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藍牙無線電調制解調器Siw1701原理與應用

時間：2023-02-21 00:07:06 電子通信論文我要投稿

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摘要：Siw1701無線電調制解調器是用來解決藍牙無線通信用的單片集成電路。芯片內部包含一個2.4GHz無線電收發器、GFSK調制解調器和數字控制功能電路。Siw1701可與Siw1750/1760鏈接控制或者其它微控制器組合，構成藍牙無線通信產品。

關鍵詞：藍牙調制解調器嵌入式無線收發器

1 SiW1701簡介

SiW1701無線電調制解調器是Silicon Wave's Odyssey公司推出的用來解決藍牙無線通信用的IC，頻率范圍2400～2800MHz，接收機靈敏度-80～85dBm，射頻輸出發射功率-4～+4dBm，睡眠模式電流消耗7～90μA。SiW1701完全符合藍牙1.1規格，適合2級或3級發射功率分類，或者有外部電路的一級功率分類。直接轉換的無線電結構與集成的VCO和頻率合成器只需要很少外部組件。集成的模擬/數字轉換電路轉換在無線電和GFSK調制解器之間I/O信號。完整的GFSK調制解調器包含數字調制器。信道時限校正和比特限制器。集成的0dBm發射激勵器（末級前置放大器），有8個輸出功率等級控制。通過數字接口可與藍牙控制器Ics直接接口。對功耗進行了優化設計，睡眠模式電流消耗7～90μA。工作溫度-40～+85℃。

圖1 SiW1701內部結構方框圖

SiW1701無線電解調器適合所有需要一個無線電連接的應用。它是應用了藍牙無線技術、低功率和高性價比的方案。可應用于手持移動電話及其附件、辦公電腦、筆記本電腦和打印機、PDAs（個人數字助理）、個人備忘記事本和移媒體設備、數字相機和游戲手柄，遙控車鎖等。

2 SiW1701內部結構與工作原理

SiW1701采用MLF-48封裝，內部結解調器內，為了轉換到一個外部設備，使用數據檢測和定時恢復回路來轉換數據。發射進程控制恰好以相反的順序進行。數據控制功能和一個編程接口，允許無線電調制解調器控制和一個柔性的接口一起，連接到外置藍牙鏈接控制器芯片上。為了有效地進行功率控制，此無線電的每個部分都可在不用時被關閉。主時鐘基準和低功率時鐘用來提供時鐘信號到外部設備和SiW1701。發射的信號是被GFSK調制過的數據，在芯片產生一個+4dBm的無線電輸出，并允許提供給外置放大器一個功率控制信號。

（1）無線電接口

無線電接口允許通過一個外部線路與發射和接收藍牙無線電信號的天線連接；可以使用外部發射/接收轉換和功率放大器的控制信號；需要外部阻抗匹配和不平衡變壓器回路完成接到天線的接口。信號描述如表1所列。

表1 信號描述

引腳名稱

說明

4 RF_OU 發射器射頻輸出 3 RF_IN 射頻輸入到接收器 7 IDAC 外部功率放大器的功率控制，此輸出提供個可變的電流源，可用來控制外部功率放大器 33 TX-RX-SWTTCH 輸出信號指示無線電的電流等級。極性可以編程。默認設置：高電平時不射模式，低電平時發射模式

（2）調制解調器接口

調制解調器接口在SiW1701和外部控制器IC之間傳輸藍牙數據。SiW1701上的可編程接口可以被設置成多種操作模式。接口的編程是通過內置寄存器實現的。調制調解器接口信號說明如表2所列。

（3）時鐘信號

32MHz時鐘用來作為射頻電路的基準，也為大部分內部數字電路提供時鐘信號和為外部處理器提供定時信號，說明如表3所列。

表2 調制調解器接口信號說明

引腳名稱方向

說明

23 TX_DATA I 發射數據 24 RX_TX_DATA I/O 接收數據或進發射數據（當設置為雙向I/O時） 22 CD_TXEN I/O 具有載波檢波和發射啟動雙重功能。此雙向信號可以通過內置寄存器激活。在發射期間，此引腳可以用來作為一個輸入信號指示正確的發射數據（TXEN）；在接收期間，此引腳可以用來作為輸出信號指示載波檢波（CD） 28 RX_CLK O 接收時鐘輸出，為藍牙分組數據恢復時的1MHz定時。可按需要禁止輸出 20 ENABLE_RM I 使能SiW170lg工作 21 HOP_STRB I 由鏈路控制器產生的俁，用來指示TX或RX上升沿的開始 27 BB_CLK O 時鐘輸出，輸出到基帶回路。時鐘頻率可編程為32MHz輸入時鐘的1/1、1/2、1/3或1/4 32 REXET_N I 僅用于數字電路復位。狀態機構和內置寄存器復位到默認狀態。此信號應具有10μs的最小脈沖寬度。注意：當RESET_RM被激活時，BB_CLK將被禁止 17 PROTOCOL I 設置接口協議，“0”標準模式

表3時鐘信號

引腳名稱方向

說明

1 XTAL-P/CLK I 系統時鐘晶體振蕩器正輸入或者基準時鐘輸入 48 XTAL-N I 系統時鐘晶體振蕩器負輸入，或者基準時鐘輸入時，此引腳端不連接 27 BB_CLK O 時鐘輸出，輸出到基帶電路。可以提供4個時鐘頻率：12、13、16、32MHz

（4）串行編程接口

通過串行編程接口（SPI）來訪問SiW1701IC的內部寄存器。SPI是一個可以由時鐘控制加速到4MHz的同步串行接口。SPI通信使用4種信號，見表4所列。

表4 SPI可編程接口

引腳名稱方向

說明

26 SPI_RXD I SPI接收端口，寫/輸入 30 SPI_TXD O SPI發射端口，讀/輸出 31 SPI_CLK I SPI總線的同步數據發射使用的時鐘輸入 29 SPI_SS I 從屬選擇輸入。選擇SiW1502IC作為一個發射的目標

（5）其它I/O

表5中的引腳由無線電調制解調器的各種模擬和數據電路使用。

表5 其它I/O

引腳名稱方向描述 41 VREFP_CAP I 內置A/D轉換器基準電壓的退耦電容。建議值=100nF 42 VREFM_CAP I 內置A/D轉換器基準電壓的退耦電容。建議值=100nF 43 VC_CAP I 內置A/D轉換所依據的電壓的退耦電容。建議值=100nF 44 VTUNE I VCO調諧控制輸入 16 CHRG_PUMP I PLL充電泵輸出，到外部環路濾波器電路

表6 電源和接地引腳

引腳名稱方向

說明

6 VCC I 模擬3V電源輸入 36 VBATT_DIG I 數字3V電源輸入 8 VBATT_ANA I 用來提供芯片內低功率調節器電源 9 VCC_OUT O 芯片內低功率穩定器的輸出（模擬部分） 35 VBB_OUT O 芯片內低功率穩定器的輸出（數字部分） 25 VDD_IO I 電源電壓到芯片接口 5,14,37 GND I 接地引腳（總共3個）。另外，在插件的中心有一個可提供更好的 10 REG_BYPASS O 接電源旁路電容 19 ENABLE_MOSFET O 控制外部的電源電壓開關

（6）電源和接地

SiW1701的數字和模擬電路建議使用單獨的3V電源。電源和接地引腳如表6所列。另外，芯片的中心有一個可提供更好接地功能的接地腳。

圖3 SiW1701應用電路

3 應用電路設計

操作中，需要SiW1701芯片的無線電和調制解調器接口、串行編程接口（SPI）和2個時鐘輸入。無線接口允許通過一個外部電路與發射和接收藍牙無線電信號的天線連接；可以使用外部發射/接收轉換和功率放大器的控制信號；需要外部阻抗匹配和不平衡變壓器回路來完成接到天線的接口。調制解調器接口在SiW1701和基帶控制器芯片之間傳輸外部控制的藍牙數據。SiW1701上的可編程接口可以根據需要設備成多種操作模式。接口的編程是通過內置寄存器來實現的。32MHz時鐘是作為射頻電路時鐘基準，為大部分內部數字電路提供時鐘信號，也為外部處理器提供定時信號。串行編程接口用來訪問SiW1701芯片的內部寄存器。SPI是一個可以由時鐘控制加速到4MHz的同步串行接口。SPI通信使用4種信號。SPI_SS，低電平有效，它改變SiW1701選擇。注意在每次數據發射后，不必終止串行時鐘。此接口的方框圖如圖2所示。SiW1701應用電路如圖3所示。

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