基于SoC發(fā)射器的簡化RF遙控器設計

圖3：Si4010電池壽命計算實例

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

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

　　所有遙控器設計的最重要考慮因素之一，是最大限度地減小系統(tǒng)設計成本，這受到除元件成本外許多因素的影響，包括勞動力成本、庫存、測試和制造產量。到目前為止，市場上占主導地位的低成本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)射器的簡化原理圖

　　這種設計的拓撲結構被廣泛接受，主要是因為其低成本和簡單。SAW設備與Colpitts振蕩器結構中的晶體管Q1產生共振形成載波頻率，晶體管Q2提供輸出功率放大和穩(wěn)定運行所需的隔離功能。來自MCU的數(shù)據(jù)直接應用于SAW諧振器，形成OOK調制信號，來自MCU的GPIO6提供電壓(VCC)到基于SAW的發(fā)射器。整個解決方案使用24個外部元件，包括MCU、一個旁路電容、為MCU提供時鐘的石英晶體，帶板內天線的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)。傳統(tǒng)上，這已經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，如勞動力成本、庫存和測試等費用，并降低了產量。

　　雖然基于SAW的發(fā)射器被廣泛應用于遙控器(由于其較低的元件成本)，但是舊有技術有許多缺點。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：載波頻率精度低、單頻操作、僅支持OOK調制、性能穩(wěn)定性差、對器件容差敏感、產量低。

與此相反，Si4010發(fā)射器是一款完整的SoC遙控器IC?；趯＠夹g的Si500硅振蕩器，其專利的無晶體架構在商業(yè)溫度范圍內可獲得±150ppm的載波頻率精度，在工業(yè)溫度范圍內則該數(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)頻率范圍內工作，并且包括最大輸出功率高達+10dBm的可編程PA，自動天線調諧和為滿足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為進行快速處理而進行了指令優(yōu)化，具有512B內部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)還少的待機電流以及觸摸喚醒操作，使得Si4010成為紐扣電池應用的理想選擇。圖5是Si4010 SoC 發(fā)射器框圖。

圖5：Si4010框圖

　　圖6是一個使用Si4010的遙控器原理圖，帶有