基于MAX7033接收器的课程设计.doc
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通信原理课程设计
题目：
基于MAX7033接收器的课程设计
学院名称：
电气工程学院
指导老师：
班级：
学号：
学生姓名：
二0一二年六月
基于MAX7033接收器的课程设计
摘要
MAX7033完全集成的低功耗CMOS超外差接收机是接收300MHz至450MHz频段内幅移键控（ASK）数据的理想选择。
这款接收机的RF输入信号范围是-114dBm至0dBm。
MAX7033使用极少的外部元件并具有低电流关断模式，非常适用于对成本和功耗有严格要求的应用，如汽车和消费类电子领域。
MAX7033包括一个低噪声放大器（LNA）、一个完全差分的镜频抑制混频器、一个带有集成压控振荡器（VCO）的片内锁相环（PLL）、一个带有接收信号强度指示器（RSSI）的10.7MHzIF限幅放大器和一个模拟基带数据恢复电路。
MAX7033还有一个不连续的一步自动增益控制（AGC），当RF输入信号超过-62dBm时把LNA的增益降低35dB。
AGC电路可以由外部控制进入保持状态。
MAX7033采用28引脚TSSOP和32引脚TQFN封装，规定工作在扩展温度范围内（-40°C至+105°C）。
关键词：
300MHz至450MHz超外差接收器
集成镜频抑制电路作温度高达+105°C
Abstract
TheMAX7033fullyintegratedlowpowerCMOSsuperheterodynereceiveristoreceiveanidealchoiceforamplitudeshiftkeying（ASK）datainthe300MHzto450MHzband.ThereceiverhasanRFinputsignalrangeisfrom-114dBmto0dBm.MAX7033useafewexternalcomponentsandhasalowcurrentshutdownmodeisidealforcostandpowerconsumptioncriticalapplications,suchasautomtiveandconsumerelectronicsfield.TheMAX7033includesalownoiseamplifier（LNA）,afullydifferentialimage-rejectionmixer,andonewithintegratedvoltage-controlledoscillator（VCO）on-chipphase-lockedloops（PLLs）,withareceivedsignalstrengthindicator（RSSI）,a10.7MHzIFlimitingamplifierandananalogbasebanddatarecoverycircuit.MAX7033,thereisacontinuousone-stepautomaticgaincontrol（AGC）,whentheRFinputsignalexceeds-62dBmreducetheLNAgainby35dB.TheAGCcircuitbyanexternalcontrolintothehold.MAX703328-pinTSSOPand32-pinTQFNpackage,specifiedovertheextendedtemperaturerange（-40°Cto105°C）.
Keywords:
300MHzto450MHzsuperheterodynereceiverintegratedimage
rejectioncircuitoperatingtemperaturesupto105°C
目录
1.MAX7033芯片简介………………………………4
2.MAX7033芯片封装与引脚功能………………5
3.MAX7033内部结构与工作原理………………7
3.1晶体振荡器………………………………………7
3.2数据过滤…………………………………………8
3.3数据限幅器………………………………………9
3.4峰值探测器………………………………………10
3.5功能框图…………………………………………10
3.6电压调节器………………………………………11
3.7自动增益控制……………………………………12
3.8锁相环……………………………………………12
3.9中频和RSSI………………………………………13
3.10直流电气特性…………………………………13
4.MAX7033应用电路设计…………………………14
4.1MAX7033接收器的Sch电路原理图设计…………14
4.2MAX7033接收器的PCB原理图设计……………15
4.3MAX7033接收器的典型工作特性………………16
5.总结…………………………………………………18
参考文献…………………………………………………18
1.MAX7033芯片简介
MAX7033完全集成的低功耗CMOS超外差接收器是理想的接收amplitudeshift键控（ASK）数据在300MHz至450MHz频率范围。
接收器有一个射频输入信号-114dBm的范围至0dBm。
很少的外部元件和低电流省电模式下，它是理想敏感的成本和耗敏感的应用程序的典型在汽车和消费市场。
“MAX7033包括一个低噪声放大器（LNA），一个完全差分镜像抑制混频器，一个芯片phaselocked集成的电压控制回路（PLL）振荡器（VCO）的10.7MHzIF限幅放大器阶段接收信号强度指示器（RSSI）和模拟基带数据恢复电路。
在MAX7033也有一个离散的单步自动增益控制（AGC），LNA增益降低35dB的射频输入信号超过-62dBm。
AGC电路提供外部控制的保留功能。
MAX7033提供28引脚TSSOP封装，规定工作在扩展级（-40℃至+105°C）温度范围。
关键特性：
♦优化为315MHz或433MHz频段
♦工作于单电源+3.3V或+5.0V电源
♦高动态范围与片上AGC
♦AGC的保持电路
♦1ms的AGC释放时间
♦可选择中心频率镜像抑制
♦可选择的X64或X32FLO/fXTAL比的
♦低5.2毫安的工作电流
♦<3.5μA低电流关断模式高效的电源循环
♦250μs启动时间
♦内置44dBRF镜频抑制
♦优于-114dBm的接收灵敏度
♦-40°C至+105°C操作
应用：
汽车遥控、车门开关、安全系统、车库门开启、家庭自动化、远程控制、当地遥测、无线传感器。
MAX7033的典型应用：
图1、MAX7033芯片的应用电路图
2.AT86RF401芯片封装与引脚功能
MAX7033采用28引脚TSSOP封装，如图1所示：
图2、MAX7033芯片引脚封装形式
引脚功能描述如表1：
表1.MAX7033芯片引脚功能
密码
名称
功能
TSSOP封装
薄QFN
1
29
XTAL1
晶体输入1
2、7
4、30
AVDD
正模拟电源电压。
操作为+5V，AVDD是连接到一个芯片上的+3.2V低压降稳压器。
既AVDD的引脚必须外部连接到对方。
绕行每个引脚与AGND，作为一个0.01μF的电容尽可能靠近引脚
3
31
LNAIN
低噪声放大器输入
4
32
LNASRC
低噪声放大器外部电感的退化来源，电感连接到地，设置LNA输入阻抗
5、10
2、7
AGND
模拟地
6
3
LNAOUT
低噪声放大器输出，通过一个连接到混频器输入滤波器LC
8
5
MIXIN1
1st差分混频器输入，连接到LC从LNAOUT过滤器
9
6
MIXIN2
2nd差分混频器输入，连接通过100uF电容AV
11
8
IRSEL
镜像抑制选择，设置VIRSEL=0V到中心的形象在315MHz,拒绝给IRSEL未连接到中心的375MHz；设置V镜像抑制VIRSEL=VDD5到中心的形象拒绝在433MHz
12
9
MIXOUT
330Ω混频器输出，连接到带通滤波器的10.7MHz输入
13
10
DGND
数字地
14
11
DVDD
正数字电源电压，连接到AVDD，绕道DGND电容与0.01uF为尽可能靠近引脚
15
12
AC
自动增益控制
16
14
XTALSEL
晶体分频比选择，车道XTALSEL低到选择分压器64，或传动比XTALSEL高选择分压器32
17
15
IFIN1
1st差分中频限幅放大器的输入，与绕道AGND1500pF电容尽可能靠近引脚
18
16
IFIN2
2nd差分中频器限幅放大器的输入，连接到一个输出10.7MHz带通滤波器
19
17
DFO
数据滤波器输出
20
18
DSN
切片机输入负面材料
21
19
奥普
同相运算放大器输入的Sallen-Key的数据滤波器
22
20
DFFB
数据滤波反馈调节，输入的Sallen-Key的数据滤波反馈
23
22
DSP
正面资料切片机输入
24
23
VDD5
+5V电源电压，对于+5V操作，VDD5是到一个片上稳压器的输入其+3.2V输出驱动AVDD
25
24
DATAOUT
数字基带数据输出
26
26
PDOUT
峰值检测其输出
27
27
SHDN
掉电选择输入，车道高到了IC，权力内部被拉低到AGND与100Ω电阻
28
28
XTAL2
晶体输入2，也可驱动一个外部参考振荡器
—
1、13、21、25
N.C
无连接
参数限制（绝对最大额定值）
VDD5到AGND.....................................-0.3V至+6.0V
AVDD至AGND......................................-0.3V至+4.0V
DVDD至DGND........................................-0.3V至+4.0V
AGND到DGND.......................................-0.1V到+0.1V
IRSEL，DATAOUT，XTALSEL，交流，SHDN到AGND...-0.3V（VDD5+0.3V）所有其他引脚AGND.................................（DVDD的+0.3V，-0.3V）
连续功耗（Ta=+70℃）
28引脚TSSOP（减免12.8mW/°C以上70°）..1025.6mW
32薄型QFN（减免21.3mW/°C以上70°）......1702.1mW
工作温度范围.........................-40°C至+105°C
结温......................................................+150°C间
存储温度范围.................................-60℃至+150°C
引线温度（焊接10秒）....................................+300℃
注意：
最大绝对额定值中低于以上清单中的电压将对设备造成永久性破坏。
这只是个电压级别，没有包含设备功能的规范运行。
可知长期最大额定值级别条件将影响设备可信度。
3.AT86RF401内部结构与工作原理
3.1晶体振荡器
晶体振荡器在MAX7033设计目前之间的约3pF的电容XTAL1和XTAL2。
如果晶体振荡不同的负载电容，晶体拉距其既定的工作频率，引进在参考频率错误。
晶体设计操作与更高的差分负载电容总是拉参考频率较高。
为例如，一个4.7547MHz的晶体设计工作一个10pF的负载电容振荡在4.7563MHz与MAX7033，导致被调整到接收315.1MHz，而不是315.0MHz，误差约100kHz或320ppm。
实际上，每一个晶体振荡器拉。
晶体的自然频率低于其指定的频率是真的，但与指定负载加载时电容，晶体被拉到，并在其振荡指定的频率。
这拉已占负载电容的规格。
额外的拉动，可以计算出，如果电晶体的参数是已知的。
频率拉给出：
其中：
FP是晶体频率，单位为ppm拉
CM是晶体的动态电容
CCASE是这样的电容
CSPEC是指定的负载电容
CLOAD是实际的负载电容
当晶体加载指定的，即CLOAD=CSPEC，频率牵引为零。
它可以使用外部参考振荡器将晶体驱动VCO。
外部交流耦合振荡器，XTAL2的一个1000pF的电容。
驾驶XTAL2的一个大约为-10dBm的信号水平。
AC
coupleXTAL1提供一个1000pF的电容接地。
3.2数据过滤
数据作为第二阶低通滤波器实现Sallen-Key滤波器。
极点位置设置组合两个片上电阻和两个外部电容器。
调整外部电容的值改变角频率，以优化不同数据传输速率。
拐角频率应设置约1.5倍最快的预期数据从发射率。
保持拐角频率附近的数据传输速率拒绝任何噪音，在更高的频率导致接收机灵敏度的增加。
在图2所示的配置，可以创建一个Butterworth或Bessel响应。
巴特沃斯滤波器提供非常平坦的幅度响应在通带和40dB/decade两个极点滤波器的滚降率。
贝塞尔滤波器具有线性相位响应，可以很好地用于过滤的数字数据。
来计算C5和C6的值，使用下面的公式，沿在表2的系数：
FC是所需的3分贝角频率。
例如，要选择一个Butterworth滤波器响应角频率为5kHz：
选择标准的电容值的变化C5到470pF的和5233220PF，典型所示应用Circuit.filter
表2、系数的计算C5和C6
过滤器类型
a
b
巴特沃斯（Q=0.707）
1.414
1.000
贝塞尔（Q=0.577）
1.3617
0，618
图3、Sallen-Key低通滤波器的数据
3.3数据限幅器
数据切片的数据过滤器的模拟输出并将其转换为数字信号。
这是通过使用一个比较器和比较模拟输入阈值电压。
提供一个输入数据滤波器的输出。
两个比较器输入访问offchip允许不同的方法产生切片的门槛，这是适用于第二个比较输入。
建议的数据切片机配置使用一个电阻（R1）的DSN和DSP之间连接一个电容（C4）的DSN的到DGND（图3）。
此配置平均值滤波器的模拟输出，并设置阈值，幅度约为50％。
同此配置中，阈值自动调整模拟信号的变化，减少的可能性在数字数据的错误。
R1和C4的值影响如何快速阈值跟踪的模拟幅度。
务必保持角频率的RC电路比最低的利率预期的数据低得多。
需要注意的是一个零或的长字符串可以导致阈值漂移。
此配置效果最好，如果一个编码计划，如曼彻斯特编码，其中有一个0和1的数目相等，使用。
为了防止在连续切换DATAOUT由于噪声射频信号的情况下，添加迟滞数据切片，如图4所示。
图4、数据限幅器的阈值生成
图5、生成数据限幅器迟滞
3.4峰值探测器
峰值检测器输出（PDOUT），结合外部RC滤波器，创建一个直流输出电压等于数据信号的峰值。
电阻提供为电容放电的路径，使峰值检波器，动态跟踪峰值变化数据过滤器的输出电压。
为更快的数据切片响应，使用的电路如图5所示。
图6、使用快速启动PDOUT
3.5功能框图
详细说明：
MAX7033的CMOS超外差接收器和一个很少的外部元件提供完整的接收从天线到数字输出数据链。
根据信号功率和元件选择，数据传输速率高（66kbps33kbps曼彻斯特可以实现NRZ）的。
MAX7033接收二进制ASK数据在300MHz至450MHz频率范围内的调制。
ASK调制的幅度在使用差异承运人代表逻辑0和逻辑1的数据。
3.6电压调节器
为一个单一的+3.0V至+3.6V电源电压操作，连接到电源电压AVDD，DVDD，位VDD5。
为一个单一的+4.5V至+5.5V电源电压操作，位VDD5连接到电源电压。
片上稳压器驱动器的AVDD引脚约+3.2V。
对于正确的操作，DVDD的和两个AVDD的引脚必须连接在一起。
绕行DVDD的两个AVDD的引脚到AGND与0.01μF电容器放在尽量靠近尽可能引脚。
低噪声放大器：
LNA是一个片NMOS级联的放大器感性变性与3.0分贝噪声系数，为-12dBm的IIP3。
增益和噪声的数字依赖于天线匹配网络LNA的输入和LC谐振网络之间的LNA输出与混频器输入。
片感应变性是通过连接电感从LNASRC到AGND。
这电感器设置输入阻抗的实部LNAIN，允许更灵活的输入阻抗匹配，例如一个典型的PC电路板迹线天线。
一这与50Ω输入阻抗的电感标称值是15nH，但由PC电路板迹线的影响。
LC谐振滤波器连接到LNAOUT的包括三级和C2（参见典型应用电路）。
选择三级和C2所需的RF输入频率产生共鸣。
的谐振频率由下式给出：
其中：
L（总计）=L3+L（寄生）
C（总计）=C2+C（寄生）
L（寄生）和C（寄生）包括电感和电容的PC板布线，封装引脚，混频器输入阻抗，低噪声放大器的输出阻抗，等。
这些寄生在高频率不能忽略了，油箱过滤器上可以有一个戏剧性的效果中心频率。
实验室试验应坦克的中心频率进行优化。
3.7自动增益控制
当AC引脚为低时，自动增益控制（AGC）电路监控RSSI输出。
由于RSSI的输出电压达到1.98V，对应RF输入水平-62dBm，LNA增益AGC的开关减少电阻。
该电阻降低LNA增益35dB的，从而减少了约RSSI输出500mV的。
的LNA恢复高增益模式时RSSI电平下降低于1.39V（约-70dBmRF输入）为1毫秒。
AGC有一个滞后对8分贝。
与AGC功能，MAX7033能够可靠地产生ASKRF输入电平输出0dBm的18dB的调制深度。
当AC引脚是高和SHDN为高电平，AGC电路被禁用的LNA总是在highgain模式。
AGC功能可以恢复将AC引脚为低电平时，SHDN为高。
MAX7033功能是一个AGC锁定功能断言时的水平在AC引脚转换从低到高，而SHDN为高。
锁定AGC的锁在当前的增益状态的低噪声放大器（LNA）。
图1所示，AGC锁定功能可以启用或禁用只要SHDN引脚是高的。
改变交流的状态当SHDN为低时，有没有效果。
混频器：
一个独特的特点是集成的MAX7033镜像抑制混频器。
此装置消除了需要昂贵的前端看到对于大多数应用程序过滤器。
不使用SAW滤波器的优点是提高灵敏度，简化了天线匹配，减电路板空间，并降低成本。
混频器单元是一对双平衡混频器执行的IQ下变频到RF输入10.7MHz中频低边注入劳（即，FLO=FRF-FIF）。
镜像抑制电路，然后结合这些信号，实现44分贝镜像抑制。
低端由于片上镜像抑制，需要注入架构。
IF输出是由一个源跟随偏颇创建的驱动点阻抗330Ω;这提供了一个很好的匹配330Ω陶瓷片IF滤波器。
IRSEL引脚是一个逻辑输入选择之一三种可能的镜像抑制频率。
当VIRSEL=0V，镜像抑制被调整到315MHz的。
VIRSEL=位VDD5/2调整图像抑制375MHz，VIRSEL=位VDD5调整到433MHz的镜像抑制。
“IRSEL脚位VDD5/2（图像排斥在内部设置375MHz）时，它被悬空，从而消除位VDD5/2外部电压的需要。
图7、AGC锁定激活环
3.8锁相环
PLL模块包含一个相位检测器，充电泵，集成环路滤波器，压控振荡器，异步的64倍时钟分频器和晶体振荡器驱动。
除了水晶，这个PLL不需要任何外部元件。
VCO产生一个低边LO。
关系之间的RF，IF和参考频率公式如下：
其中：
M=1（VXTALSEL位VDD5）或2（VXTALSEL=0V）为了让尽可能最小的中频带宽（最好的灵敏度），尽量减少公差参考晶体。
3.9中频和RSSI
中频部分提出了差分330Ω负载提供片陶瓷滤波器匹配。
六内部交流耦合限幅放大器产生整体增益约65分贝，一个带通滤波器类型响应中心附近的10.7MHz的中频频率与3dB带宽约10MHz的。
RSSI电路中频解调由生产直流输出成正比的中频信号电平的日志，坡度约14.2mV/dB。
3.10直流电气特性
MAX7033接收器的电路中，根据电源电压的输出分别为+3.3V、+5.0V有不同的性质，具体区别可对比表3和表4：
表3、+3.3V的电源电压操作
参数
符号
条件
最小典型最大
单位
电源电压
AVDD，DVDD
+3.3V的标称电源电压
3.03.33.6
V
供电电流
IDD
VSHDN=DVDD
FRF=315MHz
5.26.23
mA
FRF=433MHz
5.76.88
关断电源电流
ISHDN
VSHDN=0V,
VXTALSEL=0V
FRF=315MHz
2.6
uA
FRF=433MHz
3.58.0
输入电压低
VIL
0.4
V
输入电压高
VIH
DVDD
-0.4
V
输入逻辑高电流
IIH
10
uA
图片拒绝选择电压
FRF=433MHz,
VIRSEL=VDD5
VDD5
-0.4
V
FRF=375MHz,
VIRSEL=VDD5/2
1.1VDD5
-1.0
FRF=315MHz,
VIRSEL=0V
0.4
DATAOUT输出电压低
VOL
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