电子电路大全(PDF格式)-第125部分
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17 POUT 可编程输出口
18 TEST 测试脚，工作时接地
19 ENABLE 查询模式使能，L ：查询模式关断（睡眠模式）；
H ：查询模式导通（激活模式）
20 DATA 数据输出/结构设置输入
2。7。4 内部结构与工作原理
U3745BM 的内部结构如图2。7。2 所示。
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·138 · 射频集成电路芯片原理与应用电路设计
图2。7。2 U3745BM 的内部结构
U3745BM 的RF 前端是一个超外差结构，将射频输入信号变换成 1MHz IF 信号。RF 前
端由 LNA （低噪声效大器），LO （本地振荡器）、混频器和 RF 放大器组成。LO 是由一个 PLL
合成器产生的载波频率，供混频器使用。XTO （晶体振荡器）产生参考频率f XTO 。VCO （压
控振荡器）为混频器产生驱动电压频率f LO 。f LO 是由 LF 脚的电压决定的。f LO 经 64 次分频后
在鉴频鉴相器中与 f 相比较，输出电流连接到一个无源环路滤波器得到控制电压 V 送
XTO LF
VCO 。如果f LO 是确定的，则f XTO 可用下式求出：
f XTO=f LO/64
XTO 是一个单引脚振荡器，工作在石英晶体的串联谐振频率上。晶体应经电容 CL 接地，
如图 2。7。3 所示。这个电容的大小采用由晶体供应商提供的建议值。CL 的值应按不同的 PCB
板进行优化，以获得 f XTO 的精确值。从而也得到f LO 精确值。在设计系统的接收带宽时，必
须要考虑石英晶体的精确度。
图2。7。3 PLL 外接电路
接在 LF 脚上的无源环路滤波器的设计带宽 BLOOP 为 100kHz 时，LO 的噪声特性最好，
图2。7。3 给出了相应的环路滤波器元件值。如果要改变滤波器元件的值，一定要注意 LF 脚的
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第2 章 射频接收器芯片原理与应用电路设计 ·139 ·
最大容性负载是有限制的。如果容性负载超过限定值，位检测无效，原因是在位检测对进来
的数据串开始检测前f LO 不能建立起来，在这种情况下，自查询也同样无法工作。
f LO 由RF 输入频率f RF 和 IF 中频频率f IF 决定，f LO=f RF f IF 。
为确定f LO 必须考虑 IF 滤波器的结构。通常 IF 频率是 1MHz，为达到较高精度的滤波器
中心频率，滤波器受晶体频率f XTO 调谐。在f IF 和f LO 之间有一固定的关系，这一关系由 MODE
脚上的逻辑电平决定，可由下式表示：
f LO
f IF = MODE=0 （美国）
314
f LO
f IF = MODE=1 （欧洲）
432。92
为了得到f IF = 1MHz 的标称中频频率，对于f RF = 315MHz 的应用情况，MODE 引脚端必
须设置为“0 ”；在f RF = 433。92MHz 情况，MODE 必须设置为“1”。对其他的RF 频率f RF ，f IF
不等于 1MHz。因此f LO 取决于 MODE 脚的逻辑电平和f RF 。表2。7。3 归纳了这些不同的情况。
表2。7。3 LO 和IF 频率的计算
条件 本地振荡频率 中频频率
f RF = 315 MHz； MODE = 0 'A f LO=314MHz 'A'A'A'A'A'A'A'A'A'A f IF=1MHz
f RF = 433。92 MHz； MODE = 1 f LO = 432。92 MHz f IF=1MHz
300 MHz 《 f RF 《 365 MHz； MODE = 0 f LO = f RF /（1＋（1/314）） f IF= f RF /314
365MHz 《 f RF 《 450MHz； MODE = 1 f LO = f RF /（1＋（1/432。92）） f IF= f RF /432。92
RF 信号经 RF 输入脚 LNA…IN 输入。这个引脚的输入阻抗在 315MHz 时为 1。3kOhm//1。0pF ，
在 433。92MHz 时为 1。0kOhm//1。56pF 。印制板的分布电感电容也影响输入端的匹配。U3741 BM
当 LNA 在高信噪比时灵敏度最高。因此在设计输入网络时应首选噪声匹配，适当调整元件
值以达最高的灵敏度。如果在输入网络中使用一个 SAW 器件，则能达到ΔPRef = 40dB 的镜
像抑制。同时还希望 SAW 器件在Δf =2MHz 处有陷波特性。使用 SAW 器件，接收机的选择
性也得到改善。
图2。7。4 所示为一典型的使用一个 SAW 的输入匹配网络。图2。7。5 是按 50Ohm输入匹配没
有 SAW 的情况。图2。7。5 所示的输入匹配网络是针对电特性中给出的参数设计的参考网络。
图2。7。4 使用 SAW 的输入匹配网络
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·140 · 射频集成电路芯片原理与应用电路设计
图2。7。5 按 50Ohm 输入匹配，没使用 SAW 的输入匹配网络
请注意：对所有的耦合状态（见图 2。7。4 和图 2。7。5 ），LNA 地的接线电感都已补偿。C3
与接线一起形成串联谐振电路。L=25nH 是馈电电感，以建立供电 DC 通路。L 的值必须足够
大，以免使串联谐振电路失谐，为降低成本，可以将 L 印制在PCB 板上。这样设置可使接收
电路的灵敏度提高 1 到 2dB 。
从 RF 前端来的信号经全集成 4 阶 IF 滤波器滤波，对于f RF=315MHz 和f RF=433。92MHz
应用，中频的中心频率f IF=1MHz 。对其他RF 输入频率可参考表 2。7。3 确定中心频率。
U3745 BM 可使用 BIF=300kHz 和 BIF=600kHz 两种不同的 IF 带宽，与 U2745B 配套使用，
工作在 ASK 方式，允许接收机和 PLL 发射机晶体有较大的制造公差。SAW 发射机与 PLL
发射机相比，发射频率允许误差要大些。通常与这种发射机配套使用时，必须使用
BIF=600kHz 。
RSSI 放大器将 IF 放大器的输出送去解调之前进一步放大。放大器的动态范围
DRRSSI=60dB 。如果 RSSI 放大器工作在其线性范围内，则在 ASK 工作方式能保持最佳信噪
比。如果发射机信号超出了动态范围，则信噪比定义为 RSSI 最大输出电压与由于干扰影响
RSSI 输出电压之比。如果 RF 输入信号比在最高灵敏度时 RF 输入信号高 60dB，则超过 RSSI
放大器动态范围。
RSSI 放大器的输出电压在内部与门限电压 V 比较。V 由一个外接电阻R
TH…RED TH…RED SENSE
决定。RSENSE 是接在 RSENSE 引脚和地或VS 之间。比较器的输出送入数字控制逻辑。用这种法
可以使接收电路工作在较低灵敏度上。
如果 R 接到 V 。则接收机工作在一个较低灵敏度上，减少的灵敏度由 R 阻值及
SENSE S SENSE
LAN 输入信噪比决定的最大灵敏度来决定。减少的灵敏度还与 RSSI 放大器输出端的信号强
度有关。因为 RF 输入网络的不同，会使按特定 输入匹配情况下在电气特性中给出的 LNA
增益和灵敏度值也各有差别。图 2。7。5 给出各种匹配方法，以达到最大可能的灵敏度。
RSENSE 还可以由微控制器uC 或 U3745BM 的数字输出口POUT 接到 VS 或 GND 。接收电
路在任何时间都可以从全灵敏度切换到减少灵敏度方式，反之也一样。在查询方式，如果 RF
输入信号没有超过所选灵敏度，则接收机不会被唤醒。如果接收机已经处于工作状态，当输
入信号低于规定的灵敏度时，则 DATA 脚的数据中会消失。在 DATA 脚上产生的取代数据串
的信号如图2。7。6 所示，该信号表示接收机仍处在工作状态。
图2。7。6 限制在稳定低（L ）状态DATA 引脚端输出波形
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第2 章 射频接收器芯片原理与应用电路设计 ·141 ·
从 RSSI 放大器来的信号被 ASK 解调器变换成原始数据信号。
在 ASK 方式使用了自动门限控制电路，它将检测参考电压设置在一个能获得好信噪比的
适当值上。这个电路也能有效抑制任何类型的带内噪声信号或竞争发射。如果 S/N 超过 10 dB
即能很好检测出数据信号。
解调器的输出信号，经数字滤波器滤波后送到数字信号处理电路。数字滤波器的通带与
数据信号的特性相匹配，可改善 S/N 比。数字滤波器由 1 阶高通和 1 阶低通滤波器组成。
高通滤波器的截止频率由下式决定：
1
f cu_DF =
2 ×π×30kOhm×CDEM
在自查询方式，数字滤波器的建立时间必须非常短以保持低电流消耗。因此，如使用自
查询方式，CDEM 不能为一个很高的值。另一方面，CDEM 又必须足够高以满足对数据信号
的滤波要求。在电气特性中已给出了CDEM 的推荐值。ASK 和 FSK 的CDEM 值略有不同。
低通滤波器的截止频率由所选波特率范围（BR…Range ）决定。BR…Range 在 OPMODE
寄存器中设定。BR…Range 的设置必须与波特率相适应。
U3745BM 是设计工作在数据信号的 DC 电平为5 0％的数据编码条件下，曼切斯特编码
和双相位编码满足这个条件。如果使用其他编码电路，则要求 DC 电平总处在 V =33％和
DC…min
V =66％之间，在这种情况下，灵敏度可能会降低 1。5dB。
DC…max
每个 BR…Range 也可由最小和最大沿到沿时间来定义（tee…sig ）。这些限制已在电气特性中
规定，为保持接收电路的灵敏度，不应超过这些限制。
U3745BM 可用一个 SAW 前端滤波器，也可不用。图 2。7。7 所示为用与没用 SAW 前端滤
波器的选择性特性，图示例是 ASK 方式 300kHz 带宽时的特性。从图可以看出镜像频率减低
了40dB 。图示曲线是对最大灵敏度而言的，如果使用 SAW 滤波器，则必须考虑加入 4dB 的
插入损耗。
图2。7。7 接收频率响应
当以接收带宽设计系统时，必须考虑到本振（LO ）偏移，因为它同样影响 IF 的中心频
率。总 LO 频偏是晶体的频偏和 U3745BM 的XTO 频偏之和。由于XTO 电路原因，U3745BM
…6 …6 …6
的XTO 频偏规定为±30 ×10 。如果使用±100×10 的晶体，总频偏是±130×10 。要注意，
在 ASK 方式接收机带宽和 IF 滤波器带宽是一样的，但对 FSK 方式二者不同。
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·142 · 射频集成电路芯片原理与应用电路设计
查询电路周期性地使信号通
