VHF/UHF無線發(fā)射芯片RF2516的原理與應(yīng)用

ＲＦ２５１６是ＲＦ Ｍｉｃｒｏ Ｄｅｖｉｃｅ公司推出的一種單片ＡＭ／ＡＳＫ ＶＨＦ／ＵＨＦ發(fā)射芯片，可工作于１００ＭＨｚ～５００ＭＨｚ，并采用ＡＭ／ＡＳＫ調(diào)制方式。其片內(nèi)集成了ＰＬＬ、ＶＣＯ和參考振蕩器。工作電壓為２．２５Ｖ～３．６Ｖ，可為５０Ω負(fù)載提供±１０ｄＢｍ的輸出功率。

ＲＦ２５１６可應(yīng)用在３１５ ＭＨｚ～４３３ ＭＨｚ 的遠(yuǎn)程無鑰匙接入系統(tǒng)、無線安全系統(tǒng)及其它遠(yuǎn)程控制設(shè)備中。由于其片內(nèi)集成了ＶＣＯ、鑒相器、預(yù)定標(biāo)器和參考振蕩器,因此,只要外接一個晶體諧振器就可構(gòu)成完整的鎖相環(huán)。ＲＦ２５１６除了具有標(biāo)準(zhǔn)的掉電模式外，還具有自動鎖相檢測功能。當(dāng)ＰＬＬ失鎖時，發(fā)射輸出無效.

１　引腳功能

ＲＦ２５１６采用１６腳ＱＳＯＰ封裝形式。下面是其各引腳的功能說明：

腳１(ＯＳＣＢ):該腳直接和參考振蕩器三極管的基極相連。一個６８ｐＦ的電容接在該腳和引腳２間；

腳２(ＯＳＣＥ): 該腳直接和參考振蕩器三極管的發(fā)射極相連。一個３３ｐＦ的電容接在該腳和地之間；

腳３(ＰＤ):當(dāng)該腳為低電平時，所有的電路關(guān)閉；當(dāng)該腳為高電平時，電路正常工作；

腳４（ＧＮＤ）：ＴＸ ＯＵＴ放大器的接地端，應(yīng)使引線盡量短并直接連接到地，以求最佳的工作性能；

腳５（ＴＸＯＵＴ）： 發(fā)射輸出端，該腳是集電極開路輸出端，需要接一個饋電電感與匹配電容，構(gòu)成集電極諧振匹配電路?同時給放大器的集電極饋電;

腳６（ＧＮＤ１）：ＴＸ輸出緩沖放大器接地端；

腳７（ＶＣＣ１）：該腳給緩沖放大器提供偏置；

腳８（ＭＯＤ ＩＮ）：ＡＭ、數(shù)字調(diào)制信號通過該腳加給載波。一個外部電阻通過該腳給輸出放大器提供偏置，其電壓不能超過１．１Ｖ，過高的電壓可能損壞器件；

腳９（ＶＣＣ２）： 該腳用來給ＶＣＯ、晶體振蕩器、鑒相器提供直流偏置。中頻旁路電容應(yīng)直接接在該腳和地之間；

腳１０（ＧＮＤ２）：數(shù)字ＰＬＬ接地端；

腳１１（ＶＲＥＦ Ｐ）：旁路偏置參考電壓引腳，旁路電容應(yīng)選擇合適的大小以給參考晶體振蕩器濾波，旁路電容直接和該腳相連；

腳１２（ＲＥＳＮＴＲ－）：該腳用來給ＶＣＯ提供直流控制電壓，并調(diào)節(jié)ＶＣＯ的中心頻率；

腳１３（ＲＥＳＮＴＲ ＋）：和引腳１２相同；

腳１４（ ＬＯＯＰ ＦＬＴ）： 泵電路輸出端，從該腳到地的ＲＣ網(wǎng)絡(luò)用來設(shè)置ＰＬＬ帶寬；

腳１５（ＬＤ ＦＬＴ）：該腳用來設(shè)置鎖定檢測電路的門限，旁路電容用來和片內(nèi)１ｋΩ電阻設(shè)置ＲＣ時間常數(shù)。這個信號用來控制ＭＯＤ ＩＮ電路。時間常數(shù)應(yīng)是參考周期的１０倍；

腳１６（ＤＩＶ ＣＴＲＬ）：預(yù)置分頻器控制端，高電平選擇６４分頻，低電平選擇３２分頻。

２　內(nèi)部結(jié)構(gòu)

ＲＦ２５１６的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖１所示。ＲＦ２５１６中的參考振蕩器是ＣＯＬＰＩＴＴＳ（考畢茲）型振蕩器（電容反饋式三點振蕩電路）。引腳１（ＯＳＣ Ｂ）和引腳２（ＯＳＣ Ｅ）通常與振蕩三極管相連。兩個電容的大小分別為６８ｐＦ和３３ｐＦ。ＣＯＬＰＩＴＴＳ型振蕩器具有高可靠性、相位噪聲合適等特性。

預(yù)定標(biāo)器的作用是通過設(shè)置ＤＩＶ ＣＴＲＬ引腳上的邏輯電平將ＶＣＯ的輸出頻率６４分頻或３２分頻。高電平選擇６４分頻，低電平選擇３２分頻。分頻后的信號將反饋到鑒相器內(nèi)與參考頻率進行比較。

    ＲＦ２５１６片內(nèi)集成有鑒相器和電荷泵。鑒相器可將參考振蕩器和ＶＣＯ的相位進行比較。它的輸出一般與電荷泵相連。鑒相器是雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)型數(shù)字鑒相器，也稱為數(shù)字鑒相／鑒頻器或數(shù)字三態(tài)比較器。其電路主要由兩個Ｄ觸發(fā)器組成，它們的輸出加到與非門。與非門的輸出與觸發(fā)器的復(fù)位端相連。 觸發(fā)器的輸出還和電荷泵相連。每個觸發(fā)器的輸出是一脈沖信號，它的頻率與觸發(fā)器的輸入信號頻率有關(guān)。當(dāng)兩個觸發(fā)器的輸入相同時，其輸出被鎖頻鎖相。而當(dāng)輸入不同時，觸發(fā)器將提供信號給電荷泵，并由電荷泵對環(huán)路濾波器充電、放電或進入高阻狀態(tài)，這也是三態(tài)數(shù)字比較器的來歷。這種鑒相器的主要優(yōu)點是能夠糾正相位和頻率誤差。當(dāng)已鎖相時，鑒相器可用相位誤差來糾正；當(dāng)失鎖時，鑒相器用頻率誤差來糾正。這種鑒相器可以在任何條件下進入鎖相狀態(tài)。

器件中的電荷泵由兩個三極管組成，一個給環(huán)路濾波器充電，另一個給環(huán)路濾波器放電。它的輸入是鑒相器的觸發(fā)器輸出信號。因為有兩個Ｄ觸發(fā)器，所以有四種狀態(tài)。環(huán)路濾波器可對來自電荷泵的脈沖進行積分，以得到ＶＣＯ的控制電壓。

ＶＣＯ的輸出通過緩沖放大器加到預(yù)定標(biāo)器電路，可選擇進行６４分頻或３２分頻位與參考振蕩器頻率進行比較。

發(fā)射放大器由驅(qū)動極和集電極開路的兩級放大電路組成?？稍冢常叮蛛妷鹤饔孟陆o５０Ω負(fù)載提供＋１０ｄＢｍ的輸出功率。

鎖相檢測電路和鑒相器的輸出相連，可在ＶＣＯ和參考振蕩器沒有鎖定時，控制鎖相檢測電路使發(fā)射電路不工作。

３　應(yīng)用電路

圖２所示是ＲＦ２５１６工作于３１５ＭＨｚ的射頻發(fā)射電路。該電路工作時，音頻信號控制變?nèi)?a target="_blank">二極管Ｄ１的電容，該電容是晶體諧振回路的一個電容，可用于音頻信號對載波的直接調(diào)頻。圖２電路中，ＲＦ２５１６的引腳５接有５０Ω的微帶傳輸線，它只有阻性，而無感性。電容Ｃ３和電感Ｌ１構(gòu)成的倒Ｌ型諧振匹配回路可諧振于３１５ＭＨｚ，并與無線輻射阻抗匹配。電阻Ｒ３和電容Ｃ４是電源的饋電回路。電阻Ｒ５和電容Ｃ７組成的ＲＣ網(wǎng)絡(luò)用來設(shè)置ＰＬＬ的帶寬。