VHF/UHF无线发射芯片RF2516的原理与应用

ＲＦ２５１６是ＲＦ Ｍｉｃｒｏ Ｄｅｖｉｃｅ公司推出的一种单片ＡＭ／ＡＳＫ ＶＨＦ／ＵＨＦ发射芯片，可工作于１００ＭＨｚ～５００ＭＨｚ，并采用ＡＭ／ＡＳＫ调制方式。其片内集成了ＰＬＬ、ＶＣＯ和参考振荡器。工作电压为２．２５Ｖ～３．６Ｖ，可为５０Ω负载提供%26;#177;１０ｄＢｍ的输出功率。 ＲＦ２５１６可应用在３１５ ＭＨｚ～４３３ ＭＨｚ 的远程无钥匙接入系统、无线安全系统及其它远程控制设备中。由于其片内集成了ＶＣＯ、鉴相器、预定标器和参考振荡器,因此,只要外接一个晶体谐振器就可构成完整的锁相环。ＲＦ２５１６除了具有标准的掉电模式外，还具有自动锁相检测功能。当ＰＬＬ失锁时，发射输出无效. １　引脚功能 ＲＦ２５１６采用１６脚ＱＳＯＰ封装形式。下面是其各引脚的功能说明： 脚１(ＯＳＣＢ):该脚直接和参考振荡器三极管的基极相连。一个６８ｐＦ的电容接在该脚和引脚２间； 脚２(ＯＳＣＥ): 该脚直接和参考振荡器三极管的发射极相连。一个３３ｐＦ的电容接在该脚和地之间； 脚３(ＰＤ):当该脚为低电平时，所有的电路关闭；当该脚为高电平时，电路正常工作； 脚４（ＧＮＤ）：ＴＸ ＯＵＴ放大器的接地端，应使引线尽量短并直接连接到地，以求最佳的工作性能； 脚５（ＴＸＯＵＴ）： 发射输出端，该脚是集电极开路输出端，需要接一个馈电电感与匹配电容，构成集电极谐振匹配电路同时给放大器的集电极馈电; 脚６（ＧＮＤ１）：ＴＸ输出缓冲放大器接地端； 脚７（ＶＣＣ１）：该脚给缓冲放大器提供偏置； 脚８（ＭＯＤ ＩＮ）：ＡＭ、数字调制信号通过该脚加给载波。一个外部电阻通过该脚给输出放大器提供偏置，其电压不能超过１．１Ｖ，过高的电压可能损坏器件； 脚９（ＶＣＣ２）： 该脚用来给ＶＣＯ、晶体振荡器、鉴相器提供直流偏置。中频旁路电容应直接接在该脚和地之间； 脚１０（ＧＮＤ２）：数字ＰＬＬ接地端； 脚１１（ＶＲＥＦ Ｐ）：旁路偏置参考电压引脚，旁路电容应选择合适的大小以给参考晶体振荡器滤波，旁路电容直接和该脚相连； 脚１２（ＲＥＳＮＴＲ－）：该脚用来给ＶＣＯ提供直流控制电压，并调节ＶＣＯ的中心频率； 脚１３（ＲＥＳＮＴＲ ＋）：和引脚１２相同； 脚１４（ ＬＯＯＰ ＦＬＴ）： 泵电路输出端，从该脚到地的ＲＣ网络用来设置ＰＬＬ带宽； 脚１５（ＬＤ ＦＬＴ）：该脚用来设置锁定检测电路的门限，旁路电容用来和片内１ｋΩ电阻设置ＲＣ时间常数。这个信号用来控制ＭＯＤ ＩＮ电路。时间常数应是参考周期的１０倍； 脚１６（ＤＩＶ ＣＴＲＬ）：预置分频器控制端，高电平选择６４分频，低电平选择３２分频。 ２　内部结构 ＲＦ２５１６的内部结构如图１所示。ＲＦ２５１６中的参考振荡器是ＣＯＬＰＩＴＴＳ（考毕兹）型振荡器（电容反馈式三点振荡电路）。引脚１（ＯＳＣ Ｂ）和引脚２（ＯＳＣ Ｅ）通常与振荡三极管相连。两个电容的大小分别为６８ｐＦ和３３ｐＦ。ＣＯＬＰＩＴＴＳ型振荡器具有高可靠性、相位噪声合适等特性。 预定标器的作用是通过设置ＤＩＶ ＣＴＲＬ引脚上的逻辑电平将ＶＣＯ的输出频率６４分频或３２分频。高电平选择６４分频，低电平选择３２分频。分频后的信号将反馈到鉴相器内与参考频率进行比较。 ＲＦ２５１６片内集成有鉴相器和电荷泵。鉴相器可将参考振荡器和ＶＣＯ的相位进行比较。它的输出一般与电荷泵相连。鉴相器是双稳态触发型数字鉴相器，也称为数字鉴相／鉴频器或数字三态比较器。其电路主要由两个Ｄ触发器组成，它们的输出加到与非门。与非门的输出与触发器的复位端相连。 触发器的输出还和电荷泵相连。每个触发器的输出是一脉冲信号，它的频率与触发器的输入信号频率有关。当两个触发器的输入相同时，其输出被锁频锁相。而当输入不同时，触发器将提供信号给电荷泵，并由电荷泵对环路滤波器充电、放电或进入高阻状态，这也是三态数字比较器的来历。这种鉴相器的主要优点是能够纠正相位和频率误差。当已锁相时，鉴相器可用相位误差来纠正；当失锁时，鉴相器用频率误差来纠正。这种鉴相器可以在任何条件下进入锁相状态。 器件中的电荷泵由两个三极管组成，一个给环路滤波器充电，另一个给环路滤波器放电。它的输入是鉴相器的触发器输出信号。因为有两个Ｄ触发器，所以有四种状态。环路滤波器可对来自电荷泵的脉冲进行积分，以得到ＶＣＯ的控制电压。 ＶＣＯ的输出通过缓冲放大器加到预定标器电路，可选择进行６４分频或３２分频位与参考振荡器频率进行比较。 发射放大器由驱动极和集电极开路的两级放大电路组成。可在３．６Ｖ电压作用下给５０Ω负载提供＋１０ｄＢｍ的输出功率。 锁相检测电路和鉴相器的输出相连，可在ＶＣＯ和参考振荡器没有锁定时，控制锁相检测电路使发射电路不工作。 ３　应用电路 图２所示是ＲＦ２５１６工作于３１５ＭＨｚ的射频发射电路。该电路工作时，音频信号控制变容二极管Ｄ１的电容，该电容是晶体谐振回路的一个电容，可用于音频信号对载波的直接调频。图２电路中，ＲＦ２５１６的引脚５接有５０Ω的微带传输线，它只有阻性，而无感性。电容Ｃ３和电感Ｌ１构成的倒Ｌ型谐振匹配回路可谐振于３１５ＭＨｚ，并与无线辐射阻抗匹配。电阻Ｒ３和电容Ｃ４是电源的馈电回路。电阻Ｒ５和电容Ｃ７组成的ＲＣ网络用来设置ＰＬＬ的带宽。