MICRF506 410 mhz到450 mhz的ISM波段 收发器
总则
MICRF506是一个真正的单片频移键控(FSK)收发器，主要用于半双工传输的双向射频链接。是符合欧洲电信标准协会(ETSI)规范,EN300 220的无线UHF多频道FSK收发的器件。
发射器由锁相环频率合成器和功率放大器组成。频率合成器由压控振荡器(VCO),晶体振荡器,双系数预分频器、可编程分频器,和相位检测器组成。环路滤波器是灵活性的外置方式,可以是一个简单的无源电路。功率放大器的输出功率支持7级可编程。锁定检测电路用于检测出PLL的锁定。在接收模式下，PLL合成器生成的本振（LO）信号。提供LO频率的N，M和A值存储在N0，M0，和A0寄存器。
接收器是一个零中频（IF）类型，这就使得低功耗集成低通滤波器的信道滤波成为可能。接收器包含一个用于驱动一对正交混合的低噪声放大器（LNA）。混频器输出馈送到两个正交相位完全相同的信号通道。每个通道包括一个前置放大器、一个三阶萨伦键控 RC低通滤波器（出现邻道强信号时保护接下来的开关电容滤波器），和一个限幅器。主通道滤波器是一个由6极点开关电容实现的椭圆曲线的低通滤波器。萨伦键控RC滤波器的截止频率可编程为4个不同频率：100kHz、150kHz、230kHz和340kHz。解调I和Q通道的输出产生一个数字的数据输出。解调器检测I、Q通道的相对相位。如果I通道信号滞后于Q通道，FSK调制频率就高于LO频率（数据“1”）。如果I通道超前Q通道，FSK调制频率就低于LO频率（数据“0”）。这个接收的输出在DataIXO引脚是有效的。接收信号强度指示（RSSI）电路指示收到信号的电平。所有帮助文件都能在Micrel的网站www.micrel.com上找到。
特征
? 真正的单片收发器 ? 数字位同步器
? 接收信号强度指示（RSSI） ? 接收和发送电源管理 ? 掉电功能
? 参考晶振调整能力 ? 频率误差评估 ? 三线编程串行接口 ? 寄存器回读功能
应用
? 遥测技术 ? 远程测量 ? 无线控制器 ? 远程数据无线中继 ? 无线摩登 ? 无线安全系统
RadioWire? RF 选型指南
器件 MICRF500 MICRF501 MICRF505 MICRF506 MICRF405 频率范围 700MHz – 1.1GHz 300MHz – 440MHz 850MHz – 950MHz 410MHz – 450MHz 290MHz – 980MHz 最大数据速率 128k Baud 128k Baud 200k Baud 200k Baud 200k Baud 接收功耗 12mA 8mA 13mA 12mA NA
供应电压 2.5 to 3.4V 2.5 to 3.4V 2.0 to 2.5V 2.0 to 2.5V 2.0-3.6V 发送功耗 50mA 45mA 28mA 21.5mA 18mA 调制发送 FSK FSK FSK FSK FSK/ASK 封装 LQFP-44 LQFP-44 MLF?-32 MLF?-32 MLF?-24 订购信息
MICRF506YML TR MICRF506BML TR 部件编号 结温范围(1) –40° to +85°C –40° to +85°C 封装 无铅 32-Pin MLFTM 32-Pin MLFTM 方框图
LNSCLK
IF放大
萨伦键控
主滤波器
时解
钟调
恢器
复
控制逻辑
IO CS
IF放大
萨伦键控 主滤波器
DATAIXO DATACLK
LC 滤波器
ANT
LO缓冲 4分频
RSSI 偏
移调量制控器 制
PA CIBIAS
PA缓冲
RSSI LD
PTATBIAS
频率 合成器
XCO
偏置
VCO
XTALIN XTALOUT CPOUT VARIN
环路 滤波器
引脚配置
MICRF506BML 32-Pin MLF
引脚描述
引脚编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 引脚名称 RFGND PTATBIAS RFVDD RFGND ANT RFGND RFGND NC CIBIAS IFVDD IFGND ICHOUT QCHOUT RSSI LD NC 类型 引脚功能 LNA和PA电路地 连接偏置电路电阻 LNA和PA电路供电 LNA和PA电路地 天线输入/输出 LNA和PA电路地 LNA和PA电路地 不连接 连接偏置电路电阻 IF/混频器供电 IF/混频器地 测试引脚 测试引脚 接收信号强度指示 PLL锁定检出 不连接
引脚编号 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 引脚名称 NC DATACLK DATAIXO IO SCLK CS XTALIN XTALOUT DIGVDD DIGGND CPOUT GND 类型 引脚功能 不连接 接收/发送数据时钟输出 接收/发送数据输入/输出 三线接口数据输入/输出 三线接口串行时钟输入 三线接口片选 晶体振荡器输入 晶体振荡器输出 数字电路供电 时钟电路地 PLL电荷泵输出 基底地 VCO变容二极管 VCO地 VCO供电 不连接 O O I/O I/O I I I O I/O O O O O O O VARIN I VCOGND VCOVDD NC
极限参数(1)
供电电压（VDD）????????????+2.7V 任何引脚电压（GND=0V）?-0.3V到2.7V 存储温度（TS）?????????-55°C到+150°C
(3)
ESD等级??????????????2KV
工作参数(2)
供电电压（VIN）????????+2.0V到+2.5V 射频频率???????? 410MHz到 450MHz 数据速率??????????? <200k波特率 环境温度（TA）????????-40°C到+85°C 封装热阻 MLFTM（θJA）???????41.7°C/W
(4)
电气性能
调制，VDD = 2.5V；TA = 25°C，粗体值是指 f = 433MHz。数据速率= 125kbps，调制类型=闭环VCOC≤TA≤+85°C，除非另外说明。 –40° 条件 最小值 典型值 最大值 单位 标志 参数 RF频率工作范围 410 450 MHz 供电 2.0 2.5 V 0.3 3 uA 掉电电流 280 uA 待机电流 VCO（压控振荡器）和PLL（锁相环）部分 4 40 MHz 基准频率 433.75MHz到434.25MHz 0.7 1.3 ms PLL锁定时间(5) 3KHz带宽 430MHz到440MHz 1.3 2 ms PLL锁定时间(5) 0.3 ms 433.75MHz到434.25MHz 20KHz带宽 1.0 1.4 ms 接收到发送 1.0 2.5 ms 发送到接收 转换时间(5) 3KHz环路带宽 待机到接收 1.0 3 ms 待机到发送 1.0 ms 16MHz，9pF负载5.6pF 1.0 ms 晶体振荡器启动时间 负载电容 125 170 uA VCPOUT=1.1V，CP_HI=0 100 电荷泵电流 420 500 680 uA VCPOUT=1.1V，CP_HI=1 发射部分 11 dBm RLOAD=50Ω，Pa2-0=111 输出功率 RLOAD=50Ω，Pa2-0=001 -7 dBm 超出温度范围 1 dB 输出功率允差 3 dB 超出供电范围 21.5 mA RLOAD=50Ω，Pa2-0=111 10.5 mA 发射电流消耗 RLOAD=50Ω，Pa2-0=001 8 mA RLOAD=50Ω，Pa2-0=000 二进制FSK频率间隔(5) 位率=200kbps 20 500 kHz kbps VCO调制 20 200 数据速率(5) kbps 分频器调制 20
标志 参数 占用带宽(5) 434MHz时谐波分量 限制频带的寄生辐射 <1GHz(5) (5) 寄生辐射<1GHz 寄生辐射>1GHz(5) 接收部分 接收电流消耗 接收电流消耗变动 接收灵敏度 接收最大输入功率 接收灵敏度允差 接收带宽 共道抑制 邻道抑制 阻断 1dB压缩 输入IP3 LO（本振）泄漏 寄生辐射(5) 输入阻抗 条件 38.4kbps，β=2，20dBc 125 kbps，β=2，20dBc 200 kbps，β=2，20dBc ETSI EN300 220 （使用天线匹配网络） 所有功能都上电 低噪声前置放大器（LNA）分流 LNA的开关电容滤波器分流开关电容和LNA的分流 超温 2.4kbps，β=16，BER 10 4.8kbps，β=16，BER 10 19.2kbps，β=4，BER 10 38.4kbps，β=4，BER 10 76.8kbps，β=2，BER 10 125 kbps，β=2，BER 10 200 kbps，β=2，BER 10 125 kbps，125kHz频偏 20 kbps，40kHz频偏 超出温度范围 超出供电范围 19.2kbps，β=6，SC=133kHz ，主500kHz间隔，19.2kbps 滤波器截止频率133kHz 1MHz间隔，19.2kbps，主滤 波器截止频率133kHz 偏移±1MHz 期望信号：偏移± 2MHz 19.2kbps，β=6，偏移± 5MHz 3dB以上感测，偏移±SC=133kHz 10MHz 偏移± 30MHz 1MHz间隔的2边频 <1GHz，EN300 220 >1GHz，EN300 220 最小值 50 典型值 140 550 800 12 10.3 9.8 8.0 3 -113 -111 -106 -104 -101 -100 -97 +12 +2 4 1 -8 48 56 61 58 46 62 75 -34 -25 -90 50 最大值 -36 -54 -36 -30 350 -57 -47 单位 kHz kHz kHz dBm dBm dBm dBm mA mA mA mA mA dBm dBm dBm dBm dBm dBm dBm dBm dBm dB dB kHz dB dB dB dB dB dB dB dB dBm dBm dBm dBm dBm Ω
条件 最小值 标志 参数 RSSI动态范围 Pin=-110dBm RSSI输入范围 Pin=-60dBm 数字输入/输出 VIH 输入逻辑高电平 0.7VDD 0 输入逻辑低电平 VIL 时钟/数据频率(5) 45 时钟/数据占空比 注意： 1、超过极限参数可能损害器件。 2、不保证超出器件工作范围以外的功能。 3、器件对静电敏感，处理注意事项建议，以人体电阻模型，每 100pF串联1.5K。 4、仅代表封装产品的技术参数。 5、由设计决定。
典型值 50 0.9 2 最大值 VDD 0.3VDD 10 55 单位 dB V V V V MHz % 编程
概述
MICRF506的功能通过一组程序位流的编码激活。程序位流根据一组可寻址控制寄存器的设置有序排列，每个寄存器支持8位。
MICRF506总共有23个控制寄存器，按0到22的地址排列。使用者可以读取全部控制寄存器，也可以写前22个寄存器（0到21），寄存器22是只读寄存器。
所有控制寄存器都是8位，在访问控制寄存器时，8个位都必须一起被写入或读出。某些寄存器的8个为并不是都会用到，不用的位的值是“不在乎。”
通过三线接口去访问MICRF506的控制寄存器；SCLK、IO和CS分别表示时钟线、数据线和片选线。三线接口专门用于访问控制寄存器，称为控制接口。接收数据（通过射频）和数据发送（通过射频）由DataIXO和DataClk（如果使能）处理。称为数据接口。
使用者通过外置的SCLK来确定访问控制寄存器执行一个比特率。如果CS未激活，MICRF506将忽略SCLK的传输。MICRF506可以挂接到一个总线上与其他设备共享时钟线和数据线。
在产生一个电池复位后，所有控制寄存器都可以被
控制寄存器0表示地址为0的控制寄存器，控制寄写入，在动作期间，只写入一个寄存器还是足够了。存器1表示地址为1的控制寄存器，以次类推。下MICRF506将在产生电池复位后自动进入掉电模表是控制寄存器的汇总表。除了不用的位（标记“-”）式。 都是命令位（标记为“0”或“1”）的编码。总是 维持它们如下表所示。
地址数据 A6…A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0000000 LNA_by PA2 PA1 PA0 Sync_en Mode1 Mode0 Load_en 0000001 Modulation1 Modulation0 ?0? ?0? RSSI_en LD_en PF_FC1 PF_FC0 0000010 CP_HI SC_by ?0? PA_By OUTS3 OUTS2 OUTS1 OUTS0 0000011 ?1? ?1? ?0? VCO_IB2 VCO_IB1 VCO_IB0 VCO_freq1 VCO_freq0 0000100 Mod_F2 Mod_F1 Mod_F0 Mod_I4 Mod_I3 Mod_I2 Mod_I1 Mod_I0 0000101 - - ?0? ?1? Mod_A3 Mod_A2 Mod_A1 Mod_A0 0000110 - Mod_clkS2 Mod_clkS1 Mod_clkS0 BitSync_clkS2 BitSync_clkS1 BitSync_clkS0 BitRate_clkS2 0000111 BitRate_clkS1 BitRate_clkS0 RefClk_K5 RefClk_K4 RefClk_K3 RefClk_K2 RefClk_K1 RefClk_K0 0001000 ?1? ?1? ?0? ScClk4 ScClk3 ScClk2 ScClk1 ScClk0 0001001 ?0? ?0? ?1? XCOtune4 XCOtune3 XCOtune2 XCOtune1 XCOtune0 0001010 - - A0_5 A0_4 A0_3 A0_2 A0_1 A0_0 0001011 - - - - N0_11 N0_10 N0_9 N0_8 0001100 N0_7 N0_6 N0_5 N0_4 N0_3 N0_2 N0_1 N0_0 0001101 - - - - M0_11 M0_10 M0_9 M0_8 0001110 M0_7 M0_6 M0_5 M0_4 M0_3 M0_2 M0_1 M0_0 0001111 - - A1_5 A1_4 A1_3 A1_2 A1_1 A1_0 0010000 - - - - N1_11 N1_10 N1_9 N1_8 0010001 N1_7 N1_6 N1_5 N1_4 N1_3 N1_2 N1_1 N1_0 0010010 - - - - M1_11 M1_10 M1_9 M1_8 0010011 M1_7 M1_6 M1_5 M1_4 M1_3 M1_2 M1_1 M1_0 0010100 ?1? ?0? ?1? ?0? ?0??0? ?1? ?1? 0010101 - - - - FEEC_3 FEEC_2 FEEC_1 FEEC_0 0010110 FEE_7 FEE_6 FEE_5 FEE_4 FEE_3 FEE_2 FEE_1 FEE_0 编程位名称由不用位 (“-”) 和命令位 (“1” or “0”) 表示. 命令位的改变可能导致故障。 表1 MICRF506的控制寄存器
写MICFR506的控制寄存器
写操作：一个八位编码加载到MICRF506后由一个加载信号去激活新的设置。产生这些事件叫做“写序列”。写序列更新的是可能所有寄存器，也可能是1个或n个寄存器。要写入的地址（或要写入的首地址）可以是任何有效的地址（0-21）。IO线在写时总是输入到MICRF506（对使用者而言是输出）。 写什么：
? 要写入的控制寄存器的地址（如果不只一个控
制寄存器，要写入的地址就是第一个控制寄存器的地址）。 ? 一个位去使能控制寄存器的读写，称作R/W位。? 要写入控制寄存器的值。 写什么 字段 描述 地址 7位字段，范围从0到21，高位在前。 R/W位 1位字段，=“0”为写操作。 值 八位位组的编码（1-22个八位）。每个八位都是高位在前。第一个八位被写入到指定的地址（=“地址”），下一个八位（如果只剩一个了）立刻就会被写入到地址=“地址+1”的控制寄存器。 表2 如何写：
激活CS去激活启动一个写序列。CS的激活状态是“高”。使用SCLK／IO串行接口去钟控“地址”和“R/W”位和“值”进入到MICRF506。MICRF506将在SCLK的下降沿对IO采样，请确保在下降沿之前去改变IO的状态。请参见下图。
闲置CS去产生一个加载信号完成写序列。注意：这儿是一个特殊情况。如果编程位调用加载使能位“load_en”（控制寄存器0的位0）是“0”，就不会产生加载脉冲。
“编程芯片”的两种不同的方式：
? 写入控制寄存器编码集（0-22）（写入1个、
全部或n个寄存器）在寄存器具有增量地址时候。 ? 写入控制寄存器编码集在寄存器组不具有增
量地址时候。 写单个寄存器
在这里介绍写一个地址为“A6、A5、?A0”的控制寄存器。在工作期间，写一个寄存器足够去改变收发器工作方式了。典型例子：从接收模式到掉电模式的改变。 写什么 字段 描述 地址 7位=A6、A5、?A0（A6=最高位，A0=最低位） R/W位 “0”为写操作。 值 8位=D6、D5、?D0（D6=最高位，D0=最低位） 表3 “地址”和“R/W”位一起组成一个8位，再加上一个8位编程位输入，总计2个8位被钟控送入MICRF506。 如何写： ? 拉高CS
? 用SCLK和IO钟控送入2个8位 ? 拉低CS
寄存器i的地址 R/W
要写入到寄存器i的数据
内部产生一个加载脉冲在这儿
图1
图1中，IO在SCLK的上升沿改变。MICRF506在下降沿采样IO。R/W值写操作总是为“0”。
写所有寄存器
这儿介绍的是，在上电后，所有可写寄存器都要被写过。
写所有寄存器在任何时候都可以完成。总是通过写所有寄存器来获得最即时的固件。即时付出代价是延长了写时间，从而导致改变MICRF506的工作方式的时间延长。 写什么 字段 描述 地址 “000000”（从第一个地址开始写，即0） R/W位 “0”为写操作。 值 第1个8位是控制寄存器0的值，第2个8位是控制寄存器1的值，以此类推，到第22个8位是控制寄存器21的值。详见本文实际值部分。 表4 “地址”和“R/W”位组成1个8位，加上22个
8位编程位输入，总计23个8位被钟控送入MICRF506。 如何写： ? 拉高CS
? 用SCLK和IO钟控送入23个8位 ? 拉低CS
参见下一节“写n个增量地址的寄存器”的时序图。
写n个增量地址的寄存器
除了输入全部字节，还可能输入n个字节集，从地址i=“A6、A5、?A0”开始。典型例子：钟控送入一个新的分频器设置（即改变RF频率）。被写的“增量地址”寄存器位于i、i+1、i+2。 写什么 字段 描述 地址 7位=A6、A5、?A0（A6=最高位，A0=最低位）（要写的第一个字节地址）。 R/W位 “0”为写操作。 值 n*8位= D7, D6,? D0 (D7 = msb, D0 = lsb)（写到地址“i”的寄存器） D7, D6,? D0 (D7 = msb, D0 = lsb)（写到地址“i+1”的寄存器） ?? D7, D6,? D0 (D7 = msb, D0 = lsb)（写到地址“i+n-1”的寄存器）。 表5 “地址”和“R/W”位组成1个8位，加上n个8位编程位输入，总计1+n个8位被钟控送入MICRF506。 如何写： ? 拉高CS
? 用SCLK和IO钟控送入1+n个8位 ? 拉低CS
图2中，IO在SCLK的上升沿改变。MICRF506在下降沿采样IO。R/W值写操作总是为“0”。
要写的第一
R/W
数据写到数据写到寄个字节地址寄存器i
存器i+n-1
寄存器i
内部产生一个加载脉冲在这儿
图2
写n个非增量地址的寄存器
一个写序列同样可以非增量地址的寄存器。非增量地址如：“0、1、3”。然而,这需要更多的开销,使用者应该考虑产生一个“连续”的更新的可能性,例如,通过写作“0、1、2、3”（写“2”的当前值送入“2”中）。最简单的固件总是通过写所有寄存器实现。参见前面的部分。 这个写序列分别送入串行总线端口：
? 清除“load_en”（控制寄存器0的位0）除能
加载信号的产生。 ? 反复操作每个增量地址组：
? 激活CS
? 输入这组的首地址、R/W位及值 ? 闲置CS
? 最后，置位“load_en”使能产生一个加载
信号 参照前面如何在MICRF506写1或n（增量地址）个寄存器的部分。
从MICRF506的控制寄存器读
“读序列”是：
1. 输入地址和R/W位 2. 改变IO的方向
3. 读出一个8位数，并改变IO再次返回方向 读全部、1或n个寄存器是可能的。去读的地址（或从第一个地址去读）可以是任何有效地址（0-22）。读操作的不会损坏的，即值不会改变。IO在读序列的部分对MICRF506是输出（对使用者就是输入）。参见以下的步骤描述。读序列是指读n个寄存器，n为1-23。
从MICRF506读n个寄存器
寄存器i的地址
R/W 从寄存器i读出的数据
即时时间 IO输入 IO输出
图3
图中，i寄存器被读取，地址是A6、A5、?A0，A6=最高位，读出的数据是D7、D6、?D0。R/W读操作始终为“1”。 SCLK和IO一起来自于串行接口。使用外部的SCLK读和写操作一样。 ? 激活CS
? 输入去读取的地址（或从第一个地址去读）（7
位）包括 ? R/W位=1去使能读操作
? IO对使用者产生一个输入（设置为3态） ? 读n个8位。SCLK的第一个上升沿将使IO
设置成从MICRF506输出。MICRF506将在正沿改变IO。使用者应该在负沿去读取IO。 ? 再从使用者产生一个输出到IO。
编程接口时序
三线编程接口的时序规范如图4和表6所示。
图4
符号 参数 值 最小 典型 最大 单位 Tper SCLK的最小周期 50 ns Thigh SCLK最小高电平时间 20 ns Tlow SCLK最小低电平时间 20 ns tfall SCLK的最大下降沿时间 1 μs trise SCLK的最大上升沿时间 1 μs CS的上升沿到Tcsr SCLK的下降沿的0 ns 最大时间 CS的上升沿到Tcsf SCLK的上升沿的5 ns 最小延时 有效IO到SCLK的Twrite 下降沿的最小写操0 ns 作延时 有效IO到SCLK的上升沿的最小读操Tread 作延时(假设IO上75 ns 有25pF的负载电容) 表6 三线编程接口的时序规范
上电复位
当应用电压加到MICRF506上时，将进入一个上
电复位状态。在上电复位时间周期，MICRF506处于一个未知的状态，使用者将等待直到完成（见表6）。上电复位的时间应该以涵盖表6的全部条件考虑，将以一个最大延迟时间来处理。或许是最小化的上电复位时间更有利某些应用。这种情况我们推荐遵循以下步骤：
编程摘要
? 用CS、SCLK和IO获取MICRF506的控制
寄存器访问。 ? SCLK由使用者控制。
? 正沿写入MICRF506（读MICRF506在负沿）。 ? 负沿从MICRF506读出（MICRF506写在正
沿）。
? 对于控制寄存器总是写入8个位/读出8个位。
即使寄存器使用少于8位的情况也是一样。 ? 写：拉高CS，写入地址和R/W位，然后用新
值填充到指定地址的控制寄存器，并拉低CS加载，也就是新的控制寄存器值激活（“load_en”=1）。 ? 读：拉高CS，写入地址和R/W位，设置IO? 上电后：写入完成控制寄存器的设置。 ? R/W位是1个位长（“1”为读，“0”为写）。 ? 地址和R/W位一起组成1个8位。
? 所有寄存器都是8个位长，输入/读出的最高位 在第一位。
为输入，读取当前控制寄存器地址的内容，拉低CS，并设置IO为输出。 频率合成器
,和相位检测器组成。环 频率合成器由压控振荡器(VCO),晶体振荡器,双系数预分频器、可编程分频器
路滤波器灵活外置，可以是一个简单是无源电路。相位检测器比较两路信号的频率，并产生一个正比
于输入信号差异的误差信号。这个误差信号控制压控振荡器 (VCO)建立一个输出频率。输出频率又经 过一个分频器反馈到相位检测器的输入， 形成一个反馈环。如果输出频率发生漂移，误差信号就加大， 促使输出频率朝反方向移动，以便减少误差信号。因此输出被另外的输入锁定频率。这个输入称作基 准，是一个由晶体振荡器产生的非常稳定的频率。下图所示的方框图是基于PLL的频率合成器的基本 原理和结构。MICRF506还有一个提高频率分辨率的双系数预分频器。在双系数预分频器里，主分频
器分成两部分，主体部分N和一个附加分频器A，且 A 16。N和A都向下计数直到A 控，但只有N分频器的输出反馈到相位检测器。预分频器将首先除以 到达0，此时预分频器切换到16+1的除法比例，N分频器也完成了 A的计数。继续计数直到N达到 0，那就是一个额外的N-A计算器。在此反复循环。 N、M和A的长度分别是12、12和6位，其值可以从下面的公式计算： 式中： fPhD：相位检测器比较频率； fXCO：晶体振荡器频率； fVCO：压控振荡器频率； fRF ：RF载波频率。 有两组分频因子的设置（即A0和A1）。如果调制被使用分频选中（Modulation1=1，Modulation0=0），两组设置就程序化提供两组RF频率，分别指定两边频移。至于其他调制方式，接收模式也在内，将使用0设置。 晶体振荡器 地址 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0001001 0 0 1 XCO XCO XCO XCO XCO tune4 tune3 tune2 tune1 tune0 晶体振荡器是非常关键的部分，它既是RF输出频率的基准，也是接收LO频率的基准，必须具有非常良好的相位和频率稳定度。16MHz外围元件的晶体振荡器原理图如图5所示。 图5 晶振连接到XTALIN和XTALOUT引脚之间（23脚和24脚）。另外，晶振的负载电容是必须的。负载电容的值取决于指定晶振的电容负载能力CL。负载电容见于晶振端子之间，为了晶振在指定频率振荡，负载电容应该等于CL。 C parasitic：寄生电容； 寄生电容有引脚输入电容和PCB走线电容。典型的总寄生电容大约6pF。实例中，9pF负载的晶振推荐外围负载电容为5.6pF。 它也可能在内部使用5个调整位XCOtune4 – XCOtun0切换内部电容去调整晶体振荡器。当XCOtune4 – XCOtun0=0时，就没有内部电容连接到晶振引脚。当XCOtune4 – XCOtun0=1时，所有内部电容都连接到晶振引脚。图6所示为两种不同电容值的调整范围，1.5pF和无电容。 晶振采用东洋通信的TN4-26011。技术参数为：TSX-10A封装，标称频率16.000000MHz，频率公差±10ppm，频率稳定度±9ppm，负载电容9pF，振荡器牵引灵敏度15ppm/pF.当外接电容选择1.5pF，且XCOtune=16时，其总电容刚好约9pF。XCO位值 图6 XCO调整 表7列出了启动时间。由此可知，更大的电容将使启动时间慢下来。 晶体振荡器的启动时间典型值约1mS，因此，为了节省电流消耗，XCO在其他任何电路之前被打开。在启动期间，XCO的振幅最终将达到一个足够触发M计数器的水平。M计数器在计数到2后输出脉冲使其余电路打开。这个预启动期间的电流消耗大约280uA。 XCO调整 启动时间(μs) 0 590 1 590 2 700 4 700 8 810 16 1140 31 2050 表7 CEXT=1.5pF的典型值 如果使用外部基准替代晶振，信号应该施加到24脚XTALOUT。由于XCO内部有直流设置，因此推荐在外部基准到XTALOUT引脚之间采用交流耦合。 VCO A6?A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0000011 ?1? ?1? ?0? VCO VCO VCO VCO VCO _IB2 _IB1 _IB0 _freq1 _freq0 VCO没有外围元件，如果用3位设置偏置电流，2位设置RF频率，那么这5位设置RF频率如下表所示： RF freq. VCO VCO VCO VCO VCO _IB2 _IB1 _IB0 _freq1 _freq0 410MHz 1 0 1 0 1 410-423MHz 1 0 1 0 1 423-436MHz 1 0 0 1 0 436-450MHz 0 1 1 1 1 表8 VCO的位设置 偏置位将优化相位噪声，频率位控制VCO里的一个电容组。RF频率对应一个变容二极管电压，其调谐范围取决于RF频率设置，如图7所示。当调谐电压在0.9~1.4V时，VCO的增益最大，大约32~35MHz/V。因此建议变容二极管电压保持在这个范围。 当设计PLL环路滤波器时，变容二极管引脚上的输入电容必须考虑进去。这是设计高带宽环路滤波器最关键的地方，相当于一个小的元件值。这个输入电容大约6pF。 图7 RF频率与变容二极管电压和VCO频率位 （VDD=2.5V） 电荷泵 A6?A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0000010 CP_HI SC_by ?0? PA_by OUTS3 OUTS2 OUTS1 OUTS1 电荷泵电流可以被CP_HI（“1”→500uA）设置成125uA或500uA。这将影响环路滤波器元件值，见“PLL滤波器”部分。在绝大部分情况下，低电流是最合适的。为了满足使用相位检测频率和高PLL带宽的应用，500uA可能是更好的选择。 PLL滤波器 PLL滤波器的设计将直接影响频率合成器的性能。 PLL滤波器是灵活地保留在外部。设计MICRF506的环路滤波器主要输入的参数是调制方式和位率。这些选择也将影响转换时间和相位噪声。 MICRF506有两种方式可以实现频率调制，由VCO调制或者由内部的分频器调制（详见频率调制章节）。在第一种情况，每个新的数据位都需要PLL锁定在一个新的载波频率上。此时的PLL带宽就需要足够高。推荐使用一个三阶滤波器来抑制相位检测频率，因为它几乎不会抑制，当在一个低带宽滤波器的VCO上进行调制时。 图8是一个二阶（R2=0 和C3=NC）和三阶环路滤波器的原理图。 图8 二阶和三阶环路滤波器原理图 表9所示是三种不同的环路滤波器。前两个用于VCO调制，最后一个用于内部分频器调制。其元件值是按RF频率=434MHz、VCO增益=32MHz/V和电荷泵电流=125uA计算的。其他设置如下表所示。5pF变容二极管引脚电容（29脚）对两种超低带宽滤波器的元件值没有任何影响。 波特率PLL BW （kbps） （kHz） 相位边缘 相位检测频率（kHz） C1 C2 R1 R2 C3 VCO >38.4 0.8 56 100 10nF 100nF 6.2k? 0 NC VCO >125 3,2 56 100 680pF 6.8nF 22k? 0 NC 分频器 <20 13 86 500 150pF 10nF 18k? 82k? 4.7pF 表9环路滤波器元件值 锁定检测 锁定检测可以由设置LD_en=1使能。当LD引脚为高电平时，表明PLL已锁定。 工作模式 A6?A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0000000 LNA_by PA2 PA1 PA0 Sync_en Mode1 Mode0 Load_en Mode1 Mode0 状态 描述 0 0 掉电 保持寄存器配置 0 1 备用 仅晶体振荡器运行 1 0 接收 完整接收 1 1 发送 通过PA状态完整发送 同步/非同步模式发送 Sync_en 状态 描述 0 RX：位同步关闭 数据透传接收 0 TX：DataClk关闭 数据透传发送 1 RX：位同步开启 位时钟由发射器生成 1 TX：DataClk开启 位时钟由发射器生成 在接收模式，当Sync_en=1，将使能同步。位同 步时钟必须被编程，参见位同步章节。同步时钟将被设置在DATACLK引脚输出。 在接收模式，当Sync_en=1，时钟信号在DATACLK引脚是一个可编程的位率时钟。此时收发器控制实际数据速率。发送数据将在DATACLK的上升沿被采样。因此，微控制器可以在负沿去改变发送的数据。这个时钟用于以下目的，波特率时钟、被编程在同种方式的调制时钟以及位同步时钟。 式中： fBITRAE_CLK：用于控制位率的时钟频率，应该等于位率（20kbps的位率需要一个20kHz频率的时钟）； fXCO：晶体振荡器的频率； Refclk_K：6位分频器，其值是1~63； BitRate_clkS：位率设置，其值是0~6。 数据接口 MICRF506的接口能分成两个独立的接口。一个“编程接口”和一个“数据接口”。“编程接口”是一个三线串行可编程接口，已在编程章节介绍。 数据接口可以编程为同步/非同步模式。MICRF506在同步模式被定义为“主机”，并且提供一个数据时钟，允许使用者利用低成本的微控制器来提供基准频率。 数据接口被定义在所有使用者的活动都应该发生在下降沿的方式，如图9和10所示。这两个图阐明了在接收模式和发射模式DATACLK与的关系。在接收模式，MICRF506在上升沿送出数据，“使用者”在下降沿采集数据。 图9接收模式的数据接口 在发射模式，使用者在上升沿送出数据，MICRF506在下降沿采集数据。 图10发射模式的数据接口 当进入发射模式时，从进入发射模式的时刻到开始发送数据期间DATAIXO需要保持在三态。数据直接提供给调制电路，如果不遵守这个规则，将导致异常反应。根据选择的移频键控调制，某种编码可能是必须的。不同的调制类型和编码以在频率调制章节介绍过。 接收器 接收器是零中频（IF）类型，为了使低功耗集成滤波器实现通道滤波成为可能。接收器加入了一个低噪声放大器（LNA）用于驱动一组正交混频器对。混频器输出馈送相位正交的两路完全相同的信道。每个通道包括一个前置放大器、一个来自于强领道信号的三阶Sallen-Key RC低通滤波器和一个终端限幅器。主通道滤波器是由一个开关电容实现的一个六极点椭圆低通滤波器。这个椭圆滤波器最小化对总电容的可选择性和动态范围的需求。Sallen-Key RC滤波器的截止频率能编程为四个不同的频率：100kHz、150kHz、230kHz和340kHz。如果检测到信号有相位差。解调器解调I和Q通道输出产生一个数字信号输出。如果I通道信号滞后于Q通道，则FSK频移位置在LO频率之上（数据“1”）。如果I通道信号超前于Q通道，则FSK频移位置在LO频率之下（数据“。”）。接收器在DataIXO引脚上的输出是有效的。一个RSSI电路（接收器信号强度指示）表明了接收信号电平。 前端 A6..A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0000000 LNA_by PA2 PA1 PA0 Sync_en Mode1 Mode0 Load_en RF接收器的低噪声放大器用于在频率转换之前增强输入信号。为了防止混频器的噪声影响整个前端的噪声性能，这是非常重要的。LNA是一个二阶放大器，434MHz的标称增益大约23db。整个前端增益大约35~38db。在2.0V~2.5V的供电范围内的增益变化大约1~1.5db。设置LNA_by=“1”可以旁路掉LNA。主要用于输入信号电平非常强的时候。旁路掉LNA的前端增益大约12db。混频器在434MHz大约有10db的工作情况。混频器的差分输出可以在IchOUT和QchOUT引脚上是可用的。每个混频器的输出阻抗大约是8kΩ。 如图12所示的输入阻抗接近50Ω，产生一个约-20db的输入反射。尽管接收器不需要任何匹配网络去优化增益，然而，我们还是推荐一个匹配网络去抑制发射谐波和改善接收选择性。 图12 LNA输入阻抗 Sallen-Key滤波器 每个通道包括一个前置放大器和一个前置滤波器。 前置滤波器是三极点Sallen-Key低通滤波器。出现邻道的强信号时它能保护接下来的开关电容滤波器，它还充当一个抗混叠滤波器工作。前置放大器有22db增益，2.25V供电的最大输出电压摆幅大约1.4Vpp。另外，IF放大器还完成偏移消除工作。在2.0V~2.5V的供电范围内的增益变化小于0.5db。Sallen-Key低通滤波器可以别编程到四个不同的截止频率，如下表所示。 PF_FC1 PF_FC1 截止频率（kHz） 0 0 100 0 1 150 1 0 230 1 1 340 开关电容滤波器 主通道滤波器是由一个开关电容实现的一个六极点椭圆低通滤波器。这个椭圆滤波器最小化对总电容的可选择性和动态范围的需求。开关电容滤波器的截止频率可以通过改变时钟频率来调节。 时钟频率设计为20倍截止频率。时钟频率由基准晶体振荡器而来。一个6位可编程分频器分频晶体振荡器频率。来形成非重叠时钟相位修正需要通过4分频频率的滤波器。滤波器的截止频率为： f CUT：滤波器截止频率 fXCO：晶体振荡器频率 ScClk：开关电容滤波器时钟，ScClk5-0位 例如，晶振频率16MHz，6位分频器4分频输入频率，SC滤波器的截止频率就是16MHz/(40*4) =100kHz。一阶RC低通滤波器连接到SC滤波器对时钟频率滤波的输出。 最低截止频率在前置和主通道滤波器里必须被设置为接收信号无衰减通过，接收信号是频率偏差加上调制。如果在发射器和接收器之间有任何频率偏移，那么也必须一并被考虑进去。接收器带宽公式概括如下： fBW ??????fOFFSET ???fDEV ???Baudrate/2 式中： fBW：需要的接收器带宽，最低截止频率不得小于fBW[Hz]； fOFFSET：接收器与发射器之间的总频率偏移[Hz]； fDEV：单边频率偏差，参见调制器章节的如何计算部分[Hz]； Baudrate：波特率，位/s。 RSSI RSSI 33kohm, 1nF, 125kbps, BW=200kHz, Vdd=2.5V 输入功率 图13RSSI电压 图14 RSSI网络 图13是典型RSSI电压与输入功率的函数关系图。输入功率从-110dBm~-60dBm，RSSI有大约50dB的动态范围。 RSSI可用于信号有无指示。当收到RF信号时，RSSI信号就会增大，这就能够用于唤醒电路，在电路被配置成电池寿命保护的正常休眠模式时。 RSSI还可以用于决定在一个系统里是否降低发射功率等其他应用。如果RSSI检测到一个强信号，就可以告诉发射器去减低发射功率，从而降低电流消耗。 FEE A6?A0 D7 0010101 - D6 - D5 - D4 - D3 D2 D1 D0 FEEC_3 FEEC_2 FEEC_1 FEEC_0 FEE_2 FEE_1 FEE_0 0010110 FEE_7 FEE_6 FEE_5 FEE_4 FEE_3 频率误差计量（FEE）应用信息来自于解调器对接收频率与发射频率之间的频率偏移计算。FEE的输出能用于调整XCO频率。还能用于产品校正和补偿晶振温度漂移和老化。 从解调器输入到FEE电路是正或负脉冲。每次的更新“1”，解调器的输出就有一个正脉冲到达，同样，每次更新“0”，就是一个负脉冲到达。每个接收符号的脉冲数预期是2次调制指示。 FEE能在三种不同模式工作；仅正脉冲计数，仅负脉冲计数或正+负脉冲计数。被计数的接收符号数是8、16、32或64之一。由FEE_C0?FEE_C3控制位设置如下表： FEEC_1 0 0 1 1 FEEC_3 0 0 1 1 FEEC_0 0 1 0 1 FEEC_2 0 1 0 1 FEE 模式 关 计数正脉冲 计数负脉冲 符号数所用量程 8 16 32 64 计数正和负脉冲。正脉冲加计数，负脉冲减计数。式中，FEE是存储在FEE寄存器的值，Fp是单边频率偏差，P是符号/数据位计数的数字，R是符号率/数据速率。正频率偏移意味着接收信号的频率高于接收器的频率。要补偿它，接收器的XCO频率应该被增加（参见附件 A 如何基于FEE值调整XCO频率） 推荐采用正+负模式的两个原因是，你不必知道实际的频率偏差，此模式能提供最佳精度。 表10 FEE控制位 测量的结果是FEE的值，可以从地址为0010110b的寄存器读出。负值被存储为0000000~1111111的二进制数。计算负值时必须完成次数的二进制补运算。只有FEE模式有负脉冲计数时，才会产生负值。 在FEE值已经读出后，频率偏移可以计算如下： 正模式： Foffset = R/(2P)x(FEE-?Fp) 负模式： Foffset = R/(2P)x(FEE+?Fp) 正+负模式： Foffset = R/(4P)x(FEE) 0010000 0010001 0010010 0010011 0010100 0010101 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 --------- A1_5 A1_4 A1_3 A1_2 A1_1 A1_0 --------- --------- --------- --------- N1_11 N1_10 N1_9 N1_8 N1_7 N1_6 N1_5 N1_4 N1_3 N1_2 N1_1 N1_0 --------- --------- --------- --------- M1_11 M1_10 M1_9 M1_8 M1_7 M1_6 M1_5 M1_4 M1_3 M1_2 M1_1 M1_0 Div2_HI LO_IB1 LO_IB0 PA_IB4 PA_IB3 PA_IB2 PA_IB1 PA_IB0 --------- --------- --------- --------- FEEC_3 FEEC_2 FEEC_1 FEEC_0 保留/暂不使用 A1计数位5 A1计数位4 A1计数位3 A1计数位2 A1计数位1 A1计数位0 保留/暂不使用 保留/暂不使用 保留/暂不使用 保留/暂不使用 N1计数位11 N1计数位10 N1计数位9 N1计数位8 N1计数位7 N1计数位6 N1计数位5 N1计数位4 N1计数位3 N1计数位2 N1计数位1 N1计数位0 保留/暂不使用 保留/暂不使用 保留/暂不使用 保留/暂不使用 M1计数位11 M1计数位10 M1计数位9 M1计数位8 M1计数位7 M1计数位6 M1计数位5 M1计数位4 M1计数位3 M1计数位2 M1计数位1 M1计数位0 “1”托管。设置2分频电路高偏置电流 “0”托管。LO缓冲器的偏置电流设置1，高位 “1”托管。LO缓冲器的偏置电流设置0，低位 “0”托管。PA偏置电流设置4，高位 “0”托管。PA偏置电流设置3 “0”托管。PA缓冲器偏置电流2，高位 “1”托管。PA缓冲器偏置电流1 “1”托管。PA缓冲器偏置电流0，低位 保留/暂不使用 保留/暂不使用 保留/暂不使用 保留/暂不使用 FEE控制位3 FEE控制位2 FEE控制位1 FEE控制位0 参见表9 参见表9 参见表9 参见表11 参见表11 参见表10 参见表10 0010110 7 6 5 4 3 2 1 0 FEE_7 FEE_6 FEE_5 FEE_4 FEE_3 FEE_2 FEE_1 FEE_0 FEE值，位7，高位 FEE值，位6 FEE值，位5 FEE值，位4 FEE值，位3 FEE值，位2 FEE值，位1 FEE值，位0，低位 表2：主模式位 Mode1 Mode0 状态 描述 掉电 保持寄存器配置 0 0 0 1 待机 晶体振荡器运行 接收 全接收1 0 1 1 发送 全发送。PA级 表3：同步模式位 Sync_en 状态 描述 0 Rx：位同步关 数据透明接收 Tx：DataClk引脚关 数据透明发送 0 1 Rx：位同步开 位时钟由发射器产生 Tx：DataClk引脚开 位时钟由发射器产生1 表４：调制位 Modulation1 Modulation0 状态 描述 VCO调制环关闭 VCO 是相位锁 0 0 0 1 VCO调制环开启 不推荐 由A、N和M调制 内部PLL调制 1 0 1 1 未定义 保留将来使用 表5：前置滤波器位 PF_FC1 PF_FC0 状态 滤波器3 dB拐点在100 KHz 0 0 0 1 滤波器3 dB拐点在150 KHz 1 0 滤波器3 dB拐点在230 KHz 滤波器3 dB拐点在340 KHz 1 1 表6：功率放大器位 PA2 PA1 PA0 状态 0 0 0 21dB衰减/PA关闭 18dB衰减 0 0 1 0 1 0 15dB衰减 12dB衰减 0 1 1 1 0 0 9dB衰减 6dB衰减 1 0 1 1 1 0 3dB衰减 1 1 1 最大输出 PALDc_en PA由PA2=PA1=PA0=0关闭 0 PA由锁定检测打开/关闭，LD=1 -> PA开 1 PA2=PA1=PA0=0，只产生21dB衰减。 PA_By 功率放大器使能 0 功率放大器旁路，输出功率大约降低20dB。 1 表7：Bitrate_clk，BitSync_clk和Mod_clk 的产生。 BitRate_clk 设置频率（F是晶振频率， BitSync_clk K是RefClk整数） Mod_clk S2 S1 S0 0 0 0 F/(64K) 0 0 1 F/(32K) 0 1 0 F/(16K) 0 1 1 F/(8K) 1 0 0 F/(4K) 1 0 1 F/(2K) 1 1 0 F/K (*) 1 1 1 F (*) (*)BitRate_clk不能用。 表8：测试信号 IchOut2/RSSI OutS3 OutS2 OutS1 OutS0 IchOut QchOut QchOut2/NC 地 地 地 地 0 0 0 0 Ip IF放大器 Ip混频器 In混频器 In IF放大器 0 0 0 1 Qp IF放大器 0 0 1 0 Qp混频器 Qn混频器 Qn IF放大器 Ip IF放大器 In IF放大器 Ip SC滤波器 In SC滤波器 0 0 1 1 0 1 0 0 Qp IF放大器 Qn IF放大器 Qp SC滤波器 Qn SC滤波器 Ip SC滤波器 In SC滤波器 I限幅器 0 1 0 1 地 0 1 1 0 Qp SC滤波器 Qn SC滤波器 地 Q限幅器 Ip混频器 In混频器 Ip SC滤波器 In SC滤波器 0 1 1 1 1 0 0 0 Qp混频器 Qn混频器 Qp SC滤波器 Qn SC滤波器 1 0 0 1 Ip混频器 In混频器 地 I限幅器 地 Qp混频器 Qn混频器 Q限幅器 1 0 1 0 1 0 1 1 Ip混频器 Qp混频器 预分频Mode ModIn Ip IF放大器 Qp IF放大器 1 1 0 0 TI1 TQ1 1 1 0 1 Ip SC滤波器 Qp SC滤波器 调制上 调制下 I限幅器 Q限幅器 MA输出 1 1 1 0 解调 1 1 1 1 N分频 M分频 Phi1n Phi2n 表9：PA缓冲器偏置电流设置 PA_IB2 PA_IB1 PA_IB0 状态 PA缓冲器由PTAT偏置源提供偏置电流，外接电阻（2脚） 0 0 0 0 0 1 PA缓冲器由独立偏置源提供偏置电流，外接电阻（8脚） 0 PA缓冲器由内部偏置源提供偏置电流，最低电流 1 0 0 PA缓冲器由内部偏置源提供偏置电流1 1 0 0 PA缓冲器由内部偏置源提供偏置电流，典型电流 1 PA缓冲器由内部偏置源提供偏置电流0 1 1 1 0 PA缓冲器由内部偏置源提供偏置电流 1 PA缓冲器由内部偏置源提供偏置电流，最高电流 1 1 1 表10：频率误差计量控制位 FEEC_1 FEEC_0 FEE模式 0 关 0 0 1 正脉冲计数 负脉冲计数 1 0 1 正负脉冲计数。正加计数，负减计数。 1 表11：频率误差计量计数控制位。 FEEC_3 FEEC_2 用于测量的DEMOD_DT位数 0 0 8 0 1 16 1 0 32 1 1 64