基于CC2500的2.4G无线收发系统设计正文(郝兴恒)(2)

2020-02-21 16:50

9 10 11 12 AVDD XOSC_Q2 AVDD RF_P 模拟功率 模拟I/O 模拟功率 RF I/O 1.8V-3.6V 模拟功率供给连接 晶体振荡器脚 1.8V-3.6V 模拟功率供给连接 接收模式下对LNA 的正RF 输入信号;发送模式下对LNA 的正RF 输出信号 13 14 15 16 17 18 19 20 AVDD AVDD AVDD GND RBIAS DGUARD GND SI RF I/O 模拟功率 模拟功率 模拟地 模拟I/O 数字功率 数字地 数字输入 接收模式下对LNA 的负RF 输入信号 1.8V-3.6V 模拟功率供给连接 1.8V-3.6V 模拟功率供给连接 模拟接地 参考电流的外部偏阻器 对数字噪声隔离的功率供给连接GND 数字噪声隔离的接地 连续配置接口,数据输入 表(1)CC2500外接引脚介绍

2.1.2 CC2500无线收发芯片内部结构

CC2500 简化结构框图如图(5)所示。当CC2500 用作一个低中频(Low-IF)接收器时,接收的RF 信号通过低噪声放大器(LNA)放大,再对中频信号(IF)求积分来向下转换。在中频(IF),I/Q 信号通过ADC 被数字化。自动增益控制(AGC ),细微频率滤波和解调,位/数据包同步均是数字化地工作。

CC2500的发送器部分基于RF 频率的直接合成。频率合成器包含一个完整的芯片LC VCO,和一个对接收模式下的向下转换混频器产生I 和Q LO 信号的90 度相移装置。晶体振荡器连接在XOSC_Q1 和XOSC_Q2上。晶体振荡器产生合成器的参考频率,同时为数字部分和ADC 提供时钟。以一个4 线SPI 串联接口为配置和数据缓冲通路。数字基带包括频道配置支持,数据包处理及数据缓冲。

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图(5)CC2500简化结构框图

2.2.3 CC2500无线收发芯片电性能参数

CC2500无线收发芯片可工作在-40°C~85°C温度范围内,工作电压1.8V~ 3.6V

(所有的供电引脚必需保证相同的电压),在数据速率250kbps最佳电流配置接收条件下工作电流为15mA左右,休眠模式下最低电流消耗为400nA或900nA,支持低功率电磁波激活功能, 外部中断唤醒、外部中断或RTC 唤醒系统。编程控制方便,用户可以通过四线串行配置和数据接口对内部寄存器进行设置,是芯片按照用户需求工作。

表(2)是芯片绝对最大等级参数要求,超过一个或多个限制值会对设备造成永

久损坏。

表(2)绝对最大等级参数表

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CC2500可在全数字化条件下工作,表(3)是在指定条件下,输入输出高/低电平的

电压要求。

表(3)电平参数

CC2500发射功率、数据率、调制方式,接收数据率、工作状态等技术指标都可以通过

编程设定,不同条件小电气参数不同,表(4)是在给定测试条件,在Tc=25°C,VDD=3V情况下,芯片的电流规范值。

参数 功率 降低 模式 下的 电流 消耗 160 uA 92 uA 最小值 典型值 400 900 最大值 单位 nA nA 测试条件 数字部分的电压调节器关闭,寄存器值保持(休眠状态) 数字部分的电压调节器关闭,寄存器值保持,低功率 RC 振荡器工作(休眠状态,WOR 开启) 数字部分的电压调节器关闭,寄存器值保持 XOSC 工 作 ( 休 眠 状 态 ,MCSM0.OSC_FORCE_ON 固定) 数字部分的电压调节器开启,所有其他模块功率降低(XOFF 状态) 电流 消耗 1.4 uA 35 uA 8.1 uA 每秒自动 RX 选举,使用低功率 RC 振荡器,460Hz 滤波带宽和 250kbps 数据率,PLL 校 准每第 4 次唤起时发生。信道有信号时的平 均电流在载波感应等级之下。 同上面一样,但信道有信号时的平均电流在载波感应等级之上,1.9msRX 工作暂停,无 前导/同步词汇。 每 15 秒自动 RX 选举,使用低功率 RC 振荡器,460Hz 滤波带宽和 250kbps 数据率,PLL 校准每第 4 次唤起时发生。信道有信号时的 平均电流在载波感应等级之下 8

42 uA 同上面一样,但信道有信号时的平均电流在载波感应等级之上,14msRX 工作暂停,无 前导/同步词汇。 1.5 mA 只有数字部分的电压调节器和晶体振荡器工作(空闲状态) 7.4 mA 只有频率合成器工作(从空闲状态之后直到到达 RX 或 TX 状态及频率校正状态) 电流 消耗 15.3 12.8 15.4 12.9 18.8 15.7 16.6 13.3 mA mA mA mA mA mA mA mA 接收模式,2.4kbps,输入接近灵敏度限制 接收模式,2.4kbps,输入高于灵敏度限制30dB 接收模式,10kbps,输入接近灵敏度限制 接收模式,10kbps,输入高于灵敏度限制30dB 接收模式,250kbps,输入接近灵敏度限制 接收模式,250kbps,输入高于灵敏度限制30dB 接收模式,250kbps电流最佳化时,输入接近灵敏度限制 接收模式,250kbps电流最佳化时,输入高于灵敏度限制30dB。 (RX状 态下) 电流消耗(TX状态下) 19.6 17.0 11.1 15.1 21.2 mA mA mA mA mA 接收模式,500kbps,输入接近灵敏度限制 接收模式,500kbps,输入高于灵敏度限制30dB 发射模式,输出功率-12dBm 发射模式,输出功率-6dBm 发射模式,输出功率0dBm 表(4)电流规范表

芯片内置了模拟温度传感器,模拟温度传感器的特性参数见表(5),特别要注意的是,在 IDLE 状态下使用模拟温度传感器时,有必要对 PTEST 寄存器写入 0XBF 位。

参数 –40°C时的输出电压 0°C时的输出电压 +40°C时的输出电压 +80°C时的输出电压 +120°C时的输出电压 温度系数 最小值 0.638 0.733 0.828 0.924 1.022 2.35 典型值 0.648 0.743 0.840 0.939 1.039 2.45 最大值 0.706 0.793 0.891 0.992 1.093 2.46 单位 V V V V V 条件/注意 mV/°C 从-20°C 到+80C°C符合 C 9

计算温度下的绝对误差 -14 -8 +14 °C 假设对绝对精度的最佳符合:0°C 时 0.763V、2.44mV/°C 时,从-20 °C 到+80°C 计算温度下的误差,被 -2 校准 开启之后的迁移时间 TBD +2 °C μs 室温下在 1-point 校准后,当使用 C 时从-20°C 到+80°C 2.44mV/° 开启后的电流消耗增加 0.3 mA 表 (5)模拟温度传感器参数

CC2500无线收发芯片还提供(规定)了其它射频和芯片的参数值。芯片要求天线匹

配阻抗为50欧姆,天线寄生辐射为欧美25MHz~1GHz,其它地区在1GHz以上。外接晶振的范围为26~28MHz,典型值为26MHz,典型容差为+40ppm,低功RC振荡器校准频率为34.6~37.3KHZ(XTAL输入值除以750),典型值为34.7KHz。内部频率合成器决议频率为397~427Hz(假定晶振输入为26~28MHz),典型值为(FXOSC/216)。芯片内置了精确的锁相环(PLL),锁相环开启/跳跃时间最大值为80us,RX/TX和TX/RX 设定时间为10us,校准时间为0.67~0.72ms。数字信道滤波带宽可由用户自己设定

为了更清楚的理解芯片的工作原理,芯片datasheet给出数据率250kbps,最佳电流状态时典型应用时的状态表,见下图(6)

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