高性能ISM頻段OOK/FSK發(fā)射機(jī)IC——ADF7901深度解析

在如今的無(wú)線通信領(lǐng)域，低功耗、高性能的發(fā)射機(jī)IC是實(shí)現(xiàn)高效無(wú)線連接的關(guān)鍵。ADF7901作為一款出色的單芯片低功耗UHF發(fā)射機(jī)，在RF遙控設(shè)備等應(yīng)用中展現(xiàn)出了卓越的性能。下面我們就來(lái)深入了解一下這款芯片。

文件下載：ADF7901.pdf

1. 芯片特性

1.1 頻率與功耗

• 頻率范圍：采用分?jǐn)?shù)N PLL和完全集成的VCO，可在369.5 MHz至395.9 MHz頻率范圍內(nèi)工作。
• 功耗表現(xiàn)：3.0 V供電電壓下，在384 MHz、12 dBm輸出時(shí)，電流消耗低至26 mA，還有功耗極低的掉電模式（<1 μA）。

  1.2 數(shù)據(jù)速率與調(diào)制

• 數(shù)據(jù)速率：支持高達(dá)50 kbps的數(shù)據(jù)速率。
• 調(diào)制方式：能夠在八個(gè)不同通道上進(jìn)行頻移鍵控（FSK）調(diào)制，通過三條外部控制線選擇通道；開關(guān)鍵控（OOK）調(diào)制則通過調(diào)制PA控制線實(shí)現(xiàn)。

  1.3 封裝形式

  采用24引腳TSSOP封裝，便于在電路板上進(jìn)行布局和焊接。

2. 工作原理與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 功能框圖與工作原理

芯片內(nèi)部的VCO工作頻率是輸出頻率的2倍，VCO輸出端的二分頻可減少PA饋通，輕松實(shí)現(xiàn)大于50 dB的OOK調(diào)制深度。通過調(diào)整系統(tǒng)中的FSK_ADJ和ASK_ADJ電阻，可針對(duì)每種調(diào)制方案優(yōu)化輸出功率，還為較低通道組額外提供1.5 dB的輸出功率以調(diào)整天線性能。CE線可使發(fā)射機(jī)完全掉電，此時(shí)漏電流通常為0.1 μA。

2.2 電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.2.1 環(huán)路濾波器

環(huán)路濾波器將電荷泵的電流脈沖積分形成電壓，用于將VCO的輸出調(diào)諧到所需頻率，同時(shí)衰減PLL產(chǎn)生的雜散電平。推薦的環(huán)路濾波器設(shè)計(jì)帶寬為297 kHz，這是在拍頻雜散衰減和最小化PA開啟時(shí)的啁啾之間進(jìn)行權(quán)衡的結(jié)果。在FSK模式下，使用更窄的環(huán)路帶寬可改善雜散性能，例如對(duì)于20 kbps的數(shù)據(jù)速率，約50 kHz的環(huán)路帶寬較為合適。

2.2.2 通道頻率

九個(gè)通道頻率可通過改變分?jǐn)?shù)PLL中的N和F值從單個(gè)9.8304 MHz晶體參考獲得，通道頻率公式為 (F{CHANNEL }=F{REF } times(N+F))。不過VCO通常在344 MHz至401 MHz頻率范圍內(nèi)調(diào)諧，只要使用所需的參考頻率，就可獲得該范圍內(nèi)的任何通道頻率。

3. 規(guī)格參數(shù)

3.1 RF特性

3.2 傳輸參數(shù)

• 傳輸速率：FSK和OOK模式下均支持高達(dá)50 kbps。
• 頻率偏移：FSK分離為 -34.8 kHz（數(shù)據(jù) = 1），OOK為 +34.8 kHz（數(shù)據(jù) = 0）。
• 調(diào)制深度：輸出功率為12 dBm時(shí)，調(diào)制深度為83 dB。
• 輸出功率：不同頻率范圍有不同的輸出功率表現(xiàn)，如 (f{OUT} ≤ 384 MHz) 時(shí)，輸出功率為10 - 12 dBm；(f{OUT} > 384 MHz) 時(shí)，為7 - 10.5 dBm。

3.3 其他參數(shù)

還包括鎖相環(huán)（PLL）的VCO增益、雜散、諧波等參數(shù)，以及參考輸入、功率放大器、時(shí)序信息和溫度范圍等方面的規(guī)格。

4. 引腳配置與功能

5. 布局指南

5.1 去耦

在芯片的電源引腳附近應(yīng)盡可能靠近放置去耦電容（高頻22 pF，低頻100 nF），推薦使用0402和0603尺寸的元件以實(shí)現(xiàn)電源的高頻抑制。

5.2 調(diào)節(jié)器穩(wěn)定性

(C{REG 1}) 和 (C{REG2}) 上至少需要1 μF電容以確保穩(wěn)定性，還可添加22 pF電容以抑制更高頻率的噪聲。

5.3 接地

添加去耦電容后，要重視接地。PA級(jí)在最大功率模式下會(huì)切換15 mA的電流，會(huì)導(dǎo)致接地變化，產(chǎn)生大的回流電流，可能輻射到電路板的其他部分。應(yīng)確保從 (RF_{GND}) 到電池接地的最短且無(wú)障礙的接地路徑，4層電路板和頂層敷銅有助于改善接地，接地路徑不應(yīng)有過孔，且應(yīng)采用寬走線。

5.4 電源

電源走線可通過過孔布線，因?yàn)檫^孔可作為自由電感，便于在2層電路板上進(jìn)行布局，走線應(yīng)盡量寬。

5.5 數(shù)字線

數(shù)字線應(yīng)串聯(lián)一個(gè)大電阻，以阻擋包括諧波和載波頻率在內(nèi)的多種頻率信號(hào)。長(zhǎng)控制線可能會(huì)像天線一樣工作，可添加接地電容，線路本身和數(shù)字引腳輸入處已有一定的接地電容。

6. 總結(jié)

ADF7901憑借其低功耗、高性能和靈活的調(diào)制方式，在RF遙控設(shè)備等應(yīng)用中具有很大的優(yōu)勢(shì)。在設(shè)計(jì)使用該芯片時(shí)，需要充分考慮其各項(xiàng)特性和布局要求，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似芯片的布局挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。