电子电路大全(PDF格式)-第98部分

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　　　　　1。9。3　　　　芯片封装与引脚功能　　



　　　　　RF2514　采用　LCC…16　封装，如图　1。9。1　所示。　　



　　


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



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图　1。9。1　　　　RF2514　的引脚封装形式　　



　　　各个引脚功能分别介绍如下。　　

　　　引脚　1：GND1，模拟电路地，包括发射缓冲器和功率放大器部分。内部连接到模架上。　

为获得最佳的性能，使用短的印制板导线直接连接到接地板。　　



　　　引脚　2　：PD　，低功耗模式控制，包括所有的电路。当PD　引脚端是逻辑低电平时，所有　

电路关断。当PD　引脚端是逻辑高电平时，所有电路导通工作。　　

　　　引脚　3：TX　　OUT，发射器输出。输出端是晶体管的集电极开路（OC　）方式，需要提供　

一个偏压（或匹配）的上拉电感和一个匹配电容。　　

　　　引脚　4　：VCC1　，TX　缓冲放大器提供电源。　　

　　　引脚　5：MOD　IN　，AM　模拟或者数字调制输入。信号通过这个引脚的输入，可以把调幅　

信号或者数字调制信号加到载波上，外接的一个电阻通过这个引脚被用来偏置输出放大器。　

在这个引脚的电压不能超过　1。1V，更高的电压可能会烧坏这个芯片。　　

　　　引脚　6　：VCC2　，压控振荡器，分频器，晶体振荡器、鉴相器和充电泵电源。一个中频旁　

路电容需连接在引脚端与地之间。　　

　　　引脚　7　：GND2，数字锁相环地。　　

　　　引脚　8：VREFP　，偏置电压基准端，为分频器和鉴相器提供旁路。应该选择合适的电容　

器来对基准频率进行滤波。电容连接在这个引脚与地之间。　　

　　　引脚　9：GND3，模拟电路地，包括发射缓冲器和功率放大器部分。内部连接到模架上。　

为获得最佳的性能，使用短的印制板导线直接连接到接地板。　　

　　　引脚　10：RESNTR…，这个引脚被用来为压控振荡器（VCO　）提供直流电压，同时也调　

节压控振荡器的中心频率。一个电感应连接在这个引脚端与引脚端　11　之间。　　

　　　引脚　11：RESNTR＋　，见引脚　10。　　

　　　引脚　12：LOOP　FLT　，充电泵的输出端。引脚　12　与地之间的　RC　回路用来控制锁相环的　

带宽。　　

　　　引脚　13：LD　　FLT　，这个引脚是用来设定锁定检测电路的阀值。旁路电容器与芯片内部　

的阻值为　1k　的电阻用来设定RC　时间常数，这个时间常数大约是基准频率的　10　倍。　　

　　　引脚　14：DIV　CTRL　，分频控制。这个引脚的电平为高电平时，选中　64　分频的分频器，　

反之，当这个引脚为低电平时，选中　32　分频的分频器。　　



　　


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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第1　章　　　　射频发射器芯片原理与应用电路设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　·59　·　



　　　　引脚　15：OSC　　B，直接连接在基准振荡器晶体管的基极，基准振荡器的结构是　Colpitts　

的改进型，一个　68pF　的电容被连接在引脚　15　与引脚　16　间。　　

　　　　引脚　16：OSC　E，直接连接在基准振荡器晶体管的发射级，在这个引脚与地之间需连接　

一个　33pF　的电容器。　　

　　　　引脚　1，2　，4～9，12～14　在接口电路中的二极管提供　3kV　的静电保护。　　



　　　　1。9。4　　　　内部结构与工作原理　　



　　　　RF2514　是一个具有锁相环的　AM/ASK　甚高频/超高频发射器，由功率放大器、集成压控　

振荡器、鉴相器、分频器、锁存器和直流偏压等电路组成，原理框图如图　1。9。2　所示。　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图　1。9。2　　　　RF2514　内部结构方框图　　



　　　　RF2514　　的锁相环包括一个基准振荡器，鉴相器，环路滤波器，VCO　及反馈通道中的一　

个可编程分频器，只需要外接　1　个晶振和　2　个反馈电容。基准振荡器是一个　Colpitts　型的振　

荡器，引脚　OSC　　B　和引脚　OSC　　E　与振荡器使用的晶体管连接。一个外部信号能被输入到晶　

体管的基级，驱动电平峰值应在　500mV　左右，以防止过度驱动，保持相位噪声最小。　　

　　　　分频器以　64　或　32　为基数对　VCO　进行分频，根据引脚　DIV　　CTRL　所处逻辑电平的高低　

来确定分频系数。引脚　DIV　　CTRL　为高电平用基数　64　来分频，引脚　DIV　　CTRL　为低电平用　

基数　32　来分频，分频信号被输入到鉴相器，在鉴相器中，分频信号与基准信号频率相比较。　　

　　　　RF2514　　内含鉴相器和充电泵。鉴相器用来比较基准振荡器的相位和VCO　的相位，由数　

据相位/频率检波器和数据三态比较器组成，电路包括两个　D　　触发器，D　　触发器的输出和与　

非门相结合来重置　D　触发器，其输出也连接到电荷泵，每个触发器的输出信号是一系列与触　

发器输入频率相关的的脉冲，当触发器的两个输入端信号相同时，信号为锁频和锁相，当两　

个信号不同时，将提供信号给充电泵，来给环路滤波器充放电或进入高阻状态。这种类型检　

波器被锁时，检波器通过相位来纠错，未锁时通过频率来纠错。充电泵由　2　个三极管，1　个　

可充电环路滤波器和其他放电环路滤波器组成，其输入是相位检波器中触发器的输出。检波　

器中触发器的不同状态用于环路滤波器的充放电控制，环路滤波器的整合脉冲来自　VCO　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中　

充电泵产生的控制电压。　　



　　


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



　　　压控振荡器（VCO　）是一个调谐的微分放大器，集电极提供一个正反馈，并且产生360°　

的相移，调谐电路在集电极，包含内部的可变电容和外接的一个电感，为了得到设定的工作　

频率，设计者必须选择合适的电感，电感也为　VCO　提供直流偏压。VCO　的输出到预分频器，　

在分频器中信号频率将以　32　和　64　为基数进行分频，与基准振荡频率相比较。　　

　　　发射器是一个两级放大器，它包括一个驱动器和一个集电级开路的晶体管末级放大器，　

当电源为　3。6V　电压时，可提供5dBm　的输出功率到　50Ohm　　的负载。　　

　　　锁定检测电路连接着鉴相器的输出，当　VCO　没有锁住基准振荡器的相位时，它能使　

发射器失去发射能力。导致　PLL　失锁有多方面的原因，例如，任何一个　VCO　　的启动都有　

一个短时间的间隔，此时，VCO　　开始振荡，基准振荡器也建立起完全振幅，在这段时间　

里，频率可能会出现在规定频段外，典型的是　VCO　　启动比基准振荡器快，一旦　VCO　　启　

动，鉴相器就开始定位，VCO　来纠正频率偏差，占用频带范围为　200MHz　　的频谱，VCO　

处在全功率辐射状态。　　

　　　RF2514　中锁定保护电路，当电源加到芯片中之后，很快使鉴相器锁住，振荡器锁定电　

路将会使管脚　MODIN　传输预设好的信号，不再需要微处理机来检测锁定状态。锁定检测电　

路含有一个内部电阻器，设计者可选择电容器确定　RC　时间常数。　　

　　　RF2514　内部包含一个能隙基准电源电路，在温度和电源电压变化时能够给电路提供稳　

定的　DC　偏置。　　



　　　1。9。5　　　　应用电路设计　　



　　　所设计的　868MHz、915MHz　的应用电路及印制板如图　1。9。3～1。9。6　所示。　　



　　


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第1　章　　　　射频发射器芯片原理与应用电路设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　·61　·　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　


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



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　


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第1　章　　　　射频发射器芯片原理与应用电路设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　·63　·　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（a　）元器件布局图　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（b　）印制板元器件面　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（c　）印制板底板面　　



（印制板尺寸　1。242″　×　1。242″，板厚　　0。062″，板材FR…4　）　　



　　　　　图　1。9。5　　　　868MHz　应用电路的印制板图　　



　　


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



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（a　）元器件布局图　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（b　）印制板元器件面　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（c　）印制板底板面　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（印制板尺寸　1。242″　×　1。242″，板厚　0。031″，板材FR…4　）　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图　1。9。6　　　　915MHz　应用电路的印制板图　　



　　


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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第1　章　　　　射频发射器芯片原理与应用电路设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　·65　·　



　　　　1．基准振荡器的设计　　

　　　　基准振荡器电路如图　1。9。7　所示。　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图　1。9。7　　　　基准振荡器电路　　



　　　　基准振荡器是　Colpitts　结构，采用晶振基波型的一个并联谐振回路，晶体管放大器是　

一个射级跟随器，电压增益受阻抗变换器的影响，电容　C1　和　C2　　的串联组合，与晶体管　

输入端的电容并联形成一个容性负载，与晶振并联。电容器的数值可用下面的两个公式计　

算：　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　60C　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　C1=　　load　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　C2　=　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　f　r　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1　　1　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　C　　　　　C　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　load　　1　



　　　　上式中的　Cload　负载电容通常取　32pF；f　r　是振荡器频率，以　MHz　为单位，这个频率既可　

以通过改变　C2　　来调节，也可以通过设置一个可调节的与晶振串联的电容器来调节。例如，　

假设需要一个　14MHz　的频率和一个　32pF　的负载电容，则　C1=137。1pF，C2=41。7pF　。振荡器　

能否起振，可通过观察引脚　2　的信号来检查，引脚2　的电压（峰…峰值）应该为　500mV　左右，　

这可降低基准电压和信号失真时的噪声。如果这个电压（峰…峰值）高于　500mV，那么要增　

加电容器　C1　　的值。这些电容器的值在设计期间常常都要改变。与晶体串联的可变电容器可　

以改变振荡器频率，但也将会改变振荡器的驱动电平。　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　2　．压控振荡器的设计　　

　　　　在整个发射电路的设计过程中，一个重要的环节就是压控振荡器（VCO　）的设计。压控　

振荡器是差分放大器结构，VCO　　由内部的变容二极管调谐。变容二极管是通过4kOhm　　　电阻的　

环路滤波器的输出电压调谐。　　

　　　　电感和变容二极管对差分放大器进行调谐。为了调谐压控振荡器（VCO　）的频率，需要　

计算连接在引脚　12　和　13　之间的电感的数值。电感器的数值计算可由下式决定：　　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　L　=　　　　　　o　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2　f　　　　C　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　π　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　



式中，f　　是要设计得到的工作频率；L　是电感器的数值；C　是变容器二极管和寄生电容数值，　

为了计算设电容为　1。5pF。根据　1。5pF　　　　　　　　　　　　　　电容可计算每个引脚的电感。例如，假设需要一个　

868MHz　的工作频率，则可计算出电感的值应为22。4nH　，可以取一个接近的值22nH　。　　

　　　　压控振荡器的调试如下：首先选择适当的电感器和电容器的值，使压控振荡器在设定的　

频率上运行，其中电容值包括变容二极管和寄生电容两部分。压控振荡器正常的运行在设定　

的频率上后，需要设定其灵敏度。灵敏度是由连接到控制电压输入端与地之间的电压决定的。　



　　


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