English       Регистрация   |  
 Вход для клиентов   
По складу     По сайту
  Например: PIC12F629
Тел./факс: + 38 056 745-46-65
+ 38 044 494-35-72
   
Главная - Публикации - Публикации microchip

Радиоприемник rfRXDOx20 и передатчик с микроконтроллером rfPIC12F675 от Microchip

    Всё большую популярность приобретают беспроводные системы кодового доступа и сигнализации, передачи данных, удаленного управления и контроля.

    Компания Microchip расширяет линейку компонентов для беспроводной связи устройств в радиочастотном диапазоне. Разработчики охранных систем и удаленных датчиков, систем наблюдения и телеметрии получают в свое распоряжение FLASH микроконтроллер встроенным УКВ радиопередатчиком, а также супергетеродинный приемник.

    Отличительные особенности:
    – Весь тракт радиоканала от одного производителя;
    – Широкий диапазон питающих напряжений и малое энергопотребление;
    – Возможность работы с ЧМн и АМн;
    – Кварцевая стабилизация частоты передатчика и частоты гетеродина приемника;
    – Передатчик:
    – FLASH микроконтроллер и УКВ_передатчик в одном корпусе;
    – Работа с внешним тактовым генератором до 20МГц или с внутренним 4МГц;
    – Встроенная аналоговая периферия – 10-и разрядный АЦП и компаратор.
    – Приемник
    – Супергетеродинная архитектура;
    – Скорость потока данных до 80кБит/сек.

    Новый микроконтроллер rfPIC12F675 объединил в себе все достоинства FLASH ядра популярного контроллера PIC12F675 и УКВ передатчик с синтезатором частоты и кварцевой стабилизацией. Частота передатчика формируется умножением на 32 частоты внешнего кварца. Это позволяет использовать недорогие низкочастотные кварцы, минимизировать число внешних компонентов и избавиться от проблем с настройкой ВЧ_тракта. Передатчик контроллера rfPIC12F может формировать сигнал как с частотной (FSK), так и амплитудной (ASK) манипуляцией. Регулируемая выходная мощность от 6 до – 15dBm позволяет обеспечить требуемую дальность, а вход выключения передатчика – оптимизировать потребление системы с батарейным питанием. Выходной каскад передатчика позволяет осуществить непосредственное подключение рамочной антенны, выполненной в виде печатного проводника.

    По сравнению с предыдущими контроллерами серии rfPIC, ядро новых контроллеров аналогично PIC12F675 и имеет 1.8 Кбайт программной FLASH-памяти, 64 байта ОЗУ данных и 128 байт EEPROM, 2 таймера, один из которых 16_и разрядный, несколько источников прерываний. Внутренняя индивидуальная программируемая подтяжка входов позволяет организовывать внешнюю клавиатуру без применения внешних резисторов, а возможность прерываний по изменению состояний входов позволяет контроллеру находится в режиме микропотребления SLEEP, и только при изменении состояния входа включать передатчик и передавать необходимую информацию. Этот прием позволяет существенно продлить ресурс работы устройств с автономным питанием. Наличие встроенного четырехканального 10_и разрядного АЦП и аналоговый компаратор существенно расширяют возможную область применения данного контроллера и позволяют построить законченную систему сбора информации с использованием только одной микросхемы.

    Встроенный калиброванный тактовый RC-генератор на частоту 4МГц в некоторых приложениях позволяет избавиться от применения внешнего кварцевого резонатора, а высвобожденные выводы контроллера использовать как дополнительные порты ввода/вывода.

    Диапазон питающих напряжений от 2,0 до 5,5 В делает rfPIC12F675 идеальным решением для применения в измерительных, охранно-пожарных системах.


    Следующей новинкой в линейке радиочастотных компонентов является семейство супергетеродинных приемников rfRXD0420 и rfRXD0920, появление которых, наряду с выпускаемыми микроконтроллерами с интегрированным передающим трактом, функционально дополняет ряд компонентов Microchip, необходимых для создания законченной системы беспроводной передачи данных. Микросхемы rfRXD0420/0920 представляют собой компактный УКВ приемник, требующий минимального числа внешних компонентов. Отличие двух этих микросхем в диапазоне частот, под которые они оптимизированы. Рабочий диапазон частот для приемника rfRXD0420 составляет 300–450 МГц, а для rfRXD0920 800–930 МГц. Оба приемника имеют одинаковую архитектуру и могут принимать сигналы с амплитудной (ASK), частотной (FSK) манипуляцией или частотно-модулированный (FM) аналоговый сигнал.

Приемник rfRXD выполнен по классической схеме супергетеродинного приемника с однократным преобразованием частоты и содержит следующие элементы:
    - малошумящий предварительный усилитель (LNA) с управляемым коэффициентом усиления,
    - смеситель для преобразования входного радиочастотного сигнала на промежуточную частоту и усилитель промежуточной частоты (ПЧ),
    - гетеродин с кварцевой стабилизацией частоты и фазовой автоподстройкой частоты
    - усилитель – ограничитель ПЧ для усиления и ограничения сигнала ПЧ и для определения уровня принимаемого сигнала,
    - блок демодулятора, состоящего из фазового детектора и усилителя для выделения FSK или FM,
    - операционный усилитель, который может использоваться как компаратор для приема ASK или FSK или как фильтр для приема FM,
    - схема смещения для разрешения работы приемника.

    Качественные характеристики приемника сильно зависят от преселектора и его фильтра. Назначение фильтра преселектора – отфильтровать нежелательные сигналы и помехи, поступающие на вход приемника. Самым нежелательным является сигнал зеркальной частоты. Фильтр преселектора может быть выполнен в виде LC_фильтра или фильтра на ПАВ.

    Фильтр на LC элементах имеет низкую стоимость, но и низкую эффективность фильтрации зеркальной частоты. Фильтр на ПАВ может эффективно отфильтровывать зеркальную частоту с затуханием не менее 40 дБ и имеет узкую полосу пропускания что способствует улучшению соотношения сигнал-шум приемника, однако, такие фильтры требуют согласования с входом приемника. При использовании ПАВ-фильтров необходимо руководствоваться спецификацией производителя и придерживаться рекомендуемых схем согласования.

    Второе назначение фильтра преселектора это согласование антенны и входа приемника. Обычно выпускаемые антенны имеют импеданс 50О м. В качестве антенны можно использовать четвертьволновый отрезок провода. Для частоты 433,92 МГц длина такой антенны будет составлять 17 см а импеданс 36О м.

Малошумящий усилитель (LNA) с высоким коэффициентом усиления в первую очередь призван снизить общий коэффициент шума всего приемника, а значит, и увеличить его чувствительность. Усилитель построен по каскодной схеме, что дает следующие преимущества:
    - высокий коэффициент усиления при малом шуме,
    - широкая полоса частот,
    - низкая эффективная входная емкость при стабильном входном сопротивлении,
    - высокое выходное сопротивление,

    В зависимости от величины принимаемого сигнала существует возможность изменения коэффициента усиления малошумящего предварительного усилителя, что позволяет оптимально использовать ресурс батареи питания. Коэффициент усиления LNA выбирается из двух значений установкой логического уровня на входе LNAGAIN. Для большинства приложений может быть использован режим с максимальным коэффициентом усиления (вход LNAGAIN соединен с землей). Выбор режима с низким коэффициентом усиления снижает чувствительность приемника примерно на 25dB и снижает общее потребление приемника.

    Синтезатор частоты с системой фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ) формирует частоту гетеродина и содержит:
    - кварцевый генератор;
    - фазовый детектор;
    - генератор управляемый напряжением (ГУН);
    - делитель частоты на 16 для rfRXD0420 или на 32 для rfRXD0920.

    Кварцевый генератор построен по схеме Колпица и служит для формирования опорной частоты для системы ФАПЧ. Генератор рассчитан на подключение кварцевого резонатора с внутренней емкостью 15пФ к выводу XTAL микросхемы. В качестве альтернативы возможна подача сигнала необходимой частоты от внешнего источника.

    Умножитель частоты содержит ФАПЧ со схемой переноса заряда, которая, в отличие от классической схемы ФАПЧ с фазовым детектором, имеет лучшую точность и нулевую статическую фазовую ошибку. ФАПЧ со схемой переноса заряда позволяет использовать пассивный петлевой фильтр, который имеет минимальный фазовый шум и низкую стоимость (состоит из двух конденсаторов и одного резистора). Внешний петлевой фильтр определяет динамические свойства петли ФАПЧ и первоначальное время захвата. Параметры петлевого фильтра определяются исходя из требований конкретной задачи. Расчет компонентов фильтра петли ФАПЧ подробно описан в AN846.

    Смеситель обеспечивает преобразование ВЧ сигнала на промежуточную частоту с последующим усилением. Выход смесителя 1IFout имеет согласованный импеданс 330Ом для непосредственного подключения распространенных керамических фильтров промежуточной частоты.

    Схемы контроля уровня применяются на заключительных стадиях приема для сохранения постоянного уровня сигнала перед демодулятором. Они могут использовать ограничитель или усилитель с автоматической регулировкой усиления (АРУ). В приемнике rfRXD используется ограничивающий усилитель промежуточной частоты с индикатором величины входного сигнала (RSSI) так как по сравнению с усилителем с АРУ он имеет больший динамический диапазон, меньшее потребление и менее сложную схему.

    Выходной уровень схемы RSSI пропорционален логарифму входного сигнала и лежит в диапазоне от 40мкВ до 160мВ. Крутизна выходного сигнала RSSI примерно равна 26мВ/dB от входного радиочастотного сигнала.

    Для демодуляции (детектирования) амплитудной манипуляции выход схемы RSSI сравнивается с опорным напряжением. Фильтрация выходного сигнала легко реализуется подключением внешнего конденсатора между выходом RSSI и землёй, который вместе с внутренним резистором образует RC фильтр детектора. Для FSK и FM выход RSSI служит для определения уровня принимаемого сигнала.

    Демодулятор FSK и FM представляет собой квадратурный детектор, состоящий из фазового детектора и усилителя. Квадратурный детектор обеспечивает все функции необходимые для детектирования FSK и FM и требует минимум внешних элементов.

    Внутренний операционный усилитель может быть сконфигурирован как компаратор для АМн и ЧМн или как активный фильтр для ФМ. Звуковой сигнал, при приеме FM, обычно имеет предискажения. Корректирующую цепочку рекомендуется подключать к выходу ОУ, а не к выходу детектора.

    В зависимости от вида принимаемого сигнала АМн, ЧМн или ФМ будут отличия в подключении детектора и выходного каскада. Схема преселектора, гетеродина и УПЧ не зависит от вида принимаемого сигнала.

При необходимости приемник можно перевести в ждущий режим, потребление тока в котором составляет менее 100нА.

    Средства отладки.
    Компания Microchip в помощь разработчикам начинает выпуск отладочного комплекта “rfPIC Development Kit 1” (номер для заказа DV164102), в состав которого входит программатор (PICkit 1 FLASH Starter Kit), модули передатчиков и приемников на частоты 433,92 МГц и 315 МГц, а так же необходимое программное обеспечение и документация. Возможен заказ отдельных готовых плат приемников и передатчиков.

    На сайте компании Microchip в разделе документации собрана богатая коллекция материалов посвященных разработке радиопередающих устройств, это выбор кварца для rfPIC (AN826), согласование рамочной антенны (AN831), расчет компонентов фильтра петли ФАПЧ (AN846), разработка передатчика (AN242), разработка приемника (AN860), пример использования rfPIC в датчиках давления в автомобильных шинах (AN238). Список доступных примеров пополняется, следите за обновлениями сайта www.microchip.com!


Вернуться назад


Поиск электронных компонентов по складам поставщиков России и СНГ. МЕТА - Украина