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电子电路大全(PDF格式)-第136部分
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联电阻调节，电阻误差范围在±5％ 以内。最大饱和输出功率需300uA 输入电流。在ASK 模
式，当此管脚的调制输入电流小于10uA 时，有最小输出功率。在OOK 模式，当发射机振荡
器停振时，输入信号应小于220mV 。在3V 电源电压下，发射机输出功率峰值Po 约为：
2
Po=24 （ITXM）
在OOK 模式，此引脚通常由一逻辑电平数据输入（非尖脉冲）驱动。实际应用中，对于30us
或更长的脉冲使用的是OOK 调制。在ASK 模式，此引脚接收的是模拟调制信号。在实际应
用中，ASK 调制脉冲宽度为8。7us 或更宽。在低功耗（睡眠）和接收模式，此引脚驱动电阻
必须很低。
引脚6：LPF ADJ，这个引脚端直接连接在收发器芯片TR3001 的LPFADJ 引脚端，LPFADJ
引脚端为接收机低通滤波器带宽调节。用接地电阻RLPF 调节接收机低通滤波器带宽，RLPF 阻
值范围为330kOhm～820kOhm，可使3dB 带宽滤波器频带f LPF 为4。5kHz～1。8MHz，其阻值由下式
给出：
RLPF = 1445/f LPF
阻值误差为±5％ 。在电源电压、温度等因素变化时，滤波器频带变化范围应为f LPF ～
1。3f LPF 。滤波器还提供一个3 级，0。05 度等纹响应。RXDATA 输出电流峰值随滤波器带宽成
比例变化。
引脚7 ：VCC ，模块的电源电压V ，电压范围为2。7V～3。5V 。通过RF 铁氧体磁芯与电
CC
源相连，电源端连接一个旁路电容。
引脚8：GND，电源地。
引脚9 （10）：CTR1 （CTR0 ），这个引脚端直接连接在收发器芯片TR3001 的CNTRL1
和CNTRL0 引脚端，CNTRL1 和CNTRL0 引脚端为接收/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VCC －300mV 或更高，
但不应超过V ＋200mV 。逻辑高电平需40uA 的电流，逻辑低电平则需25uA（睡眠模式1uA ）。
CC
此管脚必须维持在逻辑电平上。在电源接通后，CNTRL1 与CNTRL0 电压应随V 上升直至
CC
V 为2。7V （接收模式电压）。
CC
引脚11：RFIO ，RF 输入输出。一个50Ohm的天线匹配网络连接在此引脚端与发射器SAW
滤波器之间。
引脚12：RF GND ，RF 地。
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·248 · 射频集成电路芯片原理与应用电路设计
3。9。4 内部结构及工作原理
DR3101 内部结构如图3。9。2 所示，电路以TR3001 收发器芯片为核心。
TR3001
（a ）电原理图
编号 符号 型号 参数 数量
1 IC1 TR3001 ASH 收发器 315。00MHz 1
2 C1 — N/A 0
3 C2，C4 电容SMT 0603 100pF±10％ 2
4 C3 电容SMT 0603 0。1uF±10％ 1
5 C5 电容E1A…B 0805 4。7uF±10％ 1
6 R1，R2 电阻0603 270 kOhm±5％ 2
7 R3 电阻0603 10 kOhm±1％ 1
8 R4 电阻0603 100 kOhm±1％ 1
9 R5 电阻0603 4。7 kOhm±5％ 1
10 R6 电阻0603 330 kOhm±5％ 1
11 R7 电阻0603 0Ohm的跨接片 1
12 R8 N/A 0
13 L1 电感0805CS 82nH±5％ 1
14 L2 电感0805CS 33nH±10％ 1
15 L3 电感0805CS 铁氧体小珠 1
16 PCB 印制电路板 FR4 1
（b ）元器件参数
图3。9。2 DR3101 内部结构电路
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第3 章 射频收发器芯片原理与应用电路设计 ·249 ·
TR3001 收发器的内部结构框图如图3。9。3 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。9。3 TR3001 内部结构框图
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 。
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。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。
RF 接收信号首先经窄带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。
在连续放大接收器中，RF 放大器几乎能不停地开关，允许快速的在低功耗和唤醒间转换，
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入边缘抖动。
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产生的。RFA1 的输出驱动SAW 延迟线。
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·250 · 射频集成电路芯片原理与应用电路设计
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 的全波滤波器。RFA2 的每一部分在饱和启动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出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，这种结合有极好的阀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 度等纹低通响应。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随电源电压、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速率和数据运行周期等因素。
CMPIN 端的输入信号加到两个数据限幅器，转换从BBOUT 来的模拟信号成为数据流，
数据限幅器 DS1 是一个电容耦合可调阈值的比较器。比较器的限制电平从 0～90mV，由在
RFEF 和THLD1 端之间的电阻设置。阈值为零，灵敏度最好。数据限幅器DS2 限制触发点
能被在RREF 和THLD2 之间的电阻设置为0～120mV。通常设置为60mV 。DS1 和DS2 通过
与门在RXDATA 端输出数字信号。
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
据限幅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
35～72Ohm，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。
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 将锁定在接通状态。
脉冲发生器和 RF 放大器偏置电路，接收芯片的放大器时序操作是由脉冲发生器和 RF
放大器偏置电路控制，在运行中由PRATE 和PWIDTH 输入端和来自偏置控制电路的待机（睡
眠）控制信号控制。
在低数据传输速率模式，一个RFA1 接通脉冲下降沿到下一个RFA1 接通脉冲上升沿的
时间tPRL 是由一个位于PRATE 端和地之间的电阻设置的，这个时间能够在0。1us～5us 之间
进行调节。在高数据传输速率模式，实际上RF 放大器工作时占空比为50％ 。这样RFA1 接
通脉冲周期tPRC 由PRATE 外接电阻控制在0。1us～1。1us 的范围。
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第3 章 射频收发器芯片原理与应用电路设计 ·251 ·
在低数据传输速率模式，PWIDTH 端通过一个接地电阻设置RFA1 的接通脉冲tPW 宽度
（在低数据传输速率模式
RFA2 的接通脉冲宽度tPW2 宽度设置为1。1tPW1 ），接通脉冲宽度tPW1
可以在0。55us 和1us 之间调节。但是当PWIDTH 端由一个1MOhm电阻接至VCC 时，RF 放大
器工作占空比为 50％，有利于高数据传输速率工作。RF 放大器由 PRATE 电阻控制。RFA1
和RFA2 通过调用睡眠模式的待机控制信号关断。
发射部分由一个调制缓冲放大器后接SAW 延迟线（谐振器）构成。SAW 滤波器抑制发
射器和天线的谐振，在接收器使用的SAW 器件在发射模式再次使用。
发射器部分操作支持两种调制模式，即OOK 和ASK 模式。OOK 模式时，“1”脉冲之
间的信号将不被传输。ASK 模式时，“1”脉冲代表发射的电平能量较高，“0 ” 脉冲则代表
发射的电平能量较低。OOK �
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