1、 通信原理課程設計 題 目 ：基于max7033接收器的課程設計 學院名稱 ：電氣工程學院 指導老師 ： 班 級 ： 學 號 ： 學生姓名 ： 二0一二年六月基于max7033接收器的課程設計 摘 要 max7033完全集成的低功耗cmos超外差接收機是接收300mhz至450mhz頻段內幅移鍵控(ask)數(shù)據(jù)的理想選擇。這款接收機的rf輸入信號范圍是-114dbm至0dbm。max7033使用極少的外部元件并具有低電流關斷模式，非常適用于對成本和功耗有嚴格要求的應用，如汽車和消費類電子領域。max7033包括一個低噪聲放大器(lna)、一個完全差分的鏡頻抑制混頻器、一個帶有集成壓控振蕩器(v

2、co)的片內鎖相環(huán)(pll)、一個帶有接收信號強度指示器(rssi)的10.7mhz if限幅放大器和一個模擬基帶數(shù)據(jù)恢復電路。max7033還有一個不連續(xù)的一步自動增益控制(agc)，當rf輸入信號超過-62dbm時把lna的增益降低35db。agc電路可以由外部控制進入保持狀態(tài)。max7033采用28引腳tssop和32引腳tqfn封裝，規(guī)定工作在擴展溫度范圍內(-40c至+105c)。關鍵詞：300mhz至450mhz 超外差接收器 集成鏡頻抑制電路 作溫度高達+105c abstract the max7033 fully integrated low power cmos super

3、heterodyne receiver is to receive an ideal choice for amplitude shift keying (ask) data in the 300mhz to 450mhz band. the receiver has an rf input signal range is from-114dbm to 0dbm. max7033 use a few external components and has a low current shutdown mode is ideal for cost and power consumption cr

4、itical applications, such as automtive and consumer electronics field. the max7033 includes a low noise amplifier (lna), a fully differential image-rejection mixer, and one with integrated voltage-controlled oscillator (vco) on-chip phase-locked loops (plls), with a received signal strength indicato

5、r (rssi), a 10.7mhz if limiting amplifier and an analog baseband data recovery circuit. max7033, there is a continuous one-step automatic gain control (agc), when the rf input signal exceeds-62dbm reduce the lna gain by 35db. the agc circuit by an external control into the hold. max7033 28-pin tssop

6、 and 32-pin tqfn package, specified over the extended temperature range (-40 c to 105 c).key words: 300mhz to 450mhz superheterodyne receiver integrated image rejection circuit operating temperatures up to 105 c 目 錄1. max7033芯片簡介 42. max7033芯片封裝與引腳功能 53. max7033內部結構與工作原理 7 3.1 晶體振蕩器 7 3.2 數(shù)據(jù)過濾 8 3.3

7、 數(shù)據(jù)限幅器 9 3.4 峰值探測器 10 3.5 功能框圖 10 3.6 電壓調節(jié)器 11 3.7 自動增益控制 12 3.8 鎖相環(huán) 12 3.9 中頻和rssi 13 3.10 直流電氣特性 134. max7033應用電路設計 14 4.1 max7033接收器的sch電路原理圖設計 14 4.2 max7033接收器的pcb原理圖設計 15 4.3 max7033接收器的典型工作特性 165. 總結 18參考文獻 181. max7033芯片簡介max7033完全集成的低功耗cmos超外差接收器是理想的接收amplitudeshift鍵控（ask）數(shù)據(jù)在300mhz至450mhz頻率

8、范圍。接收器有一個射頻輸入信號-114dbm的范圍至0dbm。很少的外部元件和低電流省電模式下，它是理想敏感的成本和耗敏感的應用程序的典型在汽車和消費市場。 “max7033包括一個低噪聲放大器（lna），一個完全差分鏡像抑制混頻器，一個芯片phaselocked集成的電壓控制回路（pll）振蕩器（vco）的10.7mhz if限幅放大器階段接收信號強度指示器（rssi）和模擬基帶數(shù)據(jù)恢復電路。在max7033也有一個離散的單步自動增益控制（agc），lna增益降低35db的射頻輸入信號超過-62dbm。 agc電路提供外部控制的保留功能。max7033提供28引腳tssop封裝，規(guī)定工作在擴

9、展級（-40至+105c）溫度范圍。關鍵特性：優(yōu)化為315mhz或433mhz頻段工作于單電源+3.3 v或+5.0 v電源高動態(tài)范圍與片上agcagc的保持電路1ms的agc釋放時間可選擇中心頻率鏡像抑制可選擇的x64或x32 flo/ fxtal比的低5.2毫安的工作電流3.5a低電流關斷模式高效的電源循環(huán)250s啟動時間內置44db rf鏡頻抑制優(yōu)于-114dbm的接收靈敏度-40c至+105c操作應用：汽車遙控、車門開關、安全系統(tǒng)、車庫門開啟、家庭自動化、遠程控制、當?shù)剡b測、無線傳感器。max7033的典型應用： 圖1、 max7033芯片的應用電路圖2. at86rf401芯片封裝與

10、引腳功能 max7033采用28引腳tssop封裝，如圖1所示： 圖2、max7033芯片引腳封裝形式引腳功能描述如表1：表1. max7033芯片引腳功能密碼名稱功能tssop封裝薄qfn129xtal1晶體輸入12、74、30avdd正模擬電源電壓。操作為+5 v，avdd是連接到一個芯片上的+3.2 v低壓降穩(wěn)壓器。既avdd的引腳必須外部連接到對方。繞行每個引腳與agnd，作為一個0.01f的電容盡可能靠近引腳331lnain低噪聲放大器輸入432lnasrc低噪聲放大器外部電感的退化來源，電感連接到地，設置lna輸入阻抗5、102、7agnd模擬地63lnaout低噪聲放大器輸出，通

11、過一個連接到混頻器輸入濾波器lc85mixin11st差分混頻器輸入，連接到lc從lnaout過濾器96mixin22nd差分混頻器輸入，連接通過100uf電容av118irsel鏡像抑制選擇，設置virsel=0v到中心的形象在315mhz,拒絕給irsel未連接到中心的375mhz；設置v鏡像抑制virsel=vdd5到中心的形象拒絕在433mhz129mixout330混頻器輸出，連接到帶通濾波器的10.7mhz輸入1310dgnd數(shù)字地1411dvdd正數(shù)字電源電壓，連接到avdd，繞道dgnd電容與0.01uf為盡可能靠近引腳1512ac自動增益控制1614xtalsel晶體分頻比選

12、擇，車道xtalsel低到選擇分壓器64，或傳動比xtalsel高選擇分壓器321715ifin11st差分中頻限幅放大器的輸入，與繞道agnd1500pf電容盡可能靠近引腳1816ifin22nd差分中頻器限幅放大器的輸入，連接到一個輸出10.7mhz帶通濾波器1917dfo數(shù)據(jù)濾波器輸出2018dsn切片機輸入負面材料2119奧普同相運算放大器輸入的sallen-key的數(shù)據(jù)濾波器2220dffb數(shù)據(jù)濾波反饋調節(jié)，輸入的sallen-key的數(shù)據(jù)濾波反饋2322dsp正面資料切片機輸入2423vdd5+5v電源電壓，對于+5v操作，vdd5是到一個片上穩(wěn)壓器的輸入其+3.2v輸出驅動avd

13、d2524dataout數(shù)字基帶數(shù)據(jù)輸出2626pdout峰值檢測其輸出2727shdn掉電選擇輸入，車道高到了ic，權力內部被拉低到agnd與100電阻2828xtal2晶體輸入2，也可驅動一個外部參考振蕩器1、13、21、25n.c無連接參數(shù)限制（絕對最大額定值） vdd5到agnd.-0.3v至+6.0 v avdd至agnd.-0.3v至+4.0 v dvdd至dgnd.-0.3v至+4.0 v agnd到dgnd.-0.1v到+0.1 v irsel，dataout，xtalsel，交流，shdn到agnd.-0.3v(vdd5+ 0.3v）所有其他引腳agnd.（dvdd的+ 0.

14、3v，-0.3v） 連續(xù)功耗（ta =+70） 28引腳tssop（減免12.8mw/c以上70）.1025.6mw 32薄型qfn（減免21.3mw/c以上70）.1702.1mw 工作溫度范圍.-40c至+105c 結溫. .+150c間 存儲溫度范圍.-60至+150c 引線溫度（焊接10秒）.+300注意：最大絕對額定值中低于以上清單中的電壓將對設備造成永久性破壞。這只是個電壓級別，沒有包含設備功能的規(guī)范運行。可知長期最大額定值級別條件將影響設備可信度。3. at86rf401內部結構與工作原理 3.1 晶體振蕩器晶體振蕩器在max7033設計目前之間的約3pf的電容xtal1和xta

15、l2。如果晶體振蕩不同的負載電容，晶體拉距其既定的工作頻率，引進在參考頻率錯誤。晶體設計操作與更高的差分負載電容總是拉參考頻率較高。為例如，一個4.7547mhz的晶體設計工作一個10pf的負載電容振蕩在4.7563mhz與max7033，導致被調整到接收315.1mhz，而不是315.0mhz，誤差約100khz或320ppm。實際上，每一個晶體振蕩器拉。晶體的自然頻率低于其指定的頻率是真的，但與指定負載加載時電容，晶體被拉到，并在其振蕩指定的頻率。這拉已占負載電容的規(guī)格。額外的拉動，可以計算出，如果電晶體的參數(shù)是已知的。頻率拉給出： 其中：fp是晶體頻率，單位為ppm拉cm是晶體的動態(tài)電容

16、ccase是這樣的電容cspec是指定的負載電容cload是實際的負載電容當晶體加載指定的，即cload=cspec，頻率牽引為零。 它可以使用外部參考振蕩器將晶體驅動vco。外部交流耦合振蕩器，xtal2的一個1000pf的電容。駕駛xtal2的一個大約為-10dbm的信號水平。accouplextal1提供一個1000pf的電容接地。 3.2 數(shù)據(jù)過濾數(shù)據(jù)作為第二階低通濾波器實現(xiàn)sallen-key濾波器。極點位置設置組合兩個片上電阻和兩個外部電容器。調整外部電容的值改變角頻率，以優(yōu)化不同數(shù)據(jù)傳輸速率。拐角頻率應設置約1.5倍最快的預期數(shù)據(jù)從發(fā)射率。保持拐角頻率附近的數(shù)據(jù)傳輸速率拒絕任何噪

17、音，在更高的頻率導致接收機靈敏度的增加。在圖2所示的配置，可以創(chuàng)建一個butterworth或bessel響應。巴特沃斯濾波器提供非常平坦的幅度響應在通帶和40db/decade兩個極點濾波器的滾降率。貝塞爾濾波器具有線性相位響應，可以很好地用于過濾的數(shù)字數(shù)據(jù)。來計算c5和c6的值，使用下面的公式，沿在表2的系數(shù)： fc是所需的3分貝角頻率。例如，要選擇一個butterworth濾波器響應角頻率為5khz： 選擇標準的電容值的變化c5到470pf的和5233220pf，典型所示應用circuit.filter 表2、系數(shù)的計算c5和c6過濾器類型ab巴特沃斯（q=0.707）1.4141.00

18、0貝塞爾（q=0.577）1.36170，618 圖3、sallen-key低通濾波器的數(shù)據(jù) 3.3 數(shù)據(jù)限幅器數(shù)據(jù)切片的數(shù)據(jù)過濾器的模擬輸出并將其轉換為數(shù)字信號。這是通過使用一個比較器和比較模擬輸入閾值電壓。提供一個輸入數(shù)據(jù)濾波器的輸出。兩個比較器輸入訪問offchip允許不同的方法產生切片的門檻，這是適用于第二個比較輸入。建議的數(shù)據(jù)切片機配置使用一個電阻（r1）的dsn和dsp之間連接一個電容（c4）的dsn的到dgnd（圖3）。此配置平均值濾波器的模擬輸出，并設置閾值，幅度約為50。同此配置中，閾值自動調整模擬信號的變化，減少的可能性在數(shù)字數(shù)據(jù)的錯誤。 r1和c4的值影響如何快速閾值跟蹤

19、的模擬幅度。務必保持角頻率的rc電路比最低的利率預期的數(shù)據(jù)低得多。需要注意的是一個零或的長字符串可以導致閾值漂移。此配置效果最好，如果一個編碼計劃，如曼徹斯特編碼，其中有一個0和1的數(shù)目相等，使用。為了防止在連續(xù)切換dataout由于噪聲射頻信號的情況下，添加遲滯數(shù)據(jù)切片，如圖4所示。 圖4、數(shù)據(jù)限幅器的閾值生成 圖5、生成數(shù)據(jù)限幅器遲滯 3.4 峰值探測器峰值檢測器輸出（pdout），結合外部rc濾波器，創(chuàng)建一個直流輸出電壓等于數(shù)據(jù)信號的峰值。電阻提供為電容放電的路徑，使峰值檢波器，動態(tài)跟蹤峰值變化數(shù)據(jù)過濾器的輸出電壓。為更快的數(shù)據(jù)切片響應，使用的電路如圖5所示。 圖6、使用快速啟動pdou

20、t 3.5功能框圖詳細說明：max7033的cmos超外差接收器和一個很少的外部元件提供完整的接收從天線到數(shù)字輸出數(shù)據(jù)鏈。根據(jù)信號功率和元件選擇，數(shù)據(jù)傳輸速率高（66kbps33kbps曼徹斯特可以實現(xiàn)nrz）的。max7033接收二進制ask數(shù)據(jù)在300mhz至450mhz頻率范圍內的調制。ask調制的幅度在使用差異承運人代表邏輯0和邏輯1的數(shù)據(jù)。 3.6 電壓調節(jié)器為一個單一的+3.0 v至+3.6 v電源電壓操作，連接到電源電壓avdd，dvdd，位vdd5。為一個單一的+4.5 v至+5.5 v電源電壓操作，位vdd5連接到電源電壓。片上穩(wěn)壓器驅動器的avdd引腳約+3.2 v。對于正

21、確的操作，dvdd的和兩個avdd的引腳必須連接在一起。繞行dvdd的兩個avdd的引腳到agnd與0.01f電容器放在盡量靠近盡可能引腳。低噪聲放大器：lna是一個片nmos級聯(lián)的放大器感性變性與3.0分貝噪聲系數(shù)，為-12dbm的iip3。增益和噪聲的數(shù)字依賴于天線匹配網絡lna的輸入和lc諧振網絡之間的lna輸出與混頻器輸入。片感應變性是通過連接電感從lnasrc到agnd。這電感器設置輸入阻抗的實部lnain，允許更靈活的輸入阻抗匹配，例如一個典型的pc電路板跡線天線。一這與50輸入阻抗的電感標稱值是15nh，但由pc電路板跡線的影響。lc諧振濾波器連接到lnaout的包括三級和c2（

22、參見典型應用電路）。選擇三級和c2所需的rf輸入頻率產生共鳴。的諧振頻率由下式給出： 其中：l（總計）= l3+ l（寄生）c（總計）= c2+ c（寄生）l（寄生）和c（寄生）包括電感和電容的pc板布線，封裝引腳，混頻器輸入阻抗，低噪聲放大器的輸出阻抗，等。這些寄生在高頻率不能忽略了，油箱過濾器上可以有一個戲劇性的效果中心頻率。實驗室試驗應坦克的中心頻率進行優(yōu)化。 3.7自動增益控制當ac引腳為低時，自動增益控制（agc）電路監(jiān)控rssi輸出。由于rssi的輸出電壓達到1.98v，對應rf輸入水平-62dbm，lna增益agc的開關減少電阻。該電阻降低lna增益35db的，從而減少了約rss

23、i輸出500mv的。的lna恢復高增益模式時rssi電平下降低于1.39v（約-70dbm rf輸入）為1毫秒。 agc有一個滯后對8分貝。與agc功能，max7033能夠可靠地產生ask rf輸入電平輸出0dbm的18db的調制深度。當ac引腳是高和shdn為高電平，agc電路被禁用的lna總是在highgain模式。 agc功能可以恢復將ac引腳為低電平時，shdn為高。max7033功能是一個agc鎖定功能斷言時的水平在ac引腳轉換從低到高，而shdn為高。鎖定agc的鎖在當前的增益狀態(tài)的低噪聲放大器（lna）。圖1所示，agc鎖定功能可以啟用或禁用只要shdn引腳是高的。改變交流的狀態(tài)

24、當shdn為低時，有沒有效果。混頻器：一個獨特的特點是集成的max7033鏡像抑制混頻器。此裝置消除了需要昂貴的前端看到對于大多數(shù)應用程序過濾器。不使用saw濾波器的優(yōu)點是提高靈敏度，簡化了天線匹配，減電路板空間，并降低成本。混頻器單元是一對雙平衡混頻器執(zhí)行的iq下變頻到rf輸入10.7mhz中頻低邊注入勞（即，flo= frf - fif）。鏡像抑制電路，然后結合這些信號，實現(xiàn)44分貝鏡像抑制。低端由于片上鏡像抑制，需要注入架構。if輸出是由一個源跟隨偏頗創(chuàng)建的驅動點阻抗330;這提供了一個很好的匹配330陶瓷片if濾波器。irsel引腳是一個邏輯輸入選擇之一三種可能的鏡像抑制頻率。當vir

25、sel= 0v，鏡像抑制被調整到315mhz的。 virsel=位vdd5/ 2調整圖像抑制375mhz，virsel=位vdd5調整到433mhz的鏡像抑制。“irsel腳位vdd5/ 2（圖像排斥在內部設置375mhz）時，它被懸空，從而消除位vdd5/2外部電壓的需要。 圖7、agc鎖定激活環(huán) 3.8鎖相環(huán)pll模塊包含一個相位檢測器，充電泵，集成環(huán)路濾波器，壓控振蕩器，異步的64倍時鐘分頻器和晶體振蕩器驅動。除了水晶，這個pll不需要任何外部元件。vco產生一個低邊lo。關系之間的rf，if和參考頻率公式如下： 其中： m = 1（vxtalsel位vdd5）或2（vxtalsel=

26、0v）為了讓盡可能最小的中頻帶寬（最好的靈敏度），盡量減少公差參考晶體。 3.9 中頻和rssi中頻部分提出了差分330負載提供片陶瓷濾波器匹配。六內部交流耦合限幅放大器產生整體增益約65分貝，一個帶通濾波器類型響應中心附近的10.7mhz的中頻頻率與3db帶寬約10mhz的。rssi電路中頻解調由生產直流輸出成正比的中頻信號電平的日志，坡度約14.2mv/db。 3.10 直流電氣特性 max7033接收器的電路中，根據(jù)電源電壓的輸出分別為+3.3v、+5.0v有不同的性質，具體區(qū)別可對比表3和表4：表3、+3.3v的電源電壓操作參數(shù)符號條件最小 典型 最大單位電源電壓avdd，dvdd+3

27、.3 v的標稱電源電壓3.0 3.3 3.6v供電電流 iddvshdn= dvddfrf=315mhz 5.2 6.23 mafrf=433mhz 5.7 6.88關斷電源電流 ishdnvshdn=0v,vxtalsel= 0vfrf=315mhz 2.6uafrf=433mhz 3.5 8.0輸入電壓低vil 0.4v輸入電壓高vihdvdd - 0.4v輸入邏輯高電流iih 10ua圖片拒絕選擇電壓frf=433mhz,virsel=vdd5vdd5 - 0.4vfrf=375mhz,virsel=vdd5/21.1 vdd5 - 1.0frf=315mhz,virsel=0v 0.4

28、dataout輸出電壓低volisink=10a 0.125vdataout輸出電壓高vohisource=10a dvdd - 0.125v表4、+5.0v的電源電壓操作參數(shù)符號條件最小 典型 最大單位電源電壓avdd，dvdd+5.0 v的標稱電源電壓4.5 5.0 5.5v供電電流iddvshdn= dvddfrf=315mhz 5.2 6.4 mafrf=433mhz 5.7 6.76關斷電源電流ishdnvshdn=0v,vxtalsel= 0vfrf=315mhz 3.7uafrf=433mhz 4.2 9.0輸入電壓低vil 0.4v輸入電壓高vihdvdd- 0.4v輸入邏輯高

29、電流iih 15ua圖片拒絕選擇電壓frf=433mhz,virsel=vdd5vdd5 - 0.4vfrf=375mhz,virsel=vdd5/21.1 vdd5 -1.5frf=315mhz,virsel=0v 0.4dataout輸出電壓低volisink=10a 0.125vdataout輸出電壓高vohisource=10a dvdd -0.125v4. max7033應用電路設計 4.1 max7033接收器的sch電路原理圖設計 max7033接收器的電路原理圖設計首先要考慮元件值的選擇，以及電路各部分的工作原理，然后根據(jù)典型應用設計做出sch電路原理圖如圖8： 圖8、max7

30、033接收器的sch圖max7033典型應用電路的主要元器件值如表1示。表1、典型應用電路的元件值元件frf值 =433mhzfrf值 =315mhz描述l156nh120nhtoko ll 1608-fhl215nh15nhlqp11al315nh27nhlqp11ac1100pf100pf5%c2 2pf 4pf0.1pfc3100pf100pf5%c4100pf100pf5%c51500pf1500pf10%c6220pf220pf5%c7470pf470pf5%c80.47uf0.47uf20%c9220pf220pf10%c100.01uf0.01uf20%c110.01uf0.01

31、uf20%c1215pf15pf取決于xtalc1315pf15pf取決于xtalr15.1k5.1k5%x16.5984mhz4.7547mhzx210.7mhz陶瓷過濾器10.7mhz陶瓷過濾器sfecv10.7系列 4.2 max7033接收器的pcb原理圖設計恰當設計的pc板是一個重要組成部分任何rf /微波電路。在高頻率輸入和輸出，使用受控阻抗線，并保持他們盡可能短，以盡量減少損失和輻射。在高頻率，跟蹤上的長度為了/10或更長的行為作為天線。為了/10或更長的行為作為天線。保持走線短，還可以減少寄生電感。一般來說，一臺pc電路板跡線1英寸增加了大約20nh的寄生電感。寄生電感可以有一個戲劇性效果的有效電感被動元件。例如，一個0.5英寸的跟蹤連接100nh的電感器增加了一個額外的10nh的電感或10。 為了減少寄生電感，使用更廣泛的痕跡和堅實地面或電源平面以下