电子电路大全(PDF格式)-第144部分
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应用电路设计
3。6。1 概述
nRF0433 是一个单片RF 收发芯片，工作在433MHz ISM 频段，FSK 调制和解调，数据
传输速率为9 600b/s，采用PLL 频率合成技术，频率稳定性好；灵敏度高达…105dBm，最大
发射功率达10mW，工作电压5V，可直接与微控制器接口，仅需外接一个晶体和几个阻容、
电感元件，即可构成一个完整的射频收发器，电路模块尺寸为30mm ×22mm ×6mm，可方便
地嵌入到各种测量和控制系统中，在仪器仪表数据采集系统、无线抄表系统、无线数据通信
系统、计算机遥测遥控系统等中应用。
3。6。2 主要性能指标
nRF0433 主要性能指标如表3。6。1 所示。
表3。6。1 nRF0433 主要性能指标
参 数 数 值 单 位
频率 433。936 MHz
调制 FSK
频偏 ±15 kHz
最大RF 输出功率 10 dBm
接收灵敏度 …105 dBm
最大数据速率 9600 b/s
电源电压 2。7～5。25 V
接收时电源电流 23 uA
发射时电源电流 33 mA
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·220 · 射频集成电路芯片原理与应用电路设计
3。6。3 芯片封装与引脚功能
nRF0433 采用20 脚SSOIC 封装，如图3。6。1 所示，各引脚功能如表3。6。2 所示。
图3。6。1 nRF0433 引脚封装形式
表3。6。2 引脚功能
引 脚 名 称 引脚功能描述 引 脚 名 称 引脚功能描述
1 XC1 晶振输入 11 RF_PWR 发射功率设置
2 VDD 电源（＋5V DC） 12 VSS 地（0V ）
3 FILT2 回路滤波器 13 VDD 电源（＋5V DC）
4 FILT1 回路滤波器 14 VSS 地（0V ）
5 VCO1 VCO 外接电感 15 ANT2 天线端
6 VCO2 VCO 外接电感 16 ANT1 天线端
7 VSS 地（0V ） 17 VSS 地（0V ）
8 VDD 电源（＋5V DC） 18 PWR_UP 电源开关
9 DIN 数据输入 19 TXEN 发射/接收控制
10 DOUT 数据输出 20 XC2 晶振输出
注：９脚及10 脚：DIN 输入数字信号和DOUT 输出数字信号均为标准的逻辑电平信号，需要发射
的数字信号通过DIN 输入，解调出来的信号经过DOUT 输出；18 脚电源开关：PWR_UP=“1”为工作模
式，PWR_UP=“0”为待机模式；19 脚发射允许：TXEN=“1”为发射模式；TXEN=“0”为接收模式。
3。6。4 内部结构与工作原理
nRF0433 内部结构框图如图3。6。2 所示。芯片内包含有发射功率放大器（PA ），低噪声接
收放大器（
LNA ），晶体振荡器（OSC ），锁相环（PLL ），压控振荡器（VCO ），混频器（MIXER ）
等电路。在接收模式中，RF 输入信号被低噪声放大器（LNA ）放大，经由混频器（MIXER ）
变换，这个被变换的信号在送入解调器（DEM ）之前被放大和滤波，经解调器解调，解调后
的数字信号在DOUT 端输出。在发射模式中，压控振荡器（VCO ）的输出信号是直接送入到
功率放大器（PA ），DIN 端输入的数字信号被频移键控后馈送到功率放大器输出。由于采用
了晶体振荡和PLL 合成技术，频率稳定性极好。
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第3 章 射频收发器芯片原理与应用电路设计 ·221 ·
图3。6。2 nRF0433 方框图
天线输入/输出，当nRF0433 是接收模式时，ANT1 和ANT2 引脚端提供射频输入到低噪
声放大器 LNA ；当nRF0433 为发射模式时，从功率放大器提供射频输出到天线。天线连接
到nRF0433 是差动形式，在天线通道推荐的负载阻抗是400Ohm。功率放大器输出级由差动结
构的2 个集电极开路的晶体管组成，电源VDD 到功率放大器必须通过集电极负载供电。当
连接差动回路天线到ANT1/ANT2 引脚端，电源VDD 将通过回路天线的中心供电。
单端天线连接到nRF0433 时，使用差动到单端匹配网络，如图3。6。3 所示。单端天线也
可以使用 ：
8 1 射频变压器连接到 nRF0433 ，工作在433MHz 。射频变压器的源边必须有一个
中心抽头，用于电源VDD 供电。
图3。6。3 差动到单端匹配网络
连接在RF…PWR 端（11 脚）和＋5V 之间的电阻R3 设置输出功率。射频输出功率可以设
置到＋10dBm 。输出功率、芯片消耗电流与电阻R3 的关系（负载阻抗400Ohm）如表3。6。3 所示。
表3。6。3 输出功率、芯片消耗电流与电阻R3 的关系
R3/kOhm RF 输出功率/dBm 电源电流/mA
1000/开路 10 46
150 4 37
100 …2 33
68 …12 31
PLL 回路滤波器是外接的单端2 阶滤波器，滤波器元件推荐值是：C1 = 270 pF； C2 =5。6 nF；
R1= 27 kOhm，如应用电路图中（图3。6。6 ）所示。
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·222 · 射频集成电路芯片原理与应用电路设计
对于VCO 电路外接22nH （433MHz ）电感在VCO1 引脚端和VCO2 引脚端之间是必须
的。电感使用高质量的片式电感，Q 》45 （在433 MHz/315 MHz ），最大误差 ±3％ 。
晶体振荡器需要外接晶振，晶振的特性要求是：并联谐振频率f =4。000MHz ，并联等效电
容C =5 pF ，晶振等效串联电阻ESR=150Ohm，全部负载电容，包括印制板电容C =14 pF 。如
o L
图3。6。4 所示，负载电容CL 如下式所示：
′ ′
C1 ×C 2
C =
L ′ ′
C1 ＋C 2
式中：C′=C ＋C 和C′ =C ＋C 。C1 和C2 使用0603 SMD 电容，CPCB1 和CPCB2 是电
1 1 PCB1 2 2 PCB2
路板的寄生电容。
nRF0433 可以使用微控制器的晶体振荡器，连接电路如图3。6。5 所示。
图3。6。4 晶体振荡器和晶振等效电路
图3。6。5 nRF0433 使用微控制器的晶体振荡器连接图
发射/接收模式选择：引脚端TXEN= “1”选择发射模式，引脚端TXEN= “0 ”选择接收
模式。
DIN （数据输入）引脚端输入数字信号到发射器的调制器，输入信号是标准的CMOS 逻
辑电平，数据速率为9 600b/s 。DIN = “1”； f = f 0 ＋f ；DIN = “0”； f = f 0…f 。
解调的数字输出数据以标准的 CMOS 逻辑电平呈现在 DOUT （数据输出）引脚端，
f =f 0 ＋f ，DOUT=“1” ，f = f 0…f，DOUT=“0” 。
引脚端PER…UP 控制电路工作在正常的工作模式或者关断模式。PWR_UP = “1” 选择正
常工作模式，PWR_UP = “0” 选择关断模式。
3。6。5 应用电路设计
nRF0433 的应用电路如图3。6。6 所示，印制电路板图如图3。6。7 所示。
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第3 章 射频收发器芯片原理与应用电路设计 ·223 ·
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·224 · 射频集成电路芯片原理与应用电路设计
（a ）元器件面印制板图 （b ）印制板底板图
（c ）元器件布局图 （d ）元器件布局图
图3。6。7 433MHz 应用电路印制电路板图
印制电路板（PCB ）设计的设计直接关系到射频性能，PCB 使用 1。6mm 厚的FR…4 双面
板，分元件面和底面。PCB 的底面有一个连续的接地面，射频电路的元件面以nRF0433 为中
心，各元器件紧靠其周围，尽可能减少分布参数的影响。元件面的接地面保证元件充分的接
地，大量的通孔连接元件面的接地面到底面的接地面。nRF0433 采用PCB 天线，在天线的下
面没有接地面。射频电路的电源使用高性能的射频电容去耦，去耦电容尽可能地靠近nRF0433
的VDD 端，一般还在较大容量的表面安装的电容旁并联一个小数值的电容。射频电路的电
源与接口电路的电源分离，nRF0433 的VSS 端直接连接到接地面。注意不能将数字信号或控
制信号引入到PLL 回路滤波器元件上。
由此芯片构成的无线收发电路结构简单，工作可靠，模块尺寸仅为30mm ×22mm ×6mm，
可以直接与常用的单片机如 8051、68HC05、PIC16C5X 、MSP430 等连接，实现单片机与单
片机、单片机与计算机之间的数据无线传输；通过MAX232A 等接口芯片可以与计算机串行
接口连接，实现计算机与计算机之间的数据无线传输；可方便地嵌入仪器
