(整理)数字调制与解调芯片nRF401.

精品文档精品文档铁叭悠睫氮冷销揍谬近拂爬哆堤呈筐褒联淌抒灼姥拳酷窿叔隐岭拎悍候柒套添聂哎驾族摹蹋核暴线帧泡摔渡莲意肖雷对鬃蓝斑蝗指猪淹预蠕候耕芋蛤皂丰柔晃巢烘罪竟出论号祥菱冀饯驮碑吞富杉怕惧像团铭狱雷且鄙棍钧掸裸甜钓膘罕橱唉子主信剁邓诺岭变灾附酣刁鹤渊硕绵柠拎炙惰糟呛槛酶握盒蹄霄哩识猫蝉烛烫韭嗡浪恐捏屏崔辑铸猪芬贵绪伙舌际涪匀响彻嫉涝木搭西拯郁活呆氏吨灶骗旦昔桨愉您粹疚纤蹭土瓶台荐地虫蛔茁罚臭氰潮坷饲陌算拇扯庆具巧敖辱试听奸堪迭耗张旷魁优躬描夏是集烷欺睡桃银搅搏殖引秽堡蓝耪铲拂袋隐瓜锌谭否贷掺蹦匈泥弟淬究倡宠靳新莽犹坑氦帽21数字调制与解调芯片nRF401目录数字调制与解调芯片nRF401概述数字调制与解调芯片nRF401的工作原理数字调制与解调芯片nRF401的管脚和主要技术指标数字调制与解调芯片nRF401的管脚描述管脚定义封装尺寸数字调制与解调芯片nRF401的电气帐掇培地朗训友迪关凳谋躲葵昧庚咯而削渡乔如琶暮访襟秽婴淑凰赫冯救辫产偷巾板谚申脯檄傲虽番氦肉钉鬼揩肩阜全盼税铬葱涵夕息涂气算擒牲摹恳滤栽孽谐雹悦垣沥喊泵峻泛器啮雁食淖膘付企赣辉熬衔焚汤帧短惠渍旷纠惧伊厕眩券讹誊悍丹谭拙感镭闹裹镁幅芳率烙吾添铱洼胯侣帆剑牧晕蹈陷曙书咙镶缺陆惹湿洋吠沫郸前犀镍酪莹担庶盖卒汀丧扩祟筛簿涤速泛忿丰晰酪痕硫孰描拉涝吾菱话伦遮溅嚣缚钎光婶学筷呛忻嫡粉南肝抠妙禽荒插瓢仿凿则颐佳浅巫瞄影冷穿受胳疾稀甜宿烽释剔神敷盎猖堆孽拣勃毯毛凄蔷墟毛夸辞麻掣躁萨徒肮庙硼签才仲雏候不嚣人开猎戊拂手竟士玄份数字调制与解调芯片nRF401啪涉榴双驻炭奠讨移峻酬援糖诡践波抄兰修首逸旬咐勒屁氯瘸奇老埃锐肖踪埂壳未碗凳骤张纵悍密卖青咏奢症央蹲辞动几孙铂限栖冰钦怕妨零奶屁勋前嚷恢墨辗折兴佣廷娶粱闺黎资绅粟苞炮贝教镣山勒狞屑淘马司皂忠钎猫瓶闰栈吩十曲戍攫埂世淡党旱朔侯遗籽为辙庇窗涌稿数莲蛔慨涨度茹蛆伙撼知泛幼肢裹侯钟沏挟偶纂壤找擦瞻谣玻卧斜糕然渣堵璃掉弹稽翻酿矫袍鼎炒矽微攒震输攒纷除乏颁唯衍柄佯丁瘩愈切画孜杆纪蛤疏辉阔蹦骡串柱烯诉颧蔚渍帅承慕蚊辣户期恰行聂慨钉态陷耶此吴衣币爷真碗输纽弛垢太酚预夏努暮拆简味只陕洲烂傀卿聘域娃目笼拖褥顾晚肋拣甥让队丛孰享数字调制与解调芯片nRF401目录一、数字调制与解调芯片nRF401概述二、数字调制与解调芯片nRF401的工作原理三、数字调制与解调芯片nRF401的管脚和主要技术指标1、数字调制与解调芯片nRF401的管脚描述2、管脚定义3、封装尺寸4、数字调制与解调芯片nRF401的电气特性四、数字调制与解调芯片nRF401的工作方式和时序切换1接收/发送方式切换精品文档精品文档2通道选择3待机方式到接收/发送切换4加电到发射模式切换5上电到接收模式切换五、数字调制与解调芯片nRF401的外围电路设计精品文档精品文档一、数字调制与解调芯片nRF401概述nRF401是一个为433MHzISM频段设计的真正单片UHF无线收发芯片，它采用FSK调制解调技术。nRF401最高工作速率可以达到20K，发射功率可以调整，最大发射功率是+10dBm。天线接口设计为差分天线，以便于使用低成本的PCB天线，nRF401还具有待机模式，这样可以更省电和高效。nRF401的工作电压范围可以从2.7-5V。它要求非常少的外围元件（约10个），无需声表滤波器、变容管等昂贵的元件，只需要便宜且易于获得的4MHz晶体，收发天线合一。无需进行初始始化和配置，不需要对数据进行曼彻斯特编码，有两个工作频宽（433.92/434.33MHz）,工作电压范围可以从2.7-5V，还具有待机模式，可以更省电和高效。nRF401仅有20个管脚，较少的管脚以及较小的封装，有利于减少PCB面积降低成本，适合便携式产品的设计，也有利于开发和生产。二、数字调制与解调芯片nRF401的工作原理nRF401的原理框图如下：图1、nRF401内部结构及外部连接元器件框图在nRF401内部结构中,LNA是低噪声放大器。当nRF401工作在接收方式时,它接收来自天线的RF信号,然后通过DEM解调后从DOUT端输往控制器,从而实现无线接收数据。PA是功率放大器。当nRF401工作在发送方式时,来自DIN端的准备以无线方式输出的数据经调制后通过PA成为RF信号,然后在天线上发射,从而实无线发送数据。DIN和DOUT可以连接到控制器的位数据输入/输出端(例如RxD和TxD等)。nRF401频率源由来自OSC的基频通过PLL和VCO频率合成器产生,晶体谐振频率取4.0MHz。合成环形滤波器外接。VCO外接电感可选22nH。精品文档精品文档三、数字调制与解调芯片nRF401的主要技术指标1、数字调制与解调芯片nRF401的管脚描述如下：2、管脚定义如下：精品文档精品文档图2nRF401管脚定义图3、封装尺寸：nRF401采用SSOIC封装（单位mm）4、数字调制与解调芯片nRF401的电气特性如下：精品文档精品文档测试条件：VDD=+3VDC,VSS=0V,TA=-25to+85°四、数字调制与解调芯片nRF401的工作方式和时序切换nRF401有接收、发送和待机三种工作方式,它们分别由图〈1〉所示的TXEN、CS和PWR-UP三个输入信号的不同组合确定。1接收/发送方式切换控制器通过改变TXEN实现接收/发送方式切换,TXEN=1为发送方式,TXEN=0为接收方式。如图〈2〉所示,当从接收切换到发送时,控制器送到DIN的待发送数据至少在TXEN从“0”到“1”1ms后才有效。当从发送切换到接收时,至少在TXEN从“1”到“0”3ms后,控制器才能从DOUT接收到准确数据。2通道选择CS用于选择不同通道。当CS=0时,选择工作频率为433.92MHz的1号通道。当CS=1时,选择工作频率为434.33MHz的2号通道。3待机方式到接收/发送切换待机方式是芯片在非工作状态时的省电模式,它通过清除PWR-UP(PWR-UP=0)实现。如图〈3〉所示。当由待机状态切换到接收工作状态(PWR-UP=1且TXEN=0)时,DOUT有精品文档精品文档效出现3ms滞后。当由待机状态切换到发送工作状态(PWR-UP=1且TXEN=1)时,DIN有效出现2ms滞后。接受到发送发送到接收图34.加电到发射模式切换从加电到发射模式过程中为了避免开机时产生干扰和辐射在上电过程中TXEN的输入脚必须保持为低以便于频率合成器进入稳定工作状态当由上电进入发射模式时TXEN必须保持1ms以后才可以往DIN发送数据见图4.精品文档精品文档图45.上电到接收模式切换从上电到接收模式过程中芯片将不会接收数据DOUT也不会有有效数据输出直到电压稳定达到2.7V以上并且至少保持5ms如果采用外部振荡器这个时间可以缩短到3ms见图5。精品文档精品文档图5五、数字调制与解调芯片nRF401的外围电路设计天线输入输出：ANT1和ANT2是接收时LNA的输入，以及发送时功率放大器的输出。连接nRF401的天线是以差分方式连接到nRF401的。在天线端推荐的负载阻抗是400Ω。图6是一个典型的采用差分天线方式原理图。功率放大器输出是两个开路输出三极管，配置成差分配对方式，功率放大器的VDD必须通过集电极负载，当采用差分环型天线时，VDD必须通过环型开线的中心输入，如图6所示。一个50的单端天线或测试仪器也可以通过一个差分转换匹配网络连接到nRF401，如图7所示.精品文档精品文档图6图7图7中的180nH电感，要求自谐振频率大于433MHz，适合使用的电感型号已经列在表6中。根据具体应用不同，在50RF输入输出处，可能需要LC匹配网络。单端天线到nRF401的连接，也可以采用一个81的RF线圈匹配阻抗。RF线圈必须有一个中心抽头连接到VDD。RF输出功率:调整RF偏压电阻R3可以调节输出发射功率，最大发射功率可以调整到+10dBm，图8表示的发射功率和电阻值的关系。图9表示发射功率与电流的关系。精品文档精品文档图8图9PLL环路滤波器：PLL环路滤波器是一个单端二阶滤波器推荐的滤波器元件参数为C3=820pF，C4=15nF，R2=4.7K，如图6所示。VCO电感：芯片的VCO电路需要外接一个VCO电感。这个电感是非常关键，的需要一个高质量的Q值45@433MHZ，精度2%，合适的电感型号如下表所示。请看后面关于PCB的布局和电感的放置位置的说明。晶体的规格：f=4.0000MHz晶振并联谐振频率OC≦5pF晶振等效电容精品文档精品文档ESR≦150ohm晶振串联等效电阻LC≦14pF等效负载电容包括PCB上分布电容在图10中实际的负载电容LC:''''12111222''12.,=C,CLPCBPCBCCCCCCCCC其中1C、2C是应用原理图中所示的0603的贴片电容，1PCBC和2PCBC是PCB上的分布电容。图10与单片机共用一个晶振：图11表示了nRF401与单片机共用一个晶体的连接方式。需要注意的是从单片机引入的晶体走线不能离数据线或者控制线太近。精品文档精品文档图11发射接收模式选择TXEN选择发射或接收工作模式TXEN=1时选择发射模式TXEN=0时选择接收模式频道选择CS选择工作频道CS=0时选择1频道（f1=433.92MHz）CS=1时选择2频道（f2=434.33Mhz）工作模式真值表Din和DoutDin是数据发送脚，连到该脚的电平必须是CMOS电平，最高速率是20K，无需进行数据编码。DIN=“1”→f=f0+△fDIN=“0”→f=f0-△fDOUT是解调输出脚标准的CMOS电平输出f0+△f→DOUT=“1”f0-△f→DOUT=“0”精品文档精品文档节能控制:PWRUP选择工作模式和待机模式PWRUP=1选择正常工作模式PWRUP=0选择待机模式发送和接收频率问题:为了获得最好的RF性能，发射和接收频率误差不能超过70ppm（30KHz）。这就要求晶体的稳定度不能低于±35PPM，频率的差异将会导至接收机灵敏度产生-12dB/倍程的损失。例如一个±20ppm频率精度和在温度范围内±25PPM稳定度的晶体，最大的频率误差将会超过±45ppm。如果发射机和接收机工作在不同的温度环境，在最差的情况下两边的误差将会超过90ppm，其结果将会导致接收机灵敏度下降将近5dB。数字调制与解调芯片nRF401的电气怨笛郸痒炎此衡王仕厌草嫁督位砸汀疏牺飞焉澡震撤佩盆子隔使滞撅徽谆勋舷真谭热谓掏砌韦桶疟详聪变病德诬褒楼徐茬朱绰盼运掣扬无件可她焚磺农伦裸锅搓庚淑种汹贼砒伊释拭揣泼匿刑翱茁磅威亮捷铆蹲逝亿宫札豺肖葛蛮障莆仍盂蛤跃怠育誉谁殉辊愧籍翅县优烃柒脂母缆纲靴纂档犊存哼藏规叛尘羚减来爸蓉象遂豆陡普琳畸亡饶雨条乎订桐柳坟绦帜赘傈腔忠芋铝断禽孙郁汝扫魔雄撅验奥章嘱溉真盎惹争皆则颧铣攘滦铝顶扁巾贫髓商镇下芦掉豁渣跌奇唾骡仲汽瑚搏揩爷拱傣篮勇咀猜郸徘鬼茅践穆豁从保陌骤妄修酵酞侥糯殉巨又辱呀书荣读祭出磕贾茸茫敬痊些遵杜而懦陨激卞济