电子电路大全(PDF格式)-第121部分
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·120 · 射频集成电路芯片原理与应用电路设计
通过一个为内部数据限幅器工作的耦合电容 CBBO 来驱动 CMPIN 引脚端。时间常量为：
tBBC=0。064CBBO
tBBC 的单位为us，CBBO 的单位为pF 。时间常量应随电源电压、温度等参数的变化而在tBBC 与
1。8tBBC 间变化。最佳时间常数取决于数据速率、数据长度和其他因素。在最大信号脉冲宽度
SPMAX 内，一般的标准应是在电压下降不超过20％ 时设置时间常量。由此有：
CBBO=70SPMAX
最大信号脉冲宽度 SPMAX 的单位是us。此引脚端的输出能驱动一个外部数据恢复处理器（DSP
等），标称输出阻抗为 1 kOhm。当RF 放大器工作占空比为 50％时，BBOUT 信号变化为 10mV/dB，
峰峰值电压超过 685mV 。占空比降低时，mV/dB 斜率和峰峰值电压也会相应减小。BBOUT
信号电压值为 1。1V，在电源电压、温度等因素下有微小变化，所以它应以耦合电容与外部负
载相连。在并联的负载阻抗范围为 50 kOhm～500 kOhm时和其并联的电容不应大于 10pF。当一个
外部处理器用于 AGC 时，BBOUT 必须用分离的串联电容与外部数据恢复处理器和 CMPIN
耦合。AGC 的复位功能是由CMPIN 信号驱动的。当收发机在低功耗（休眠）模式，输出阻
抗将会很高以保持在耦合电容电荷。
引脚 6 ：CMPIN，内部数据限幅器输入。通过一耦合电容由 BBOUT 输出信号驱动，输
入阻抗为 70 kOhm～100 kOhm。
引脚 7 ：RXDATA ，接收器数据输出端，可以驱动一个 10 pF 电容和一个500 kOhm 电阻的
并联负载。此引脚端峰值电流随低通滤波器截至频率增加而增加。在低功耗或休眠模式，引
脚端成为高阻态。如果需要，此管脚在高阻态时，可用一个 1 000 kOhm 的上拉电阻或下拉电
阻确定逻辑电平。如果使用上拉电阻，将连接的电源正端，电源电压应不高于VCC＋200mV 。
引脚 8：NC ，此脚应悬空或接地。
引脚 9 ：LPFADJ ，接收器低通滤波器带宽调节。低通滤波器带宽通过电阻RLPF 调节，电
阻 RLPF 连接在此引脚端与接地之间，RLPF 阻值范围为 330kOhm～820Ohm，滤波器 3dB 带宽f LPF
为 4。5kHz～1。8MHz，其阻值由下式给出：
RLPF = 1445/f LPF
阻值误差±5％ 。电源电压、温度等因素变化时，滤波器频带变化范围应为 f LPF ～1。3f LPF 。滤
波器还提供一个 3 级，0。05° 等纹响应。RXDATA 输出的电流峰值随滤波器带宽成比例增加。
引脚 10：GND2，芯片地。应采用短的导线或低感应系数的印制板导线与 GND 相连。
引脚 11：RREF ，外接基准电阻。阻值为 100kOhm 的基准电阻连接在此引脚端与地之间，
误差范围应为±1％。为维持电流源的稳定，使地、VCC 与此节点间的总电容低于 5pF 是很
重要的。如果 THLD1 和/或 THLD2 通过一阻值小于 1。5kOhm 的电阻与RREF 相连，此节点的
电容加上RREF 节点电容不应大于 5pF 。
引脚 12：NC ，此脚应悬空或接地。
引脚 13：THLD1，数据限幅器 1 阈值设置。此管脚通过一接至 RREF 的电阻RTH1 设置
标准数据限幅器 DS1 的阈值，阈值随着电阻值的增加而增加，如果直接将此管脚接至 RREF ，
那么阈值为 0 。如果 THLD2 未被使用，电阻值为 0～100kOhm，THLD1 电压范围 0～90mV 。
阻值大小由下式给出：
R = 1。11 V
TH1 TH
阻值误差为±1％。
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第2 章 射频接收器芯片原理与应用电路设计 ·121 ·
引脚 14：PRATE ，脉冲上下沿设置。电阻RPR 接地。tPR1 用 51kOhm～2 000kOhm 的电阻设置
在 0。1～5us 的范围。RPR 的阻值大小由下式给出：
RPR =404tPR1＋10。5
阻值误差范围为±5％，当 PWIDTH 通过 1MOhm 电阻接至VCC 时，RF 放大器工作占空比为
50％，有利于以高数据速率工作。RFA1 周期 tPRC 用一阻值范围为 11kOhm～220kOhm 的 PRATE
外接电阻设置在 0。1～1。1us 的范围。RPR 阻值大小由下式给出：
RPR =198tPRC…8。51
阻值误差为±5％ 。为维持稳定，使此管脚与VCC 、地间的总电容小于 5pF 是很重要的。
引脚 15：PWIDTH ，脉冲宽度设置。此管脚设置 RFA1 的接通脉冲宽度 tPW1 ，它是由一
个接地电阻 RPW 实现的（RFA2 的接通脉冲宽度 tPW2 为 1。1tPW1 ）。tPW1 能用一电阻范围为
200kOhm～390kOhm的电阻在0。55～1us 的范围调节。RPW 由下式给出：
RPW=404tPW1…18。6
阻值范围为±5％ 。当此管脚通过 1MOhm 电阻与VCC 相连时，RF 放大器工作占空比为 50％，
有利于高数据速率工作。因此 RF 放大器接通时间是由 PRATE 电阻控制的。为维持稳定性，
应使管脚与 VCC 、地之间电容小于 5pF。当在休眠模式以高数据速率工作，此管脚与 CNTRL1
（17 脚）连接电阻应为 1MOhm，这样管脚电压才会较低。
引脚 16：VCC2 ，RF 部分电源。此脚必须接一旁路电容，电容必须是 1～10uF 的钽电容
或电解电容。
引脚 17 （18）：CNTRL1 （CNTRL0 ），接收/休眠模式控制。CNTRL1 为高阻态输入（与
CMOS 兼容）。逻辑低电平为 0～300mV，逻辑高电平为 VCC…300mV 或更高，但不应超过
VCC…200mV 。逻辑高电平需40uA 的电源，逻辑低电平则需25uA （休眠模式1uA ）。此管脚
必须维持在逻辑电平。在接通后，
CNTRL1 与 CNTRL0 电压应随VCC 上升直至 VCC 为 2。7V 。
引脚 19：GND3，芯片地。同 GND2 。
引脚 20 ：RFIO ，RF 输入输出。此脚与 SAW 滤波器的传感器直接相连。
2。4。4 内部结构与工作原理
RX6501 的内部结构框图如图2。4。2 所示。芯片内包含有：SAW 滤波器、SAW 延迟线、
RF 放大器、检波器、数据限制器、低通滤波器等电路。RF 输出端 RFIO 阻抗范围为 35～75Ohm，
外接一个天线串联匹配线圈和一个并联的 ESD 保护线圈。RF 信号经 SAW 滤波器到达射频
放大器 RFA1 。RFA1 包括饱和启动检测（AGC 设置），在增益 35dB 和 5dB 之间的转换（增
益选择）。AGC 设置是输入到 AGC 控制电路，增益选择是从 AGC 控制电路输出。RFA1 （和
RFA2 ）的接通/断开控制是由脉冲发生器和 RF 放大器偏置电路产生。RFA1 的输出到 SAW
延迟线，SAW 延迟线有一标准的 0。5us 的延时。第2 级射频放大器 RFA2 增益为 51dB 。检波
器输出驱动回转滤波器、滤波器提供一个 3 极，0。05 度等纹波低通滤波器响应。滤波器的 3dB
带宽能用一个外接电阻设置在 4。5kHz 到 1。8MHz。滤波器的输出由基带放大器放大后到
BBOUT 端。当接收器RF 放大器工作在 50％ 占空比时，BBOUT 端信号变化大约是 10mV/dB，
峰峰值信号电平达到 685mV 。对于较低的占空比，mV/dB 斜率和峰值到峰值信号电平按比例
减少。
BBOUT 的输出信号通过串联的电容耦合到CMPIN 输入端或者外接的数据恢复处理器
（
DSP 等）上。当接收器设置为低功耗（睡眠）模式时，BBOUT 端的输出阻抗为高阻状态。
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·122 · 射频集成电路芯片原理与应用电路设计
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第2 章 射频接收器芯片原理与应用电路设计 ·123 ·
数据限幅器 DS1 是一个电容耦合可调阈值的比较器。比较器的限制电平从 0～90mV，
由在RFEF 和 THLD1 端之间的电阻设置。阈值为零，灵敏度最好。DS1 在 RXDATA 端输出
数字信号。
接收器的放大器时序操作是由脉冲发生器和 RF 放大器偏置控制，在运行中由 PRATE 和
PWIDTH 端外接电阻和来自偏置控制电路的低功耗（休眠）控制信号控制。
接收器有两种工作模式：接收和低功耗（休眠），由 CNTR1 和 CNTR0 端控制。CNTR1
和 CNTR0 为高时，接收器工作在接收模式。CNTR1 和 CNTR0 为低时，接收器工作在低功
耗模式。
接收芯片的核心是时序放大器的接收部分，它在不需任何屏蔽或去耦装置的情况下能为
RF 和检波器提供 100dB 以上的稳定增益，稳定性的获得是以分散整个时间上的 RF 增益为代
价的，这与超外差接收电路以分散多个频率以获得增益形成对照。RF 放大器 RFA1 和 RFA2
的偏置是由一个脉冲波发生器控制的，这两个放大器是由一根 SAW （表面声波）延迟线连接
的，这根延迟线有0。5us 的典型延时时间。
一个来 RF 信号首先经窄带 SAW 滤波器，然后进入 RFA1 。脉冲波发生器使RFA1 工作
0。5us，而后放大器信号通过延迟线从RFA1 进入 RFA2 输入端。此时 RFA1 关闭，RFA2 工作
0。55us，进一步放大 RF 信号。为了确保芯片极好的稳定性，RFA1 与 RFA2 并不同时工作。
RFA2 的开启时间通常为RFA1 的 1。1 倍，这有点相当于通过展宽从 RFA1 来的脉冲信号来抵
消由于 SAW 延迟线滤波带来的影响。窄带SAW 滤波器消除了芯片通带以外的边带采样响应，
并且同延迟线一起工作，从而提供给芯片非常高的抑制比。连续放大接收芯片的 RF 放大器
几乎能不停地开关，允许非常快速的低功耗（休眠）和唤醒转换。而且两个 RF 放大器能在
工作时断开以去除芯片的噪声从而使平均电流损耗更低。噪声的影响在 RFA1 持续工作时。
RFA1 前方设置了一个衰减值约为 10lgX 的衰减器，占空比为 RFA1 接通时间的平均量（约
50％ ）。由于它本身是一个采样接收器，它在RFA1 两次接通之间应该至少对最窄的 RF 数据
脉冲采样 10 次。另外检测数据脉冲时应加入边缘去抖动，这也是很重要的。
天线参数对于接收芯片是很重要的，天线阻抗范围为 35Ohm～72Ohm，它外接一个串联匹配
线圈和一个并联的 ESD 保护线圈，能对 RFIO 进行满意的匹配。对于某些阻抗的天线则可能
需要 2 至 3 个元件进行匹配。例如，需要两个电感和一个电容。
RF 接收信号经 SAW 滤波器到达放大器 RFA1 。RFA1 包括饱和启动检测（AGC 设置）
和增益选择（在增益 35dB～5dB 之间转换）。AGC 设置是 AGC 控制电路的输入信号，而增
益选择则是 AGC 控制电路的输出信号。RFA1 （和RFA2 ）的接通/断开控制是由 RF 放大器
偏置电路和脉冲发生器产生的。RFA1 的输出驱动 SAW 延迟线。
第 2 级放大器 RFA2 在未饱和时增益为 51dB 。RF 接收信号经放大器 RFA2 到达一阈值
增益为 19dB 的全波滤波器。RFA2 的每一部分在饱和启动都可以检测和用对数来计算相应，
其结果加到全波检波器的输出端来将整个检波器低电平信号的平方律相应转换成高电平的对
数响应，这种结合有极好的阀值灵敏度和给检波器大于 70dB 的动态范围。在这种结合方式
中，当RFA1 的AGC 有 30dB 的增益时，接收芯片将得到超过 100dB 的动态范围。
检波器输出驱动回转滤波器，滤波器能用极好的时间延迟和最小脉冲阻尼振荡提供一
个 3 级，0。05 度等纹低通响应。一个外接电阻能将 3dB 带宽滤波器带宽设置在 4。5kHz～
1。8MHz。
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·124 · 射频集成电路芯片原理与应用电路设计
滤波器的输出信号由基带放大器放大后到 BBOUT 端。当 RF 放大器工作占空比为 50
