RF遙控器的簡易設計與應用
圖3：使用Si4010計算電池壽命示例。雖然此示例不包括電池的自泄漏，但它確實說明了Si4010變送器的低功耗特性以及低待機電流的重要性。 Si4010變送器的超低待機電流比許多現(xiàn)有解決方案低一個數(shù)量級，是延長遙控器電池壽命的重要差異因素。
任何遙控設計中最重要的考慮因素之一是最小化系統(tǒng)設計成本受組件成本以外的諸多因素影響，包括人工，庫存，測試和制造產(chǎn)量。到目前為止，目前市場上占主導地位的低成本射頻遙控解決方案使用MCU和基于表面聲波（SAW）的射頻發(fā)射器，如圖4所示。
這種設計拓撲結(jié)構(gòu)的廣泛接受主要源于其低成本和簡單性。 SAW器件與Colpitts振蕩器結(jié)構(gòu)中的晶體管Q1諧振以形成載波頻率，并且晶體管Q2提供穩(wěn)定操作所需的輸出功率放大和隔離。來自MCU的數(shù)據(jù)直接應用于SAW諧振器以形成OOK調(diào)制信號，來自MCU的GPIO6將電壓（VCC）提供給基于SAW的發(fā)送器。整個解決方案使用24個外部元件，包括MCU，一個旁路電容，一個用于為MCU提供時鐘的石英晶體，以及一個帶有跟蹤天線和電容的PCB。它的RF組件成本（不包括PCB，MCU和旁路電容器）在100，000單位體積中為0.77美元。 0.77美元的RF BOM成本不包括MCU，旁路電容或PCB的成本。傳統(tǒng)上，這是可靠RF傳輸?shù)淖畹徒M件成本解決方案。從系統(tǒng)成本的角度來看，大的BOM數(shù)會增加其他成本，例如人工，庫存和測試，并降低制造產(chǎn)量。
盡管基于SAW的變送器因其組件成本低而廣泛用于遠程控制，但是這項舊技術(shù)的許多缺點。除了來自大量RF BOM組件的高系統(tǒng)成本之外，基于SAW的發(fā)射器還具有差的載波頻率精度，單頻操作，僅OOK調(diào)制，不一致的性能，對組件容差的敏感性和低制造產(chǎn)量。
相比之下，Si4010發(fā)射器是一個完整的片上系統(tǒng)（SoC）遙控IC。基于成熟的Si500硅振蕩器，其獲得專利的無晶體架構(gòu)在商用溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)了±150 ppm的載波頻率精度，在工業(yè)溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)了±250 ppm，這是傳統(tǒng)低成本SAW發(fā)射器的兩倍精度沒有外部水晶。該器件工作在27至960 MHz的連續(xù)頻率范圍內(nèi)，包括可編程功率放大器（PA），輸出功率高達+10 dBm，自動天線調(diào)諧和PA邊沿速率控制，符合FCC，ETSI和ARIB無線電頻率法規(guī)。嵌入式8051 MCU針對快速吞吐量進行指令優(yōu)化，配備512字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM，4 kB RAM，8 kB OTP NVM，128位EEPROM，12 kB ROM功能庫和硬件加速128比特AES加密算法。該器件的1.8至3.6 V電源范圍，低待機電流低于超低功耗（10 nA）和觸摸喚醒操作，使Si4010成為紐扣電池應用的理想選擇。圖5顯示了Si4010發(fā)送器SoC的框圖。
圖5：Si4010框圖。圖6顯示了使用Si4010和可選LED指示何時按下按鈕的遙控器原理圖。該遙控器的總BOM組件（不包括可選LED）是單個Silicon Labs的Si4010 IC，一個旁路電容，以及帶有PCB走線天線和電容的PCB。 Si4010的總BOM組件不僅遠低于基于SAW的發(fā)射器（3與24相比），Si4010也沒有任何RF組件，因為它們都集成在IC中。 Si4010的高集成度將總系統(tǒng)BOM從過去使用基于SAW的變送器的24個組件減少到僅僅三個組件。這種BOM減少大大減少了人工，庫存和測試成本，并大大提高了制造產(chǎn)量。此外，Si4010器件的自動天線調(diào)諧功能可確保始終如一的可靠輸出功率，并通過使用寬松公差制造工藝降低成本，因為不再需要高精度天線匹配。
圖7：使用Si4010Si4010的434 MHz遠程控制PCB。使用存儲在12 kB ROM中的Si4010變送器的遠程控制功能庫，開發(fā)遠程控制應用程序非常簡單。該庫包括按鈕服務程序，AES加密，編碼模塊，電池電壓測量和其他有用的遠程控制功能，以減少代碼大小和加快產(chǎn)品上市時間。
圖8顯示了遠程控制應用中使用的Si4010的流程圖。當電池插入或從按鈕按下從待機模式喚醒時，Si4010自動開始將用戶代碼從非易失性存儲器（NVM）復制到RAM，然后運行用戶代碼的啟動過程。啟動后，首先初始化器件的數(shù)字模塊（MCU，中斷，定時器，外設等），然后使用ROM庫中的功能初始化模擬模塊。例如，在該階段期間設置調(diào)制類型（OOK或FSK），數(shù)據(jù)速率，PA發(fā)送電平，載波頻率等。
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