3.2芯片工作原理
射频输入/输出端RFIO阻抗范围为35?～75?，外接一个天线串联匹配线圈L1和一个并联的ESD保护线圈L2。射频接收信号经SAW滤波器到达射频放大器RFA1。RFA1包括饱和启动检测(AGC设置)，在增益35dB和5dB之间的转换（增益选择）。AGC设置输入到AGC控制电路，增益选择是从AGC控制电路输出。RFA1（和RFA2）好接通/断开控制由脉冲发生器和RF放大器偏置电路产生。RFA1的输出到SAW延迟线，SAW延迟线有一标准的0.5 ?s的延时。第二级射频放大器RFA2增益为51dB。检波器输出驱动回转滤波器、滤波器提供一个3级，0.050等纹波低通滤波器响应。滤波器的3 dB带宽能用一个外接电阻设置在4.5kHZ～1.8MHZ。滤波器的输出由基带放大器放大后到BBOUT端。当接收器RF放大器是工作在50%占空比时，BBOUT端信号变化大约是10mV/dB，峰值到峰值信号电平达到685mV。对于较低的占空比， mV/dB斜率和峰值到峰值信号电平是按比例减少。BBOUT的输出信号通过串联的电容耦合到CMPIN输入端或者外接的数据恢复处理器（DSP等）。当接收器设置为低功耗（睡眠）模式时，BBOUT端的输出阻抗为高阻状态。
CMPIN端的输入信号加到两个数据限制器，转换从BBOUT来的模拟信号成为数据流，数据限制器DS1是一个电容耦合可调阈值的比较器。比较器的限制电平为0 mV～90mV，由在RFET和THLD1端之间的电阻设置。阈值为零，灵敏度最好。数据限制器DS2限制触发点能被在RREF和THLD2之间的电阻设置为0 mV～120 mV。通常设置为60 mV.DS1和DS2通过与门在RXDATA端输出数字信号。
峰值检波器的输出通过AGC比较器也提供一个AGC复位信号到AGC控制电路。AGC控制电路保证接收器的动态工作范围。
接收器的放大器时序操作是由脉冲发生器和RF放大器偏置控制，在运行中由PRATE和PWIDTH端外接电阻和来自偏置控制电路的低功耗（睡眠）控制信号控制。
射频发射放大器1（TXA1）和SAW谐振器（延迟线）组成振荡器，要发射的数字信号经TXMOD端输入，调制后由射频发射放大器2放电，经SAW滤波器滤波后输出。
接收器的核心是时序放大接收部分，时序放大接收部分在不需任何屏蔽或去耦装置的情况下能为RF和检波器提供100 dB以上的稳定增益，稳定性的获得是以分散整个时间上的RF增益为代价的，这与超外差接收电路以分散多个频率以获得增益形成对比。图3.3为一个连续放大接收芯片的框图和时序图。其中RF放大器RFA1和RFA2的偏置是由一个脉冲波发生器控制的，这两个放大器是由一根SAW延迟线连接的，这根延迟线由0.5 ?s的延时时间。
9
图3.2 TR1001接收器结构框图及时序图
一个RF信号首先经窄带SAW滤波器，然后进入RFA1。脉冲波发生器使RFA1工作0.5 ?s，而后放大器信号通过延迟线从RFA1进入RFA2输入端。此时RFA1关闭，RFA2工作0.55 ?s，进一步放大RF信号。为了确保芯片极好的稳定性，RFA1和RFA2并不同时工作。RFA2的开启时间通常为RFA1的1.1倍，这相当于通过展宽从RFA1L来的脉冲信号来抵消由于SAW延迟线滤波带来的影响。窄带SAW滤波器消除了芯片通带以外的边带采样响应，并且同延迟线一起工作，从而给芯片以非常高的抑制。
在接收器连续工作中，RF放大器几乎不停的开关，允许快速的在低功耗和唤醒工作方式间转换，而且两个RF放大器能在工作时断开以去除芯片的噪声从而使平均电流损耗更低。噪声的影响好像RFA1持续工作的情形，RFA1前方放置了一个衰减值约为10㏒（RFA1的占空比）的衰减器，占空比为RFA1接通时间的平均量（约50%）。由于本身是一个采样接收器，在RFA1两次接通之间应该至少对最窄的RF数据脉冲采样10次。另外检测数据脉冲时应加入边缘抖动。
RF接收信号经SAW滤波器到达放大器RFA1。RFA1包括饱和启动检测（AGC设置）和增益选择（在增益35 dB～5 dB之间转换）。AGC设置是AGC控制电路
10
的输入信号，而增益选择则是AGC控制电路的输出信号。RFA1（和RFA2）的接通/断开控制是由RF放大器偏置电路和脉冲发生器提供的。RFA1的输出驱动SAW延迟线。
第二级放大器RFA2在未饱和时增益为51 dB.RF接收信号经放大器RFA2到达一阈值增益为19 dB的全波检波器的输入端来经整个检波器低电平信号的平方律相应转换成高电平的对数响应，这种结合有极好的阈值灵敏度和给检波器大于70 dB的动态范围。在这种结合方式中，如果RFA1的AGC有30 dB的增益，接收芯片将得到超过100 dB的动态范围。
检波器输出驱动回转滤波器，滤波器能用极好的群时延平直度和最小脉冲阻尼振荡提供一个3级，0.050等纹低通响应。一个外接电阻能将3dB带宽滤波器带宽设置在4.5kHZ～1.8 MHZ。
滤波器的输出信号由基带放大器放大后到BBOUT端。当RF放大器工作占空比为50%时，BBOUT信号变化约为10 mV/dB，峰峰值达到685 mV。在较低的占空比，mV/dB斜率和峰峰值是按比例减小的。被检测信号加在一个能隙电源电压、温度等参量改变的1.1V电平上。BBOUT的输出信号通过一串联电容与CMPIN端或外接的数据恢复处理器（DSP等）相耦合，电容的值取决于数据传输速率和数据运行周期等因素。
当一个外接数据恢复处理器用于AGC时，BBOUT必须通过一串联电容与CMPIN端或外接的数据恢复处理器（DSP等）相耦合，AGC的复位功能是由CMPIN信号驱动的。
在低功耗模式，BBOUT的输出阻抗会非常高。这项特征可以保护耦合电容因最小化数据限制器稳定时间而带来的损耗。
天线这个外部RF部件对于发射器是必要的，天线与发生器要求匹配。天线阻抗范围为35?～72?，外接一个串联匹配线圈和一个并联的ESD保护线圈，能对RFIO进行满意的匹配。
CMPIN端的输入信号驱动两个数据限幅器，数据限幅器的作用是将从BBOUT来的模拟信号转换成数字流，最好的数据限幅器选择由系统工作参数决定。数据限幅器DS1是一个电容耦合、阈值可调的比较器，在低信噪比时提供最好的性能。比较器的限制电平从0～90 mV，由在RFET和THLD端之间的电阻设置。无信号时，阈值允许用接收芯片的灵敏度和输出噪声密度来换取。阈值越低，灵敏度越高。信号为0时，噪声任是连续输出的，需要RXDATA驱动一个能够处理连续的噪声（和信号）的电路。
如果RXDATA驱动一个为节能需睡眠的电路，或者一个使处理器错误中断减到最少的电路，就会出现问题。噪声随着上升的阈值电平而减小，但这是以牺牲
11
灵敏度为代价的，滤波器的最佳3 dB带宽也会因DS1的阈值电平而受到影响。阈值上升，带宽必须增加。
一旦信号电平升高使数据限幅器DS2工作时，便能克服这种情况。峰值检波器能迅速改变每个数据脉冲的峰值，并且能使其以1:1000的速率衰减。DS2的触发点由在RREF和THLD2之间的电阻设置在0～120 mV，通常设置为60 mV.当RFA1和RFA2都工作在50%的占空比时等效于低于峰值6 dB。低于峰值6 dB的限制点用数据脉冲宽度变化减小了信号幅度，DS2在以尖脉冲、以最小化信号带宽的ASK调制时应用中是最好的。但是，DS2被大噪声脉冲暂时“置盲”，这可能导致突发的数据错误。另外，DS2工作时DS1也是激活的，DS1和DS2的输出端是通过与门在RXDATA端连在一起。THLD2悬空时DS2是失效的，DS1阈值非零时则需要AGC正常工作。
AGC控制电路，峰值检波器的输出同时也通过AGC比较器为AGC控制电路提供一个AGC复位信号。AGC的作用是扩展芯片的动态工作范围。RFA1输出级的饱和启动被检测后产生AGC控制电路的AGC置位信号，AGC控制电路为RFA1选择 5 dB的增益。当峰值检波器输出（乘0.8）下降到DS1阈值电压时，AGC比较器将产生一个复位信号。
信号在低通滤波器传递和峰值检波器放电所耗的时间段为了避免AGC发生“颤动”，AGCCAP端接入了一只电容。AGC电容允许抑制时间比峰值滤波器衰减时间设置得更长以防止接收的数据流全为“0”时引起的颤动。AGC 工作时需要峰值检波器工作，即使DS2未工作。将AGCCAP端接至VCC可使 AGCCAP中止工作。AGCCAP与地之间用一只150k?电阻代替电容，AGC将锁定在接通状态。
脉冲发生器和RF放大器偏置电路，接收芯片的放大器时序操作是由脉冲发生器和RF放大器偏置电路控制，在运行中由PRATE和PWIDTH输入端和来自偏置控制电路的待机（睡眠）控制信号控制。
在低数据传输速率模式时，一个RFA1接通脉冲下降沿到下一个接通脉冲上升沿的时间tPRL是由一个位于PRATE端和地之间的电阻设置的，这个时间能够在0.1～5?s之间进行调节。在高数据传输速率模式时，实际上RF放大器工作时占空比为50%。这样RFA1接通脉冲周期tPRC由PRATE外接电阻控制在0.1?s～1.1?s的范围。
在低数据传输速率模式，PWIDTH端通过一个接地电阻设置RFA1的接通脉冲
tPW宽度（在低数据速率模式RFA2的接通脉冲宽度tPW2宽度设置为1.1tPW1），接通脉冲宽度tPW1可以在0.55?s和1?s之间调节。但是当PWIDTH端由一个1M?电阻接至VCC时，RF放大器工作占空比为50%，有利于高数据传输速率工作。RF放大器由PRATE电阻控制。RFA1和RFA2通过调用睡眠模式的待机控制信号关断。
12