhm　　　电阻代替电容，AGC　将锁定在接通状