通信原理课程设计基于TDA5100 FSKASK发射器的设计.doc

1、 南华大学通 信 原 理 课 程 设 计 题目：基于TDA5100 FSK/ASK 发射器 指导老师：李圣 班 级：电子信息01班 姓 名：滕杨 学 号：20109470106 绪论TDA5100是infiineon公司推出的单片ASK/FSK发射器，芯片内集成有晶体振荡器.压控振荡器.相位检波器.分频器.功率放大器等电路；频率范围为868-870MHz和433-435MHz。电源电压为2.1-4V，电流小于7mA，提供低功耗模式，可选择石英晶体振荡器为微控制器提供可编程的分频时钟输出。可用于无健进入系统.遥控系统.通信系统和安防等系统中。 目录 1.芯片简介 .1 1.1 芯片说明.1 1.

2、2 芯片参数.12.引脚功能描述.1 引脚定义和功能.23.内部结构与工作原理.6 1、内部结构.6 2.工作原理.6 2.1晶体振荡器.7 2.2功率放大.7 2.3低功耗检测.8 2.4功率模式.8（1）掉电模式.8（2）锁相环.8（3）传输模式.9（4）功率模式控制.10 2.5 ASK和FKS调制.114. 电路原理图和PCB图.11 原理图 .11 PCB图.125.心得体会.126.参考献.13一 芯片简介 1.芯片说明 TDA5100A是一种单芯片ASK为315兆赫频段发射。该IC提供了高集成度，只需少量的外部元件。该器件包含一个完全集成的PLL合成器和一个高效率的功率放大器来驱

3、动环形天线。一个特殊的电路设计和独特的功放设计用来保存当前的消费，因此，以节省电池生活。此外像省电模式，低功率检测和分裂的时钟输出功能的实现TDA 5100已经实施了25GHz的硅双极工艺（西门子法“B6HF”）。它支持高达100KB / s，使用ASK和高达40KB / s，使用FSKdigital调制数据速率所有低功率器件（LPD）的无线应用。基本结构是一个带有完全集成的片上VCO的频率在PLL频率在869MHz范围的合成器电路。这个频率被划分为基于13.5MHz参考频率的64等分，或分为基于一个6.8MHz参考频率的128等分。功率放大器工作在869MHz时是驱动的一个操作隔离驱动的VC

4、O。在434MHz的运行时是通过先除以两个VCO的频率。功率放大器是一个C类配置。它经过提供高功率效率。无论是通过调制在FSK调制应用的参考振荡器频率或通过调制载波幅度在ASK应用中使用数字输出电源控制引脚 2.芯片参数 频率选择范围：433-435 MHz and 868-870 MHz 完整压控振荡器和锁相环合成器 高效功率放大器 输出电压 ：+4dBm (434MHz), +1dBm (869MHz) 供应电压范围：2.1 V - 4.0 V 最小供应电流：IS=6.9mA 最快上升时间：1ms二 引脚功能描述引脚定义和功能引脚标号符号接口示意图1PDWN接口SchematicDisab

5、le针发射电路。 PDWN 1.5V发射器可以访问所有功能。 PDWN输入将被拉升由40A通过设置FSKDTA或ASKDTA内部逻辑高状态。2LPD此引脚提供输出指示电源电压VS低压状态。 VS 1.5V或开放使PA。 ASKDTA 0.5V禁用PA7FSKDTA数字频率调制可以传授给XO这个引脚。根据不同的参考VCO振荡频率。 FSKDTA 1.5V或开放将设置FSKOUT切换到高阻抗状态。8CLKOUT输出提供一个外部设备。一个外部上拉电阻，必须按照对外部设备的驱动需求增加。一个3.39MHz的时钟频率可以选定在CLKDIV输入，PIN9逻辑低。逻辑高或在CLKDIV输入一个开放将导致一个

6、847.5kHz CLKOUT的频率。9CLKDIV该引脚用于选择所需的CLKOUT时钟分频信号。逻辑低CLKDIV 1.5V或公开选择847.5kHz输出信号。10COSC该引脚连接到参考振荡器电路。参考振荡器配置的负阻抗转换器的类型。它提出了一系列一个在COSC引脚电感负电阻11FSKOUT该引脚是由在7脚FSKDTA信号激活开关。该开关是关闭的逻辑在FSKDTA脚低。它是开放的逻辑高或在FSKDTA输入打开。 FSKOUT将切换额外电容与参考晶体拉网由在设计FSK发送器的输出频率频移量的晶体产生的频率12FSKGND为FSK调制输出FSKOUT的接地。13PAGND为功率放大器的接地。所

7、有功率放大器的RF接地线应连接到该管脚。14PAOUT射频发射器输出引脚。直流路径VS必须由天线匹配网络提供。15FSEL该引脚用于选择所需的发射频率。 FSEL 1.5V或开路就会转换成发射器的869MHz模式。16CSEL该引脚设置为逻辑低（CSEL 1.5V或开路）使用13.5MHz参考频率三内部结构与工作原理内部结构 工作原理 TDA1脚是发射电路使能控制端当PDWN0.7V时关闭所有发射器功能。通过ASKDAT端把数字调幅信号加到功率放大器（PA）或者通过FSDAT把数字调频信号加到加到晶体振荡器电路。VCO根据基准振荡器的频率跟着变化，当FSKDAT1.5V或者开路时将设置FSKO

8、UT开关到高阻状态，CLKOU为时钟输出的端，当CLKDIV输入逻辑低电平时CLKOUT的输出频率为3.9HZ,当CLKDIV输入逻辑高电平或者开路时，CLKOUT输出的时钟频率为847.5HZ 4.1 PLL合成该锁相环频率合成器构成的电压控制振荡器（压控振荡器） ，异步分频器链，相位检测器，电荷泵和一个环路滤波器。这是全面实施芯片。调谐电路的压控振荡器构成- 荷兰螺旋电感和变容二极管是对芯片。因此，没有任何外部元件是必要的。压控振荡器是630兆赫。振荡器的信号是向合成分压器链和功率放大器。整体分工的比例，异步除法链是64 。第一阶段探测器是一个IV型钯与电荷泵。无源环路滤波器是实现了芯片。

9、在所有315 MHz的申请， CSEL引脚没有连接（逻辑高） 。4.2晶体振荡器晶体振荡器的运作，在9.84兆赫。频率615 kHz或2.46 兆赫，可在时钟输出CLKOUT（引脚8 ） ，以推动时钟输入一个微控制器。 频率CLKOUT （引脚8 ）是控制信号CLKDIV （引脚9 ）CLKDIV （引脚9 ）CLKOUT频率低2.46MHZ打开615MHZ1 ）低：电压引脚 0.2 v 2 ）开放：开放的引脚实现FSK信号的传输，振荡器的频率，可以由一个失谐固定数额由开关1外部电容通过FSKDTA （引脚11 ） 。 条件开关控制信号FSKDTA（引脚7 ） 。 FSKDTA （引脚7 ）的

10、FSK开关FSKDTA（pin7）FSK开关低封闭开，高打开1 ）低：电压引脚 1.5伏特4.3功率放大器在315兆赫，功率放大器是压控振荡器的频率除以2 。功率放大器直接从电压控制振荡器。这是控制FSEL （引脚15 ）所述，在见下表。这是不推荐用于这个频率范围内。 FSEL（引脚15）辐射频段低315MHZ打开630MHZ（不推荐）1 ）低：电压引脚 0.5 v 2 ）开放：开放的引脚由信号ASKDTA（引脚6 ）可控制功率放大器可以打开和关闭。ASKDTA（引脚6）功率放大器低关开放，高开1 ）低：电压引脚 1.5伏特功率放大器已开放集电极输出PAOUT （引脚14 ）和需要一个外部上拉

11、式线圈提供偏转。线圈是部分的调整和立法会匹配电路，以获得最佳的性能与外部环天线。为了达到最佳的功率放大器效率，高频率的电压摆动在PAOUT （引脚14 ）应两次供电压。4.4低功耗检测电力供应的电压受到由一个低功率检测器控制。当供电电压下降到低于2.15V，输出lpd的密码（ 引脚 2 ）切换到低电平。小型mize的外部元件，一个内部上拉电流40 A的高电平，在供电电压以上的2.15V输出lpd的密码（ 引脚 2 ）可以连接到ASKDTA（引脚6 ）关掉低功率检测器使电压下降到低于2.15 V或可以正常工作。控制微控制器停止传输后，目前的数据包。4.5功率模式该IC提供了三个功率模式，掉电模式

12、下，锁相环使模式和传输模式。 4.5.1掉电模式在掉电模式完整的芯片是关掉。 目前的消费少于100na 。 4.5.2锁相环使模式在锁相环，使模式锁相环是开着的，但功率放大器关掉，以避免不必要的权力辐射在时间锁相环需要解决。之后，对时间的锁相环主要取决于之交对的时间晶体振荡器及小于1毫秒时，指定的晶体是用来目前常用的是4毫安。 4.5.3传输模式在传输模式锁相环是开着的，以及功率放大器打开了太多。 当前消费的IC是典型的十三毫安当使用一个适当的跨形成网络在paout 。4.5.4功率模式控制该偏置电路供电，直至通过电压V 1.5伏特在引脚PDWN （引脚1 ） 当偏置电路供电，管脚ASKDTA

13、和FSKDTA是停在内部。 迫使电压管脚低于内部设定状态。 另外，如果电压在ASKDTA或FSKDTA高，PDWN引脚是停在内部通过一个电流源。在这种情况下，没必要连接PDWN引脚。原则示意图的权力模式控制电路是表现在图4-5 图4-5功率模式控制电路下表表示如何进入不同的功率模式PDWNFSKDTAASKDTA模式低低，开低，开掉电打开低低高低，开，高低PLL频率打开高低高低，开，高开，高高传输打开高开，高打开低，开，高高1 ）低：电压引脚为0.7 V （PDWN ）电压引脚 1.5V其他的组合控制引脚PDWN ， FSKDTA和ASKDTA不建议。4.6建议ASK和FSK调制ASK调制使用

14、FSKDTA和ASKDTA ， PDWN没有连接数字调制FSK调制使用FSKDTA和ASKDTA ，PDWN没有连接FSK调制其他要求调制， FSKDTA未连接。替代要求调制另外的FSK调制替代的FSK调制 四.电路原理图和PCB图 原理图 PCB图 五心得体会 经过两周的课程设计，留给我印象最深的是要完成一个成功的设计，必须要有耐心，要有坚持的毅力。作为一名电子专业的学生，设计是我们将来必须的技能。这次课程设计恰恰给我提供了一个应用自己所学知识的机会，既巩固了从前学过的许多电子技术基础理论知识，又让我的实际技能和动手能力得到了很大的提高，而且我感觉自己对问题的分析能力也得到了提高，特别提高了

15、我的专业英语水平，通过对英文材料的翻译，培养了我处事的耐心和毅力。在整个课程设计过程中，花费时间最多的是对英文资料的翻译和论文的最后整理。通过去图书馆和上网，我收集了许多相关的资料和方案，但是大多数的资料还是英文的，因此需要大量的翻译工作。同时，在对多种方案的选择中，我仔细比较分析其原理以及可行的原因，最后还是凭借自己的耐心分析比较，发现并对其中的不足进行适当的修改和弥补，最后终于得到最优的设计。设计过程中，我深刻地体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间设计出来的东西还是需要重做，那时心中未免有点灰心，于是我就静下心来，查找原因，解决困难。设计思路是实施操作的扎

16、实基石。一个良好的设计思路是电路的生命，宁愿在思路设计上多花上50的时间，前期的制作给后期的制作带来了很大的方便，可以节省许多时间。同时，在制作过程中马虎不得，粗心不得，特别是电子类的设计制作更应该如此。一步一步来，绝对不可囫囵吞枣，不可贪图方便。灵活的利用书本上的知识，万变不离其中，扎实地掌握核心的方法，做到活用巧用。通过这次设计，我了解了TDA5100芯片的结构以及各引脚功能，并运用它实现无线数据发射机，掌握了无线数据发射机的内部结构及工作原理。另外还接触到一些新鲜的概念，丰富了我的专业知识。总体来说，这次的设计制作还是比较成功的，丰富了我的设计经验，只是遗憾没能做出实物。让我获益匪浅。同

17、时我还开始觉得摸索该如何设计电路并使之实现所需功能的过程是非常有趣的，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。从找资料到对芯片的分析再到整个实际电路的成型，对我所学的知识是一个很好的检验。在让我体会到了设计电路的艰辛、设计思路的重要性同时更让我体会到成功的喜悦和快乐。这已是学生第二次做课程设计，相信还是有许多的不足之处，请老师能够批评指正。六参考文献 .黄智伟射频集成电路芯片原理与应用电路设计M.北京：电子工业出版社 2004年3月 2. 黄智伟无线发射与接收电路设计M.北京：北京航空航天大学出版社2004年5月3.张肃文.高频电子线路第四版（高等教育出版社）2004.11月 4.王慕坤，刘文贵.通信原理（哈尔滨工业大学出版社）2007年1月