单片可编程RF收发芯片CC400的原理及应用

2006-05-07 15:50:13来源: 国外电子元器件

单片、可编程、半双工UHF收发芯片,可广泛应用于计算机遥控、安防、无线数据的发射/接收等系统。文中介绍了CC400的引脚、内部结构及使用参数,并给出了具体接口应用电路。

无线收发芯片 FSK PLL 可编程 CC400

CC400是Chipcon Compononts公司推出的单片可编程RF收发芯片,它集成了高频发射、高频接收、PLL合成、FSK调制/解调以及可编程控制等多种功能。CC400是基于Chipcon's Smart RF技术的单片、可编程、半双工UHF收发芯片,电路主要工作在ISM频段(418MHz和433MHz),但也能够被编程工作在其它频段(如:300MHz~500MHz)。CC400主要的工作参数能够经由一个串行接口编程来设定,这使得它容易被使用并且具有很大灵活性。在其典型的应用中,CC400将与一个微控制器和少数几个外接元件一起被使用。它的工作频率为300MHz~500MHz,灵敏度为-112dB,输出功率可编程到25mW,可进行FSK调制,数据速率可达9.6kb/s,并可在2.7~3.3V低电源下工作。CC400在计算机遥测遥控、安防、无线数据发射/接收等系统中得到广泛的使用。

1 引脚功能

CC400采用SSOP-28封装,各引脚功能如下:

●1、7、8、13、14脚AVDD:模拟回路电源;

●2、3、4、10、11、17脚AGND:模拟回路地;

●5脚RF-IN:射频输入;

●6脚RF-OUT:射频输出;

●9脚VCO-IN:压控振荡器输入;

●12脚CHP-OUT:充电泵输出;

●15、16脚XOSC-Q1/Q2:外接晶振输入/输出端;

●18、20脚DGND:数字回路地;

●19脚LOCK:同步信号输出;

●21.22脚DVDD:数字回路电源;

●23脚DIO:数字输入/输出;

●24脚CLOCK:时钟输入;

●25脚PDATA:编程数据输入;

●26脚STROBE:选通脉冲输入;

●27脚IF-IN:IF输入;

●28脚IF-OUT:IF输出。

2 内部结构

CC400内部结构框图如图1所示。在接收模式中,CC400是被配置成传统的外差式接收机。RH输入信号被低噪声放大器(LNA)放大后,经混频器(MIXER)变换成中频(IF)信号。在中频级(IHSTAGE),中频信号在送入解调器(DEMOD)之前被放大和滤波。整机经过解调器(DEMOD)后,在DIO端输出凋制原始的数字数据。

在发射模式中,压控振荡器(VCO)的输出信号是直接送给功率放大器(PA),RF输出提被馈送到DIO端的数字比特流频移键控。内部的发//收(T/R)开关电路使得天线接口和匹配容易。

频率同步器产生的本振信号在接收模式时被送到混频器(MIXER),在发射模式时馈送到功率放大器(PA)。频率同步器由晶振荡器(XOSC)、相位检波器(PD)、充电泵(CHAGE PUMP)、VOC和分频器组成。外接晶体必须连接到XOSC端,对于VCO来说,则需要外接一个LC振荡回路和一个变容二极管

CC400芯片的工作状态设置由芯片内的控制器来完成,控制命令和设置参数通过CLOCK、PDATA、STROBE三线数字串行接口输入。

3 应用

3.1 有关参数

为使用在不同应用中得到较好的性能,Chipcon Components公司提供给CC400用户一个Smart RF Studio(Windows界面)的软件,Smart RF Surdio将根据用户的不同选择,产生设置CC400工作状态所需8个16进制的数据。这8个16进制的数据必须输入到与CC400连接的微控制器中,可通过3线数字串行接口输入到CC400的可编程的寄存器中,从而完成对CC400工作状态的设置。以下为一些可编程的关键参数:

●接收和发射模式;

●RF输出功率电平;

●功率放大器工作类型(A、AB、B or C);

●频率合成关键参数(RF输出频率,FSK调制频率分离偏差,晶振基准频率);

低功耗/高功耗模式;

●基准振荡器在低功耗模式中导通或截止(当在导通时,较短的频率同步器启动时间被完成);

●使用片上的滤波器,IF能够设置为60kHz,200kHz或455kHz,使用外接滤波器;

●数据速率可选;

另外Smart RF Studio将提供给用户PLL回路和输入/输出匹配电路所需的元件参数。

3.2 接口电路

CC400与微控制器的接口如图2中所示。微控制器的3个输出端与CC400串行接口(PDATA STROBE和CLOCK)相连,一个双向口与CC400的DIO端相连,(用来进行数据的发送和接收),一个输入端用来监视同步信号(LOCK),当PLL在锁定状态时,LOCK输出逻辑高电平。完成CC400的一个完整设置需要发送8个16位一帧的数据。其编程时序如图3所示,在每一个写周期,每帧16位数据被发送在PDATA线上,Bit15、Bit14、Bit13是地址位(000~111共八个地址),Bit15是地址的最高位(MSB)并作为第一位发送,Bit0是最低位(LSB)。在PDATA上的位数据(Bit15~Bit0)是在CLOCK的负沿装入,当最后一位(Bit0)数据被装入即16位数据全部装入后,读取脉冲有效(从低变到高);16位数据被输入到CC400芯片内的控制器,由它完成CC400的工作状态和设置。用2MHz的时钟速率,完成整个工作状态设置所需的时间少于100μs。

3.3 典型应用

CC400的典型的应用电路如图2所示,该电路的工作频率为433.92MHz,数据速率为1.2kbps,使用20kHz FSK分离。

电路中,L51和C51是接收器匹配,L61和C61是发射器输出匹配,芯片内部T/R开关电路使输入和输出一起匹配以50Ω开线。PLL回路滤波器是由C121~C123和R121~R123组成。VCO振荡回路由C91~C93,L91和变容二极管(VAR)组成。C91决定VCO的回路增益,这个回路增益也可利用Smart RF Studio中的VCO增益设置来控制(通过改变芯片内放大器的工作电流)。C92与VAR的容量比决定VCO的灵敏度(MHz/V)。该电路的灵敏度是20MHz/V。L91和C93用来设置VCO的绝对范围。C10~C12,C210和C211是电源去耦电容,这些电容将被放置在紧靠CC400的电源端。

关键字:单片  编程  收发  芯片

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