电子电路大全(PDF格式)-第87部分

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



　　　　锁相环（PLL　）合成器由压控振荡器（VCO　）、异步分频器、相位检波器、充电泵和回路　

滤波器（LF　）等组成，完全集成在芯片上。VCO　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　的调谐电路由螺旋形电感和变容二极管组　

成，也集成在芯片上。VCO　的中心频率是　630　MHz，振荡器信号被送到合成器分频器和功率　

放大器。异步分频器的总分频比是　64　。鉴相器是一个典型的带充电泵的　IV　鉴相器，无源环　

路滤波器在芯片上实现。在　315　MHz　应用时，CSEL　端开路。　　

　　　　　晶体振荡器工作在9。84　MHz、FSK　发射时，振荡器的频率可通过外接电容调节，由第　7　

脚　（FSKDAT　）控制。FSKDTA　状态与　FSK　开关的关系见表　1。1。3。两个晶振频率　（615　kHz　　和　　　　　　

2。40　　MHz　）可作为时钟频率，其输出（CLKOUT　）可作为微控制器的时钟输入，分频比由　

CLKDIV　端控制（见表　1。1。4）。　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表1。1。3　　　　FSKDTA　状态与FSKOUT　开关的关系　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　FSKDTA　状态　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　FSKOUT　开关　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　开路　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　截止　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　短路到地　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　导通　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表1。1。4　　　　CLKDIV　控制下的分频比　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　FSKDTA　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　分频比　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　开路　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　16　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　短路到地　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　4　　



　　　　　　

　　　　在　FSK　发射时，功率放大器能用第　6　脚（ASKDAT　）信号导通；ASK　发射时，ASKDAT　

端用做数据输入。功率放大器的输出（PAOUT　）是集电极开路形式，需通过外接的线圈提供　

电源偏置。调谐　LC　　回路与外接的环形天线相匹配，可得到最好的特性，达到最大的功率放　

大器效率。在　PAOUT　引脚端的高频电压峰…峰值是电源电压的　2　倍。为了减少功率放大器耦　

合到其他电路而造成的影响，功率放大器有单独的接地端（PAGND　）。在315　MHz　应用时，　

引脚端　FSEL　连接到地。　　

　　　　低电压检测器可提供电压检测功能，如果电源电压低于　2。15　V　，LPD　引脚将为低电平，　

最小的反向电流是　1　mA。这个特性的简单应用是通过控制引脚6　关断功率放大器。　　

　　　　　TDA5101　提供三种功率模式：功率下降模式（低功耗模式）、PLL　使能模式和发射模式，　

如表　1。1。5　所示。　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表1。1。5　　　　TDA5101　的三种功率模式　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　PDWN　　　　　FSKDTA　　　　　ASKDTA　　　　　　　　功率模式　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　L　　　　　　　　　　L　　　　　　　　　L　　　　　　　低功耗模式　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　H　　　　　　　　L　；H　　　　　　　　L　　　　　　　PLL　使能模式　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　悬空；H　　　　　　　　H　　　　　　　　　　L　　　　　　　PLL　使能模式　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　悬空；H　　　　　　　L　；H　　　　　　　　H　　　　　　　发射模式　　



　　　　　　

　　　　　　



　　


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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第1　章　　　　射频发射器芯片原理与应用电路设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　·5　·　



　　　　　功率模式控制的内部电路如图　1。1。3　所示。　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图　1。1。3　　　　功率模式控制的内部电路　　



　　　　　在低功耗模式下，消耗电流至少为　100　　nA　。为使　IC　　工作在这种模式，引脚　PDWN　　、　

ASKDTA　、FSKDTA　应置于低电平状态。　　

　　　　　在　PLL　使能模式下，锁相环启动时间由晶振的启动时间决定，典型值为　1ms　（依靠晶振　

本身）。在这段时间内，为了减少电流消耗和避免能量辐射，功率放大器是关断的，电流消　

耗为　3。5　mA　。可以通过微控制器的两条数据线控制IC　，ASK　和　FSK　的数据输入通过逻辑或　

连接到内部的　PDWN　引脚端，在这种情况中，PDWN　引脚端不连接。　　

　　　　　在发射使能模式下，功率放大器导通，电流消耗为　7mA　。为进入这种状态，ASKDTA　

输入应为高电平。在　PDWN　脚悬空的情况下，ASK　和　FSK　调制的时序分别如图　1。1。4　和图　

1。1。5　所示。　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图　1。1。4　　　　ASK　调制的时序　　



　　　　　1。1。5　　　　应用电路设计　　



　　　　　TDA5101　采用　50Ohm　　天线输出的应用电路如图　1。1。6　所示，印制板图如图　1。1。7　　（a　）和图　

1。1。7　　（b　）所示。应用电路中元器件参数如表　1。1。6　所示。　　



　　


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



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图　1。1。5　　　　FSK　调制的时序　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图　1。1。6　　　　TDA5101　采用　50Ohm　　天线输出的应用电路　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图　1。1。7　　　　印制板图　　



　　


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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第1　章　　　　射频发射器芯片原理与应用电路设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　·7　·　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表1。1。6　　　　TDA5101　应用电路元器件参数　　



　　　　　符号　　　　　　　　　　　　　　　　　　数值　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　315　MHz　　　　　　　　　　　　　　ASK　　　　　　　　　　　　　　　　FSK　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　特性参数　　



　　　　　　R1　　　　　　　　　　　　　　　　4。7　kOhm　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0805；　±5％　　



　　　　　　R2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　12　kOhm　　　　　　　　　　0805；　±5％　　



　　　　　R3A　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　15　kOhm　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0805；　±5％　　



　　　　　R3F　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　15　kOhm　　　　　　　　　　0805；　±5％　　



　　　　　　R4　　　　　　　　　　　　　　　　　Open　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0805；　±5％　　



　　　　　　C1　　　　　　　　　　　　　　　　　47nF　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0805；　X7R；　±10％　　



　　　　　　C2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　56　pF　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0805；　COG；　±5％　　



　　　　　　C3　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　5。6　pF　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0805；　COG；　±0。1pF　　



　　　　　　C4　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　330　pF　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0805；　COG；　±5％　　



　　　　　　C5　　　　　　　　　　　　　　　　　　1nF　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0805；　X7R；　±10％　　



　　　　　　C6　　　　　　　　　　　　　　　　　8。2　pF　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0805；　COG；　±0。1pF　　



　　　　　　C7　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0　　　　Ohm　　　　　　　　　　　　　47　pF　　　　　　　　　0805；　COG；　±5％　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　跨接片　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0805　0　Ohm跨接片　　



　　　　　　C8　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　22　pF　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0805；　COG；　±5％　　



　　　　　　L1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　220　nH　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　TOKOLL2012…J　　



　　　　　　L2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　56　nH　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　TOKOLL2012…J　　



　　　　　Q3　　　　　　　　　　9。84375MHz；C　=12　pF　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Tokyo　Denpa　TSS…3B　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　L　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　9843；　75　kHz　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Spec。No。20…18905　　



　　　　　IC1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　TDA5101　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　T1　　　　　　　　　　　　　　　　　Taster　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　X1　　　　　　　　　　　　　　　　　SMA…S　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　直立式　　



　　　　　X2　　　　　　　　　　　　　　　　　SMA…S　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　直立式　　



　　　　　　对于晶振的选用，应该注意的是晶振完成启动的时间小于　1　　ms　。为了达到这个值，在　

TDA5101　应用电路中使用　NIC　　晶体振荡器，这种晶体振荡器的特性是它的输入阻抗为一个电　

阻串联一个电感（见图　1。1。8）。因此，晶体振荡器的负载电容CL　可转换成电容　Cv　　的形式，如：　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　C　　　　=　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1。1。1）　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　v　　　　　　1　　　　　　　2　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　＋ω　L　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　C　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　L　



式中，CL　为标称频率的晶振负载电容，ω为角频率，L　为晶体振荡器的电感。　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图　1。1。8　　　　晶体振荡器的输入等效电路　　



　　　　　　　当电路处于ASK　模式时，C7　短接地。假设晶振频率为　9。84　MHz，晶振负载电容为20　pF　，　



　　


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



则电感　L　的电感量为　11　uH　，因而　C6　的电容为　8。2　pF。　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1。1。2）　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　C6　=　　　　　　　　　　　　　=C　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1　　　　　　2　　　　　　v　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ω　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　＋　L　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　C　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　L　



　　　　　　当处于FSK　模式时，FSK　调制是通过转换晶振的负载电容值来实现的。此时晶振的等效　

电路如图　1。1。9　所示。　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图　1。1。9　　　　FSK　模式下晶体振荡器的等效电路　　



　　　　　　晶振的频率偏移量与锁相环的分频器系数N　相乘之后输出到功率放大器。在频率偏移量　

较小时，所需的负载电容按下式计算：　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2（C　　　＋C　　　）　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　f　　　　　　　　　0　　　　　L　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　CL　　uC0　　　　　　　1＋　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Nf　1　　　　　　　　　C1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1。1。3）　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　C　　　　=　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　L　±