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摘要：本篇應(yīng)用筆記描述了RKE系統(tǒng)工作機(jī)制以及滿(mǎn)足低功耗、RKE收發(fā)距離和可靠性等主要設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)的方法。同時(shí)也介紹了為上述要求而設(shè)計(jì)的Maxim產(chǎn)品。
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本篇應(yīng)用筆記描述了RKE系統(tǒng)的工作機(jī)制與滿(mǎn)足低功耗、RKE收發(fā)距離和可靠性等主要設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)的方法。
圖1. 遙控車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)(RKE)系統(tǒng)框圖
從RKE框圖上可以看到，用戶(hù)按下鑰匙扣上的按鈕開(kāi)關(guān)可觸發(fā)系統(tǒng)工作。這樣將喚醒RKE鑰匙扣內(nèi)部的CPU，CPU則發(fā)送數(shù)據(jù)流到射頻(RF)發(fā)射機(jī)。數(shù)據(jù)流通常是64到128位長(zhǎng)，包括一個(gè)前置位、一個(gè)命令碼和一個(gè)滾動(dòng)碼。數(shù)據(jù)流通常以2kHz到20kHz的速率發(fā)送。調(diào)制方式為幅度鍵控(ASK)，主要目的是為延長(zhǎng)鑰匙扣的電池壽命。
在車(chē)輛里的RKE射頻接收機(jī)捕捉射頻信號(hào)并解調(diào)，接著傳送數(shù)據(jù)流到CPU里，然后CPU對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼并發(fā)送指令到指令模塊。
MAX1473是業(yè)界上最一個(gè)300MHz至450MHz的超外差A(yù)SK接收機(jī)，具有-114dBm的高靈敏度、高于50dB的用戶(hù)可選擇中心頻率鏡像抑制以及可選擇3V或者5V電源工作電壓。這款芯片在關(guān)斷模式下電流消耗低于1.5mA，在接收模式電流消耗為5.2mA。MAX1473可接受最高達(dá)100kbps的數(shù)據(jù)速率，從關(guān)斷模式到有效數(shù)據(jù)輸出的過(guò)渡時(shí)間小于250μs 。MAX1473包含一個(gè)一級(jí)自動(dòng)增益控制(AGC)電路，在射頻輸入信號(hào)功率大于-57dBm時(shí)可降低低噪聲放大器(LNA) 35dB的增益。接收機(jī)使用帶有接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)的10.7MHz中頻濾波器，內(nèi)置片上集成的鎖相環(huán)與VCO、基帶數(shù)據(jù)恢復(fù)電路。MAX1473采用28引腳的SSOP封裝，10,000片訂貨時(shí)價(jià)格為每片1.95美元。
MAX1470非常類(lèi)似于MAX1473，但是缺少AGC電路，電源電壓為3V。MAX1470較MAX1473價(jià)格低廉，10,000片訂貨時(shí)價(jià)格為每片1.65美元。
MAX1472是業(yè)界上最小的VHF/UHF基于鎖相環(huán)的ASK發(fā)射機(jī)，采用微型3mm × 3mm的8引腳SOT-23封裝。MAX1470發(fā)射機(jī)特別適合于低成本、高容量、體積是關(guān)鍵因素的應(yīng)用，工作在300MHz至450MHz頻段的遙控車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)(RKE)系統(tǒng)就是這樣的應(yīng)用。MAX1472設(shè)計(jì)為當(dāng)工作電壓降至2.1V時(shí)脫離單節(jié)鋰電池工作，在待機(jī)模式僅消耗100nA的電流。在發(fā)射過(guò)程中，MAX1472輸出從-10dBm到+10dBm的功率到50Ω的負(fù)載。對(duì)于+10dbm的功率電平以及采用50%占空比編碼方案(比如曼徹斯特碼)，MAX1742在315MHz上消耗5.5mA的電流。在0dBm輸出時(shí)電流消耗降至3mA。這款芯片可接收最高達(dá)100kbps的數(shù)據(jù)速率。
一旦MAX1472的使能引腳電平有效，MAX1472僅需250μs便可使PLL和晶振穩(wěn)定工作和可發(fā)射數(shù)據(jù)。因?yàn)檫@款芯片設(shè)計(jì)用于小型便攜式的應(yīng)用中，MAX1472接受10MHz至15MHz的晶體頻率，可使用價(jià)格低廉的表貼封裝的晶體。
MAX1472使用基于晶體的PLL，LC濾波器或者基于聲表濾波器的發(fā)射機(jī)中的大多數(shù)問(wèn)題將不復(fù)存在。內(nèi)部固有的晶體頻率精度需要更窄的接收機(jī)中頻帶寬以改善系統(tǒng)靈敏度。使用MAX1470或者M(jìn)AX1473這樣的接收機(jī)，將中頻帶寬從600kHz減至50kHz可獲得9dB的靈敏度改善。改善靈敏度可使你的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)距離傳輸或者獲得更高的傳輸可靠性。1,000片訂貨時(shí)MAX1472的價(jià)格為每片1.39美元。
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本篇應(yīng)用筆記描述了RKE系統(tǒng)的工作機(jī)制與滿(mǎn)足低功耗、RKE收發(fā)距離和可靠性等主要設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)的方法。
圖1. 遙控車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)(RKE)系統(tǒng)框圖
從RKE框圖上可以看到，用戶(hù)按下鑰匙扣上的按鈕開(kāi)關(guān)可觸發(fā)系統(tǒng)工作。這樣將喚醒RKE鑰匙扣內(nèi)部的CPU，CPU則發(fā)送數(shù)據(jù)流到射頻(RF)發(fā)射機(jī)。數(shù)據(jù)流通常是64到128位長(zhǎng)，包括一個(gè)前置位、一個(gè)命令碼和一個(gè)滾動(dòng)碼。數(shù)據(jù)流通常以2kHz到20kHz的速率發(fā)送。調(diào)制方式為幅度鍵控(ASK)，主要目的是為延長(zhǎng)鑰匙扣的電池壽命。
在車(chē)輛里的RKE射頻接收機(jī)捕捉射頻信號(hào)并解調(diào)，接著傳送數(shù)據(jù)流到CPU里，然后CPU對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼并發(fā)送指令到指令模塊。
遙控車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)性
遙控車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)性是在低電流消耗下實(shí)現(xiàn)具有穩(wěn)定性和可靠性的低成本系統(tǒng)。因此電池的壽命對(duì)發(fā)射機(jī)與接收機(jī)來(lái)說(shuō)很重要。功耗考慮
對(duì)于發(fā)射機(jī)，電池需要3至5年的壽命。電池壽命對(duì)于接收機(jī)來(lái)說(shuō)同樣重要，因?yàn)榻邮諜C(jī)必須始終保持工作狀態(tài)，監(jiān)聽(tīng)用戶(hù)數(shù)據(jù)的傳輸。典型指標(biāo)要求平均電流不超過(guò)1mA。系統(tǒng)設(shè)計(jì)者解決這個(gè)問(wèn)題的方法之一就是讓接收機(jī)在一段重要時(shí)間內(nèi)保持工作狀態(tài)，保證這段時(shí)間足夠長(zhǎng)以判定是否存在合法的傳輸。然后接收機(jī)在剩余的時(shí)間里休眠。接收機(jī)必須具有快速喚醒的能力，以最大化利用已存儲(chǔ)的能量。性能：距離與可靠性
遙控車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)(RKE)應(yīng)用需要好的收發(fā)距離和可靠的傳輸。提高接收機(jī)的靈敏度和發(fā)射機(jī)的功率(電流消耗沒(méi)有顯著增加)直接影響到收發(fā)距離與可靠性。顯而易見(jiàn)，低成本是一個(gè)要求，因?yàn)榘偃f(wàn)個(gè)這樣的系統(tǒng)需要安裝。器件選擇
Maxim考慮了上述的問(wèn)題，生產(chǎn)了一系列的產(chǎn)品可滿(mǎn)足遙控車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的要求。其中MAX1472發(fā)射機(jī)與MAX1470和MAX1743接收機(jī)是根據(jù)上述要求而特別設(shè)計(jì)的。MAX1473是業(yè)界上最一個(gè)300MHz至450MHz的超外差A(yù)SK接收機(jī)，具有-114dBm的高靈敏度、高于50dB的用戶(hù)可選擇中心頻率鏡像抑制以及可選擇3V或者5V電源工作電壓。這款芯片在關(guān)斷模式下電流消耗低于1.5mA，在接收模式電流消耗為5.2mA。MAX1473可接受最高達(dá)100kbps的數(shù)據(jù)速率，從關(guān)斷模式到有效數(shù)據(jù)輸出的過(guò)渡時(shí)間小于250μs 。MAX1473包含一個(gè)一級(jí)自動(dòng)增益控制(AGC)電路，在射頻輸入信號(hào)功率大于-57dBm時(shí)可降低低噪聲放大器(LNA) 35dB的增益。接收機(jī)使用帶有接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)的10.7MHz中頻濾波器，內(nèi)置片上集成的鎖相環(huán)與VCO、基帶數(shù)據(jù)恢復(fù)電路。MAX1473采用28引腳的SSOP封裝，10,000片訂貨時(shí)價(jià)格為每片1.95美元。
MAX1470非常類(lèi)似于MAX1473，但是缺少AGC電路，電源電壓為3V。MAX1470較MAX1473價(jià)格低廉，10,000片訂貨時(shí)價(jià)格為每片1.65美元。
MAX1472是業(yè)界上最小的VHF/UHF基于鎖相環(huán)的ASK發(fā)射機(jī)，采用微型3mm × 3mm的8引腳SOT-23封裝。MAX1470發(fā)射機(jī)特別適合于低成本、高容量、體積是關(guān)鍵因素的應(yīng)用，工作在300MHz至450MHz頻段的遙控車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)(RKE)系統(tǒng)就是這樣的應(yīng)用。MAX1472設(shè)計(jì)為當(dāng)工作電壓降至2.1V時(shí)脫離單節(jié)鋰電池工作，在待機(jī)模式僅消耗100nA的電流。在發(fā)射過(guò)程中，MAX1472輸出從-10dBm到+10dBm的功率到50Ω的負(fù)載。對(duì)于+10dbm的功率電平以及采用50%占空比編碼方案(比如曼徹斯特碼)，MAX1742在315MHz上消耗5.5mA的電流。在0dBm輸出時(shí)電流消耗降至3mA。這款芯片可接收最高達(dá)100kbps的數(shù)據(jù)速率。
一旦MAX1472的使能引腳電平有效，MAX1472僅需250μs便可使PLL和晶振穩(wěn)定工作和可發(fā)射數(shù)據(jù)。因?yàn)檫@款芯片設(shè)計(jì)用于小型便攜式的應(yīng)用中，MAX1472接受10MHz至15MHz的晶體頻率，可使用價(jià)格低廉的表貼封裝的晶體。
MAX1472使用基于晶體的PLL，LC濾波器或者基于聲表濾波器的發(fā)射機(jī)中的大多數(shù)問(wèn)題將不復(fù)存在。內(nèi)部固有的晶體頻率精度需要更窄的接收機(jī)中頻帶寬以改善系統(tǒng)靈敏度。使用MAX1470或者M(jìn)AX1473這樣的接收機(jī)，將中頻帶寬從600kHz減至50kHz可獲得9dB的靈敏度改善。改善靈敏度可使你的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)距離傳輸或者獲得更高的傳輸可靠性。1,000片訂貨時(shí)MAX1472的價(jià)格為每片1.39美元。
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