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1、 通信原理课程设计设计题目：基于 TR3001 的无线发射与接收系统设计专 业： 船本 09 通信 01 班学生姓名: 学 号: 起迄日期: 2011 年 12 月 19 日 2011 年 12 月 30 日 指导教师: 教研室主任： 2 / 24目录1.TR30001 芯片介绍41.1 主要特点1.2 主要性能指标2.TR3001 内部结构和工作原理 52.1 TR3001 芯片各引脚功能介绍2.2 内部结构各个元件及电路的简单介绍3.应用电路设计原理图及 PCB 图164.心得体会205.参考文献20 3 / 24基于 TR3001 的无线发射与接收系统设计摘要：TR3001 是 RF M
2、onolithies 公司推出的单片 OOK/ASK 收发器芯片。文中主要介绍 TR3001 内容结构及工作原理，主要性能，引脚功能，以及芯片构成,内部结构中各元件的简单介绍,OOK 和 ASK 两种收发电路构成。它非常适合高稳定、小尺寸、低功耗、低价格的短距离无线数据通信和无线控制应用 。关键词：TR3001，收发器， OOK/ASKAbstract: TR3001 is a single-chip of RF Monolithies company introduced OOK/ASK transceiver chip 。 This paper introduces the TR3001s
3、 content structure and working principle, the main performance, pin function, and chip composition, a brief description of each component of internal structure。 OOK and ASK two kinds of transceiver circuit。 It is ideal for high stability, small size, low power, low-cost short-range wireless data com
4、munications and wireless control applications。Keyword: TR3001, transceiver, OOK/ASK 4 / 241.TR3001 芯片介绍TR3001 是 RF Monolithies 公司推出的单片 OOK/ASK 收发器芯片。主要技术特点如下：工作频率为 315.00 MHz；可接收和发射数字 OOK/ASK 信号； OOK数据传输速率可达 l9.2 Kb/s； ASK 数据传输速率可达 ll5.2 Kb/s；接收灵敏度为-l00 dBm；电源电压为 2.73.5 V；接收模式工作电流为 l.8 mA；发射模式输出功率为
5、l.25 mW；睡眠模式电流为 5A；直作温度为-40+85。它非常适合高稳定、小尺寸、低功耗、低价格的短距离无线数据通信和无线控制应用。1.1 主要特点可接收和发射数字 OOK/ASK 信号。工作频率为 315.00 MHz。采用 SM-20 脚封装。适用于短距离无线数据通信和无线控制系统。1.2 主要性能指标TR3001 的主要性指标如表所示：参数 最小值 典型值 最大值 单位工作频率 314.80 315.20 MHZ调制类型 OOK/ASK数据速率OOKASK19.2115.2Kb/sKb/s接收器性能接收灵敏度抑制 30MHZ输入电流（3V）-851.855 -1004.5dBmdB
6、mA发射器性能输出功率输入电流（3V）OOK 导通、关断时间ASK 输出上升/下降时间1.251512/61.1/1.1mWmAusus发射到接收开关时间 20接收到发射开关时间 12电源电压 2.7 3.5睡眠模式电流消耗 5 5 / 24工作温度 -402.TR3001 内部结构和工作原理2.1.TR3001 芯片各引脚功能介绍 6 / 24引脚号 引脚 功能1 GND1 射频地。GND2 与 GND3 用的短的，低阻抗的导线相连到 GND1。2 VCC1 发射机输出放大器和接收机基带电路电源。通过 RF 铁体磁芯与电源相连，端连接一个旁路电容。3 AGCCAP这个引脚端控制 AGC 复位
7、操作。连接 AGC 复位端电容到地设置 AGC 的最小控制时间，电容使用误差在 10%范围的陶瓷电容器。电容是为了防止 AGC“颤动”设置记为 CAGC，其值为 tAGC值的 19.1 倍，其单位为pF。C AGC值可以使抑制时间控制在 TAGC 2.65TAGC之间，取决于工作电压和温度等因素，AGC 抵制时间地远大于峰值检波器时间 。但 是 AGC 抵制时间不应太长，否则 AGC 遇到噪声和干扰信号时接收机回到最高灵敏度会很慢。当用至少 30us 的数据脉冲进行 OOK 调制时，AGC 的使用有选择性。AGC 的操作可由连接 AGCCAP 至VCC 脚而停止工作。激活和停止 AGC 操作则
8、需要少于30us 数据脉冲的 ASK 调制。如用一个 150K 接地电阻取代此电容，AGC 将停止工作。AGC 操作需峰值滤波器起作用。在接收机的低功耗和发射模式，峰值滤波器电容会进行放电。4 PKDET峰值检波器电容。此处应使 用误差在 10%范围内的陶瓷电容 器。这个接地电容以 1：1000 的速率 设置峰值检波器冲击和衰减时间。在大多数应用中，这些时间常量应与基带时间常量一致。给定一个基带电容CBBO，峰值检波器电容值为：CPKD=0.33CBBO(pF)时间常量随电源电压、温度等因素的变化在 tPKA tPKA之间变化。电容由 200K 的阻抗充电，通过 200K 的负载放电。峰值检波
9、器驱动数据峰值限制器和 AGC 放功能。AGC 的抵制时间 在 AGC 电容作用下可以大于峰值滤波器的衰减时间。在低数据速率和 OOK 调制，可以选择数据峰值限制器和 AGC。PKDET 和 THLD2 可以不连接，AGCCAP 脚接至 VCC 脚以减小外部元件的数量。峰值滤波器电容在接收机低功耗(睡眠状态)和发射模式是放电的。基带输出。使用陶瓷电容器接在 BBOUT 与 CMPIN 间，这个引脚通过一个为内部数据限制器工 作的耦合电容CBBO来驱动 CMPIN。时间常量 tBBC值为 CBBO值的 0.064 7 / 245 BBOUT倍，其单位为 us。 时间常量随电源电压、温度等参数的变
10、化而在 tBBC 1.8tBBC之间变化。在最大信号脉冲宽度 SPmax内，一般的标准是在电压下降不超过 20%时设置时间常量。由此有 Cbbo值为 SPmax 值的 70 倍，其单位为 PF。此管脚的输出能驱动一个外部数据处理器，输出阻抗为 1K。当接收机 RF 放大器工作占空比为 50%时，BBOUT 信号变化为 10MV/dB，峰值电压超过 685MV。占空比降低，信号变化和峰值电压也会相应减小。BBOUT信号电压值为 1.1V， （受电源电压。温度等因素影响）用耦合电容与外部负载相连。并联的负载阻抗范围为50-500K 时其并联的电容不应大于 10PF。当一个外部数据处理器用于 AGC
11、 时，BBOUT 必须用串联电容与外部数据处理器和 CMPIN 耦合。AGC 的复位功能是由CMPIN 信号驱动的。当收发机在低功耗（睡眠）或发射模式，输出阻抗将会很高以维持耦合电容电压。6 CMPIN 内部数据限制器输入。输入阻抗为 70-100K，由 BBOUT输出信号通过一个耦合电容驱动。7 RXDATA接收芯片数据输出。可驱动一个 10PF 电容和一个500K 电阻的并联负载。此管脚峰值电流随接收机低通滤波器截止频率增加而增加。在睡眠或发送模式。管脚成高阻态。此管脚在高阻态时，可用一个 1000K 的上拉电阻或下拉电阻确定逻辑电平。如果使用上拉电阻，电源应不高于 VCC 脚电压 200
12、mV。8 TXMOD发射机调制输入。在管脚内部有一类似于一只二极管和一小电阻的串联结构。发射机的 RF 输出电压与此管脚的电流成比例。发射机输出电压峰值用一个串联电阻调节，电阻误差范围在 5%以内，最大饱和输出功率需 300uA 输入电流，在 ASK 模式，当此管脚的调制输入电流小于 10uA 时，有最小输出功率在 OOK 模式，当发射机振荡器停振时，输入信号应小于 220mV。在 3V电源电压下，发射机输出功率峰值 P0约主电流 ITMX值的平方的 24 倍，单位为 mW。在 OOK 模式，此引脚通常由一逻辑电平数据输入驱动。实际应用中，对于30uS 或更长的脉冲使用的是 OOK 调制。在
13、ASK 模式，此引脚接收的是模拟调制信号。在实际应用中，ASK调制脉冲宽度为 8.7uS 或更长，在低功耗和接收模式，此引脚电阻驱动必须很低。 8 / 249 LPFADJ如接收机低通滤波器带宽调节。用接地电阻 RLPF调节接收机低通滤波器带宽,它的范围为 820-320K,可使3dB 带宽滤波器的频带 fLPF为 4.5KHZ 1.8MHZ,其阻值为值的 1 倒数的 1445 倍,单位为 K 阻值误差为5%,在电源电压。温度等因素变化时,滤波器频带范围应为 fLPF1.3 fLPF-,滤波器还提供一个 3 级 0.05 度等效响应。RXDATA 输出电流值随滤波器带宽成比例变化。10 GND
14、2 芯片地。应与 GND1 以短的、低阻抗的导线连接。11 RREF外接基准电阻,此管脚与地间应接一个阻值为 100K 的基准电阻,误差范围为1%,为维持电流源的稳定,使地。VCC 管脚与此节点间的总电容低于 5PF 是很重要的,如果 THLD1 或 THLD2 通过一个阻值小于 1.5K 的电阻与RREF 相连,此节点的电容加上 RREF 节点电容不应大于5PF。12 THLD2数据限制器量阈值调节。阈值由一个与 RREF 相连的电阻设置,电阻阻值范围为 0200K。在峰值检波器电压为0120mV 时,电阻值增加,阈值减小。在大多数情况下阈值设置在低于峰值 6dB 处或 RF 放大器占空比为
15、 50%时低于 60mV。THLD2 电阻值为阈值电压值的 1.67 倍,其单位为 K,阻值误差在1%范围。将此脚悬空将使峰值限制器不能工作。13 THLD1数据限制器具阈值调节。此管脚通过一个接至 RREF 的电阻 RTH1设置标准数据限制器 DS1 的阈值,阈值随着电阻值的增加而增加。直接将此管脚接至 RREF,阈值为0。如果 THLD2 未被使用,电阻值为 0-100K,THLD1 电压范围 0-90mV。如果 THLD2 被使用,电阻值为 0-200K,THLD1 电压范围为 0-90mV。RTH1 的阻值大小为阈值电压的 2.22 倍,阻值误差为1%。注意:DS1 的非 0 阈值需要 AGC 工作。14 PRATE脉冲上下沿设置,电阻 RPR 接地。TPR1 能用 51-200K的电阻设置在 0.1-5uS 的范围。RPR 的阻值大小为 tPR1值的 404 倍,再加上 10.5K ,阻值误差范围为5%,当PWIDTH 通过 1MK 电阻接至 VCC 时 RF 放大器工作占空比为 50%,有利于以高数据速率工作。RFA1 周期TPRC 用一个阻值范围为 11-220K 的 PRATE 外接电阻设置在。1-1.1uS 的范围,RPR 阻值大小为 TPRC值的 198 9 / 24TR300 采用 SM-20L 封装。其封装引脚图如下。倍,再
