基于SoC發(fā)射器的簡(jiǎn)化RF遙控器設(shè)計(jì)

圖3：Si4010電池壽命計(jì)算實(shí)例

　　在傳輸期間，輸出功率為+10dBm時(shí)，Si4010在OOK調(diào)制模式下耗電14.2mA或在FSK調(diào)制模式下耗電19.8mA。如果我們假設(shè)如下情形：1kBaud數(shù)據(jù)傳輸率、曼徹斯特編碼、每數(shù)據(jù)包100bit、每次按鍵重復(fù)發(fā)送3次，則我們得到如下結(jié)論：在每天50次按鍵、連續(xù)5年操作條件下，OOK調(diào)制模式下僅消耗220mAH CR2032電池電量的52%；FSK調(diào)制模式下消耗電池電量的71%。

　　雖然這個(gè)例子沒有包括電池的漏電情況，但它確實(shí)說明了Si4010發(fā)射功耗低的特性和低待機(jī)電流的重要性。Si4010發(fā)射器的超低待機(jī)電流比許多現(xiàn)存解決方案低一個(gè)數(shù)量級(jí)，對(duì)于延長(zhǎng)遙控器電池壽命來說這一區(qū)別點(diǎn)非常重要。

　　所有遙控器設(shè)計(jì)的最重要考慮因素之一，是最大限度地減小系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本，這受到除元件成本外許多因素的影響，包括勞動(dòng)力成本、庫存、測(cè)試和制造產(chǎn)量。到目前為止，市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位的低成本RF遙控器解決方案是使用MCU和基于表面聲波(SAW)的RF發(fā)射器，如圖4所示。

圖4：基于SAW遙控發(fā)射器的簡(jiǎn)化原理圖

　　這種設(shè)計(jì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)被廣泛接受，主要是因?yàn)槠涞统杀竞秃?jiǎn)單。SAW設(shè)備與Colpitts振蕩器結(jié)構(gòu)中的晶體管Q1產(chǎn)生共振形成載波頻率，晶體管Q2提供輸出功率放大和穩(wěn)定運(yùn)行所需的隔離功能。來自MCU的數(shù)據(jù)直接應(yīng)用于SAW諧振器，形成OOK調(diào)制信號(hào)，來自MCU的GPIO6提供電壓(VCC)到基于SAW的發(fā)射器。整個(gè)解決方案使用24個(gè)外部元件，包括MCU、一個(gè)旁路電容、為MCU提供時(shí)鐘的石英晶體，帶板內(nèi)天線的PCB板和電容器。RF組件成本(不包括PCB、MCU和旁路電容)是$0.77(10萬數(shù)量級(jí))。傳統(tǒng)上，這已經(jīng)成為最低元件成本的可靠射頻傳輸解決方案。從系統(tǒng)成本的角度來看，較多的BOM數(shù)量增加了其他成本，如勞動(dòng)力成本、庫存和測(cè)試等費(fèi)用，并降低了產(chǎn)量。

　　雖然基于SAW的發(fā)射器被廣泛應(yīng)用于遙控器(由于其較低的元件成本)，但是舊有技術(shù)有許多缺點(diǎn)。除了大量RF組件所帶來的較高系統(tǒng)成本外，基于SAW的發(fā)射器還有如下缺點(diǎn)：載波頻率精度低、單頻操作、僅支持OOK調(diào)制、性能穩(wěn)定性差、對(duì)器件容差敏感、產(chǎn)量低。

與此相反，Si4010發(fā)射器是一款完整的SoC遙控器IC?；趯＠夹g(shù)的Si500硅振蕩器，其專利的無晶體架構(gòu)在商業(yè)溫度范圍內(nèi)可獲得±150ppm的載波頻率精度，在工業(yè)溫度范圍內(nèi)則該數(shù)據(jù)為±250ppm，是傳統(tǒng)基于SAW的低成本發(fā)射器(無外部晶體)頻率精度的2倍。Si4010可在27-960MHz的連續(xù)頻率范圍內(nèi)工作，并且包括最大輸出功率高達(dá)+10dBm的可編程PA，自動(dòng)天線調(diào)諧和為滿足FCC、ETSI和ARIB無線電頻率法規(guī)要求的PA邊沿速率控制。嵌入式8051 MCU為進(jìn)行快速處理而進(jìn)行了指令優(yōu)化，具有512B內(nèi)部RAM、4kB RAM，8kB OTP NVM、128b EEPORM, 12kB 函數(shù)庫ROM和硬件加速的128b AES加密邏輯。1.8-3.6V供電范圍、比超低功耗(10nA)還少的待機(jī)電流以及觸摸喚醒操作，使得Si4010成為紐扣電池應(yīng)用的理想選擇。圖5是Si4010 SoC 發(fā)射器框圖。

圖5：Si4010框圖

　　圖6是一個(gè)使用Si4010的遙控器原理圖，帶有