VHF/UHF無線發射芯片RF2516的原理與應用

ＲＦ２５１６是ＲＦ Ｍｉｃｒｏ Ｄｅｖｉｃｅ公司推出的一種單片ＡＭ／ＡＳＫ ＶＨＦ／ＵＨＦ發射芯片，可工作于１００ＭＨｚ～５００ＭＨｚ，并采用ＡＭ／ＡＳＫ調制方式。其片內集成了ＰＬＬ、ＶＣＯ和參考振蕩器。工作電壓為２．２５Ｖ～３．６Ｖ，可為５０Ω負載提供±１０ｄＢｍ的輸出功率。

ＲＦ２５１６可應用在３１５ ＭＨｚ～４３３ ＭＨｚ 的遠程無鑰匙接入系統、無線安全系統及其它遠程控制設備中。由于其片內集成了ＶＣＯ、鑒相器、預定標器和參考振蕩器,因此,只要外接一個晶體諧振器就可構成完整的鎖相環。ＲＦ２５１６除了具有標準的掉電模式外，還具有自動鎖相檢測功能。當ＰＬＬ失鎖時，發射輸出無效.

１　引腳功能

ＲＦ２５１６采用１６腳ＱＳＯＰ封裝形式。下面是其各引腳的功能說明：

腳１(ＯＳＣＢ):該腳直接和參考振蕩器三極管的基極相連。一個６８ｐＦ的電容接在該腳和引腳２間；

腳２(ＯＳＣＥ): 該腳直接和參考振蕩器三極管的發射極相連。一個３３ｐＦ的電容接在該腳和地之間；

腳３(ＰＤ):當該腳為低電平時，所有的電路關閉；當該腳為高電平時，電路正常工作；

腳４（ＧＮＤ）：ＴＸ ＯＵＴ放大器的接地端，應使引線盡量短并直接連接到地，以求最佳的工作性能；

腳５（ＴＸＯＵＴ）： 發射輸出端，該腳是集電極開路輸出端，需要接一個饋電電感與匹配電容，構成集電極諧振匹配電路?同時給放大器的集電極饋電;

腳６（ＧＮＤ１）：ＴＸ輸出緩沖放大器接地端；

腳７（ＶＣＣ１）：該腳給緩沖放大器提供偏置；

腳８（ＭＯＤ ＩＮ）：ＡＭ、數字調制信號通過該腳加給載波。一個外部電阻通過該腳給輸出放大器提供偏置，其電壓不能超過１．１Ｖ，過高的電壓可能損壞器件；

腳９（ＶＣＣ２）： 該腳用來給ＶＣＯ、晶體振蕩器、鑒相器提供直流偏置。中頻旁路電容應直接接在該腳和地之間；

腳１０（ＧＮＤ２）：數字ＰＬＬ接地端；

腳１１（ＶＲＥＦ Ｐ）：旁路偏置參考電壓引腳，旁路電容應選擇合適的大小以給參考晶體振蕩器濾波，旁路電容直接和該腳相連；

腳１２（ＲＥＳＮＴＲ－）：該腳用來給ＶＣＯ提供直流控制電壓，并調節ＶＣＯ的中心頻率；

腳１３（ＲＥＳＮＴＲ ＋）：和引腳１２相同；

腳１４（ ＬＯＯＰ ＦＬＴ）： 泵電路輸出端，從該腳到地的ＲＣ網絡用來設置ＰＬＬ帶寬；

腳１５（ＬＤ ＦＬＴ）：該腳用來設置鎖定檢測電路的門限，旁路電容用來和片內１ｋΩ電阻設置ＲＣ時間常數。這個信號用來控制ＭＯＤ ＩＮ電路。時間常數應是參考周期的１０倍；

腳１６（ＤＩＶ ＣＴＲＬ）：預置分頻器控制端，高電平選擇６４分頻，低電平選擇３２分頻。

２　內部結構

ＲＦ２５１６的內部結構如圖１所示。ＲＦ２５１６中的參考振蕩器是ＣＯＬＰＩＴＴＳ（考畢茲）型振蕩器（電容反饋式三點振蕩電路）。引腳１（ＯＳＣ Ｂ）和引腳２（ＯＳＣ Ｅ）通常與振蕩三極管相連。兩個電容的大小分別為６８ｐＦ和３３ｐＦ。ＣＯＬＰＩＴＴＳ型振蕩器具有高可靠性、相位噪聲合適等特性。

預定標器的作用是通過設置ＤＩＶ ＣＴＲＬ引腳上的邏輯電平將ＶＣＯ的輸出頻率６４分頻或３２分頻。高電平選擇６４分頻，低電平選擇３２分頻。分頻后的信號將反饋到鑒相器內與參考頻率進行比較。

    ＲＦ２５１６片內集成有鑒相器和電荷泵。鑒相器可將參考振蕩器和ＶＣＯ的相位進行比較。它的輸出一般與電荷泵相連。鑒相器是雙穩態觸發型數字鑒相器，也稱為數字鑒相／鑒頻器或數字三態比較器。其電路主要由兩個Ｄ觸發器組成，它們的輸出加到與非門。與非門的輸出與觸發器的復位端相連。 觸發器的輸出還和電荷泵相連。每個觸發器的輸出是一脈沖信號，它的頻率與觸發器的輸入信號頻率有關。當兩個觸發器的輸入相同時，其輸出被鎖頻鎖相。而當輸入不同時，觸發器將提供信號給電荷泵，并由電荷泵對環路濾波器充電、放電或進入高阻狀態，這也是三態數字比較器的來歷。這種鑒相器的主要優點是能夠糾正相位和頻率誤差。當已鎖相時，鑒相器可用相位誤差來糾正；當失鎖時，鑒相器用頻率誤差來糾正。這種鑒相器可以在任何條件下進入鎖相狀態。

器件中的電荷泵由兩個三極管組成，一個給環路濾波器充電，另一個給環路濾波器放電。它的輸入是鑒相器的觸發器輸出信號。因為有兩個Ｄ觸發器，所以有四種狀態。環路濾波器可對來自電荷泵的脈沖進行積分，以得到ＶＣＯ的控制電壓。

ＶＣＯ的輸出通過緩沖放大器加到預定標器電路，可選擇進行６４分頻或３２分頻位與參考振蕩器頻率進行比較。

發射放大器由驅動極和集電極開路的兩級放大電路組成?？稍冢常叮蛛妷鹤饔孟陆o５０Ω負載提供＋１０ｄＢｍ的輸出功率。

鎖相檢測電路和鑒相器的輸出相連，可在ＶＣＯ和參考振蕩器沒有鎖定時，控制鎖相檢測電路使發射電路不工作。

３　應用電路

圖２所示是ＲＦ２５１６工作于３１５ＭＨｚ的射頻發射電路。該電路工作時，音頻信號控制變容二極管Ｄ１的電容，該電容是晶體諧振回路的一個電容，可用于音頻信號對載波的直接調頻。圖２電路中，ＲＦ２５１６的引腳５接有５０Ω的微帶傳輸線，它只有阻性，而無感性。電容Ｃ３和電感Ｌ１構成的倒Ｌ型諧振匹配回路可諧振于３１５ＭＨｚ，并與無線輻射阻抗匹配。電阻Ｒ３和電容Ｃ４是電源的饋電回路。電阻Ｒ５和電容Ｃ７組成的ＲＣ網絡用來設置ＰＬＬ的帶寬。