Electrónica: Configuración flexible de la MAX7060 ASK / FSK ISM-RF transmisor

El MAX7060 ASK / FSK transmisor es un CI que tiene que ver con la flexibilidad. En primer lugar, es flexible en frecuencia, con una fracción de N-PLL capaz de operar ya sea desde 285MHz a 420MHz (con un cristal 15MHz), o desde 304MHz a 448MHz (con un cristal 16MHz), en pasos tan finas como f_XTAL / 4096. Esto permite la transmisión en todos los sistemas principales industriales, científicos y médicos (ISM) frecuencias por debajo de 450 MHz, incluidos los que podrían estar disponibles sólo en ciertas áreas geográficas.La arquitectura fraccionada-N también permite extremadamente precisa FSKmodulación, permitiendo velocidades de datos de hasta 70kbps Manchester codificados.

El MAX7060 es también flexible en potencia de transmisión, diseñada con un voltaje integrado de digital a analógico(VDAC) para proporcionar una tensión de manera exponencial a escala para el amplificador de potencia (PA). Cuando la IC se hace funcionar con un número suficiente de V _DD , el VDAC permite a casi 30 dB de rango de ajuste en pasos de 1 dB aproximados. Esta capacidad de poder paso a paso también se puede utilizar para dar forma envolvente durante la transmisión de ASK, lo que facilita la conformidad con los requisitos reglamentarios, tanto en los EE.UU. y los mercados de ultramar.

Flexible coincidencia PA está disponible por medio de un condensador programable, que se puede seleccionar desde 0 a 7.5pF en incrementos de 0.25pF. Durante las pruebas del sistema, el rendimiento del transmisor en un punto de funcionamiento dado (frecuencia de transmisión y el código PA) puede ser optimizada por encontrar el "código de la tapa" (es decir, el código de capacitancia) que minimiza el consumo de corriente y / o maximiza la eficiencia de ese conjunto de condiciones. También permite la carga de PA para ser sintonizado como sea necesario para adaptarse a los cambios en el entorno operativo.

Con condensador de la frecuencia, potencia, y la Autoridad Palestina todos controlables a través de SPI comandos, un microcontrolador puede ser utilizado para elegir entre varias combinaciones de programación preoptimized, lo que permite saltar entre las frecuencias ISM. A la inversa, si se opera en un sistema donde SPI control no es deseable, el IC tiene incorporado en el pin-flejes de capacidad, donde uno de los 24 posibles de frecuencia / potencia combinaciones se implementa mediante la conexión de seis de los pasadores de CI ya sea para el suministro o al suelo.

Además de estas dos opciones (SPI de control frente a la falta de control SPI), el MAX7060 ofrece un innovador método de programación en la que las mismas combinaciones disponibles en el modo manual, sin control SPI (es decir, el pin-atado con correa) puede ser programado por la escritura en Sólo un registro (el registro de emulación).Este enfoque reduce drásticamente la complejidad de programación y en el espacio de código para el microprocesador maestro, manteniendo las características de flexibilidad y capacidad de programación de la MAX7060.

La configuración de alimentación de la MAX7060 es también flexible. El IC es capaz de funcionar con voltajes de 2.1V a 3.6V, como podría ser proporcionada por una batería de tipo botón, o desde una fuente de 4.5V a 5.5V, el cual activa un regulador interno. El regulador proporciona aproximadamente 3,2 V a la mayoría de los bloques de circuitos básicos de CI, mientras que el VDAC opera desde la fuente de más alta para lograr máxima linealidad de la característica de transmisión de control de potencia.

Con todas estas capacidades integradas en el MAX7060, sólo un puñado de componentes pasivos externos son necesarios para implementar un transmisor de todas las funciones con una pequeña placa huella. Sin embargo, como el resto de este documento se demostrará, la selección adecuada de los elementos pasivos pocos juega un papel importante en la adaptación de la realización de la MAX7060 a las exigencias de una aplicación en particular.

El actual estado de cosas

En primer lugar, un poco de historia ...

La solicitud original de la operación requerida MAX7060 exclusivamente en el mercado interno (es decir, de América del Norte) de mercado, apuntando a múltiples frecuencias de 288MHz a 390MHz. En consecuencia, la manera en que la evaluación MAX7060 (EV) kit ( MAX7060EVKIT ) componentes se eligieron tendido a favorecer el funcionamiento dentro de esa banda de destino. Cuando el MAX7060EVKIT opera con un cristal de 15MHz y con los componentes a juego / filtro, como se muestra en el kit de EV hoja de datos, el MAX7060 es capaz de entregar hasta +15 dBm a una carga de 50Ω a través de la banda de frecuencia de 288MHz a 390MHz, mientras que conforme a de la FCC Parte 15 de los requisitos para 20dBc armónicos.

Por otra parte, con un cristal de 16MHz en el kit de EV, el MAX7060 es capaz de operar desde 304MHz a 448MHz, que incluye 433,92 MHz, una frecuencia común utilizada tanto en los EE.UU. y en Europa. Sin embargo, si uno fuera a tomar un MAX7060EVKIT acciones y programas que de 433.92, pronto sería evidente que la eficacia es pobre y que los armónicos, sin dejar de pasar la FCC, parte 15, no cumplen con los requisitos de la European Telecommunications Standards Institute (ETSI), a menos que la salida de TX se reduce seleccionando un código de PA. En esencia, el original juego de EV presenta el MAX7060 en menos de forma favorable para cualquiera que desee operar a 433,92 MHz, en particular en el mercado europeo.

Esta nota de aplicación se diseñó para corregir esta percepción más completa explicación de las verdaderas capacidades del MAX7060 de.

¿Qué hay en el kit original EV

La figura 1 representa las redes de adaptación y el filtro, tal como existen en el kit MAX7060 EV. El filtro armónico se compone de C56, L2, y C55. C4 y L1, junto con la capacitancia parásita del paquete de CI y trazas de PCB, designado en la figura como CparPA, crear el partido PA. Los componentes adicionales C7, R3A, y C10 son para el suministro de derivación, la creación de una tierra de AC en el extremo superior de L1. De esta manera, L1 puede ser visto como paralelo con CparPA con el propósito de este análisis.

Figura 1. Diagrama simplificado del partido MAX7060EVKIT y las redes de filtro.

Para el funcionamiento en un sistema de 50Ω, un enfoque de diseño es hacer que el filtro armónico simétrica tal que la impedancia a la salida del filtro permanece 50Ω. C4 puede entonces ser utilizada para crear una transformación de impedancia, que presenta una mayor carga real para la AP en el punto donde la reactancia de L1 y la de los efectos capacitivos se cancelan mutuamente. (Para ver un ejemplo de este enfoque, vea el Apéndice A ).

Sin embargo, para permitir que el MAX7060 para sintonizar a través de las bajas frecuencias en la banda interna, C4 en el kit de stock EV fue elegido como 100pF. Como resultado, C4 sólo actúa como un condensador de acoplamiento, que transfiere la carga de baja impedancia en el filtro de armónicos directamente a la AP. En el PA, esta carga aparece a través del paralelo LC formado por L1 y CparPA. Puesto que la Q de un circuito RLC paralelo se puede representar como:

Ecuación 1.
(Ec. 1)

Y puesto que L1 es 51nH, la reactancia inductiva a 339MHz sería de alrededor de 109Ω, resultando en un Q de menos de 0,5. Como se pretende, esta combinación logra banda ancha de sintonización y salida de alta potencia.

Sin embargo, algo se queda fuera ...

Mediante la inspección de la Figura 2, se hace evidente por la operación en 433.92 es un problema para el régimen de compensación de la carpeta de valores EV. El hecho de que el mercado europeo utiliza una frecuencia de 100MHz casi más alto que el centro de la banda interna hace que sea poco probable que un solo partido puede cubrir de forma óptima tanto en el mercado. Para empeorar las cosas, el filtro de armónicos debe estar configurado para atenuar el 2 º armónico de 288MHz, que también ha dado lugar a la atenuación parcial de los derechos fundamentales en el 433.92.

Figura 2. Las posiciones relativas de nacionales y europeos de baja frecuencias de la banda.

A fin de cuentas, no es de extrañar que la hoja de datos muestra el rendimiento MAX7060 a 315MHz, que parece mucho más impresionante que el rendimiento en 433.92. Sin embargo, al igual que muchos otros Maxim ISM-RF kits de EV se han optimizado para funcionar a 315 MHz o bien (la frecuencia interna más común) o 433,92 MHz, sí es posible modificar el partido y los componentes del filtro de la MAX7060EVKIT para lograr objetivos similares.

Ejemplos de un mejor desempeño en 433.92

Partido Alternativa / Método de Filtro N º 1: 10 dBm con la eficiencia de drenaje Superior

Dentro de las hojas de datos de la familia de productos Maxim ISM-RF, un punto de operación, citada con frecuencia es de +10 dBm de potencia de transmisión con una tensión de alimentación de 2.7V. Este dato se basa en la suposición de que los clientes que están implementando de tipo botón potencia las soluciones deben mantener la operación de transmisión de alta eficiencia para conservar la vida de la batería. Aunque esta operación no era el enfoque original de la MAX7060, no es raro que los usuarios potenciales para preguntar cómo funciona el IC en comparación con transmisores mucho más simples, como el MAX1472 , MAX1479 , MAX7044 , y el MAX7057 . Si uno fuera a tomar las MAX7060 números de la hoja de datos para la operación de 433.92 a su valor nominal, la respuesta parece ser "bastante mal". Pero la historia no tiene por qué acabar ahí.

La figura 3 muestra los valores de los componentes utilizados para lograr una mayor eficiencia +10 dBm de salida TX cuando se utiliza una fuente de 2.7V. Debido a que el MAX7060 es muy similar a la MAX7057, esta configuración alternativa de la MAX7060EVKIT utiliza el partido / redes de filtros de circuito aplicación típica del MAX7057 como un punto de partida. Resultó ser un punto de partida muy bueno en verdad, sólo con el valor de C4 necesidad de ajustes adicionales. En el partido modificado, C4 es 15PF, que crea un paso hacia arriba en la impedancia de tal manera que la PA está cargado con una eficaz resistencia de más de 100Ω. Como resultado, por una oscilación de tensión dada en el PA, una potencia de salida más baja que se produce.

Figura 3. Diagrama del partido MAX7060 y el filtro para mejorar la eficiencia en el +10 dBm.

El efecto de aumentar la resistencia presentada al PA (frecuentemente denominado Ropt, es decir, la resistencia óptima para lograr un determinado potencia TX) se muestra en la Figura 4 . PA códigos del 0 al 28 (0hex través 1Chex) siempre producen una mayor potencia con el partido de edad que con la nueva. Sin embargo, cuando la salida deseada de +10 dBm se alcanza, el partido nuevo requiere mucho menos corriente de funcionamiento ( Figura 5 ), correspondiente a una mejora en la eficiencia general ( Figura 6) .

Figura 4. TX comparación con el poder, el partido inicial frente a nuevo partido / filtro de +10 dBm.

Figura 5. Disminución de la operación actual con el nuevo partido / filtro de +10 dBm.

Figura 6. Mejora de la eficiencia global con nuevo partido / filtro de +10 dBm.

Cuando se habla de la eficiencia de un transmisor CI, se debe señalar que hay una distinción entre la eficiencia global de la IC (como se muestra en la Figura 6) y la eficiencia de sólo el dispositivo de salida de PA por sí mismo.La eficiencia global (Ecuación 2) se calcula utilizando el total de operación actual de la IC, y por lo tanto incluye las contribuciones del oscilador de cristal, PLL, PA predriver, circuitos de interfaz, y la etapa final del FET .

Ecuación 2.
(Ec. 2)

Sin embargo, si la corriente a través de la etapa final del FET puede ser aislado (por medio de pruebas con un amperímetro en lugar de R3A en el diagrama del circuito) y la VDAC simultáneamente un control en el pasador PAVOUT, la Ecuación 3 se puede utilizar para mostrar el resultado de que un partido es optimizado la eficiencia de la producción de cerca de 50% de drenaje.

Ecuación 3.
(Ec. 3)

Las contribuciones de todos los bloques de circuitos son fijos en el cálculo de la eficiencia general y sus corrientes no pueden modificarse o controlarse por el usuario. Las mejoras en la eficiencia sólo se puede hacer en el partido de PA y el filtro, como lo hemos hecho en el Partido Alternativa / Método de Filtro N º 1.

Partido Alternativa / Método de Filtro N º 2: +14 dBm con el ETSI-Compliant armónicos

En contraste con el escenario que acabamos de presentar, en el que la conservación de la energía de la batería es fundamental, hay otras aplicaciones en las que se desea la potencia de transmisión de alta y una tensión de alimentación entre 4,5 V y 5,5 V estará disponible. En estos casos, es deseable para alimentar la fuente de 5V a la V _DD5 pasador y permitir que el interior del regulador de voltaje de la MAX7060 para proporcionar aproximadamente 3,2 V a los otros bloques de circuitos. Bajo estas condiciones, la VDAC está sesgado por la fuente de 5V, resultando en la capacidad de mantener una linealidad excelente control de potencia (1dB/code ≈) casi al final del intervalo de código. (Vea la sección de características de funcionamiento típica de la hoja de MAX7060 de datos.)

Puesto que el original EV partido kit de no permitir el funcionamiento a plena potencia a 433,92 MHz con el cumplimiento ETSI, parecía que vale la pena intentar un partido separado con sólida salida TX (hasta +14 dBm), pero con niveles de armónicos que se ajusten a las normas ETSI. Cabe señalar que, si bien la transmisión máxima permisible a 433,92 MHz sólo +10 dBm en Europa, las medidas se toman con una antena conectada , y la mayoría de pequeñas antenas (incluyendo por supuesto las antenas de seguimiento de PCB) son ineficientes radiadores. Con una capacidad de 14 dBm AP, el MAX7060 puede compensar parcialmente esta pérdida de la antena. A la inversa, si una antena mucho más eficiente estaban disponibles, la salida PA simplemente se puede reducir en pasos de 1dB hasta que el compuesto (+ antena del transmisor) de salida cae bajo +10 dBm.

La figura 7 muestra los valores de componentes utilizados para lograr el 14 dBm, ETSI compatible partido. El filtro de entrada Pi ha sido alterado, y un análisis de la hoja de cálculo de los filtros originales y modificados sugiere que este filtro ya no debe atenuar 433.92 como en el original. Cuando se opera en la banda interna (es decir, 288MHz a 390MHz), el filtro original presentado una impedancia de salida (en la unión C55/C4) de entre 35Ω y 65Ω, mientras que la impedancia a 433,92 MHz cayó en una región considerablemente mayor, dando lugar a disminuir la potencia de salida. Los resultados sobre la nueva combinación en 40Ω de impedancia de salida del filtro a 433,92 MHz, efectivamente cambiando la capacidad de alta potencia en la frecuencia de donde había sido anteriormente. El nuevo punto de operación también proporciona energía en corriente considerablemente menor que las características típicas de operación en la hoja de datos reflejan, como se muestra en la Figura 8 y la Figura 9 .

Figura 7. Diagrama del partido MAX7060 y el filtro de +14 dBm con el cumplimiento de ETSI.

Figura 8. De energía mejorado con partido / filtro de +14 dBm con el cumplimiento de ETSI.

Figura 9. Disminución de la operación actual con el partido / filtro de +14 dBm con el cumplimiento de ETSI.

Sólo una pequeña mejora en la atenuación de armónicos se ha logrado con el nuevo filtro, pero una mejora más significativa ha tenido lugar en la Autoridad Palestina, donde L1 se ha reducido en más de un factor de tres. Esto se traduce en una triplicación de la Q, siempre y cuando el R se refleja en el circuito de PA sigue siendo el mismo.(Véase la Ecuación 1.) Una mejor rechazo armónico es el resultado.

Tanto el partido de la alternativa / combinaciones de filtros descritos anteriormente son los intentos para mejorar la operación de 433.92 y con claridad, el MAX7060 es capaz de un rendimiento mucho mejor que el original EV partido kit permite. Sin embargo, debe señalarse que ninguna de las soluciones propuestas son necesariamente la óptima que se puede lograr, pero proporciona una visión de lo que se podrían tomar medidas la próxima vez que hay un nuevo requisito. Curiosamente, el partido dBm 14 / filtro que cumple con los requisitos ETSI en 433,92 MHz también se llevará a cabo de forma impresionante a 315 MHz , siempre y cuando se hace uso del capacitor variable en la salida del PA para ajustarse a la menor frecuencia de operación . En los experimentos realizados hasta ahora, el establecimiento de la tapa [04:00] bits a 16hex (correspondiente a una 5.5pF adicional de C derivación en el pasador PAOUT) permite la potencia de transmisión de hasta 15 dBm a 315MHz, mientras que satisfacer los armónicos de la FCC, y en la eficiencia de sólo un poco menos que con el partido original.

Comparación de funciones entre Maxim ISM-RF Transmisores: ¿Por qué el MAX1472 MAX7060 contra el que no es una lucha justa

El primer transmisor en la línea de productos Maxim ISM-RF fue el MAX1472. Cuando se trata de la simplicidad y la eficiencia, es un dispositivo impresionante, la producción de 10.3 dBm de una fuente de 2.7V, mientras que el dibujo sólo 9.6mA operativo actual, con una escasa 1.7mA de ese ser no-PA actual. Sin embargo, también carecían de las características que los clientes más tarde necesarios:

El ruido de fase no cumplen con los estándares de ETSI para el funcionamiento a plena potencia. (El MAX1479 fue desarrollado para hacer frente a esa deficiencia.)
No sólo era capaz de modulación ASK. (El MAX1479 añadido modulación FSK.)
No podía soportar mayores niveles de potencia de salida. (El MAX7044 fue desarrollado para ofrecer +13 dBm).
La relación fija-PLL sólo se permite que la frecuencia sea cambiada mediante la sustitución del cristal. (El MAX7057 incorporado un PLL fraccionario-N).
El bajo consumo de energía de cristal LO requiere el uso de cristales con capacitancia pequeña carga (4.5pF).(El MAX7057 mejorado esto con un LO fuertes.)
La única forma de variar la potencia de transmisión era para variar la tensión de alimentación.

El MAX7060 se desarrolló posteriormente para hacer frente a estas limitaciones, así como para incorporar las características anteriormente no disponibles en Maxim ISM-si los transmisores. Sin embargo, estas mejoras han venido con un precio, en la forma de trabajo adicional en curso y, en consecuencia, la eficiencia en general reducido.

Tabla 1 muestra las características disponibles de cada uno de los circuitos integrados ha mencionado anteriormente, junto con los datos operativos de sus hojas de datos respectivas. En el caso de la MAX7060, los datos utilizados para la comparación proviene de la coincidencia de mayor eficiencia / filtro descrito anteriormente en esta nota de aplicación, no de la hoja MAX7060 datos.

Tabla 1. Comparación de funciones de Maxim Transmisor de RF ICs ISM-
Característica	MAX1472	MAX1479	MAX7044	MAX7057	MAX7060 rematched
Modulación ASK	X	X	X	X	X
Modulación FSK		X		X	X
ETSI-Cumple ruido de fase		X		X	X
Frecuencia variable (Frac-N)				X	X
10pF C de carga de cristales				X	X
TX Power de +13 dBm o más			X		X
Carga de optimización				X	X
Funciona desde 3 V o 5 V de suministro					X
Ajustable de la energía TX					X
TX Performance en 433.92
Potencia Nominal TX en 2.7V (dBm)	10.3	9.2	12.5	9.2	10.4
Op actual, ASK, 100% ciclo de trabajo (mA)	9.6	11,4	14,0	12,4	14,8
Op actual, ASK, 0% ciclo de trabajo (mA)	1.7	3.3	1.9	4.5	4.9

Antes de comparar la eficacia de drenaje entre el MAX1472 y el MAX7060 basado en los datos de la Tabla 1, unos pocos factores adicionales deben ser considerados:

La corriente del MAX1472 predriver es de alrededor de 0,5 mA y se desactiva cuando el PA está desactivado.Así, el MAX1472 FET PA está dibujando 7.4mA de corriente (es decir, 9.6mA - 1.7mA - 0.5mA).
La corriente del MAX7060 predriver es de alrededor de 1,5 mA y se desactiva cuando el PA está desactivado.Así, el MAX7060 FET PA está dibujando 8.4mA de corriente (es decir, 14.8mA - 4.9mA - 1.5mA).
Mientras que el inductor PA de la MAX1472 está conectado directamente a la fuente de 2.7V, L1 del circuito MAX7060 está conectado a PAVOUT, que se ha medido en 2.45V (aplanado, similar a la característica de alimentación se muestra en la Figura 4) cuando el IC es operado desde una fuente de 2.7V.

Si la ecuación 3 se aplica ahora a estos dos conjuntos de números (es decir, la potencia de transmisión y la corriente), el MAX1472 alcanza el 53,6% la eficiencia de drenaje, mientras que el MAX7060 alcanza el 53,3%. La mayor discrepancia entre los dos dispositivos es de los cálculos de eficiencia en general. Utilizando la ecuación 2, el MAX7060 rica en características sólo puede alcanzar 27,4% de eficiencia global, en comparación con 41,3% para el MAX1472. La eficiencia de drenaje de la MAX7060 podría estar ligeramente mejorada por optimizar aún más el "Partido Alternativa / Método de Filtro # 1", pero no se puede superar la "pena de eficiencia" que viene con la funcionalidad y flexibilidad que han sido diseñados en el MAX7060.

Además, si la necesidad de un alto rendimiento y alcance máximo de potencia de control exige que el MAX7060 ser configurado para operar desde un suministro de +5 V, la pena de eficiencia se incluyen el regulador de tensión interna. La presencia de 5V como V _DD en el denominador de la ecuación 2 (en lugar de 2.7V como en el ejemplo anterior) hace que la eficiencia global a ser incluso menor. En este sentido, no es justo comparar las cifras de eficiencia de los dos esquemas de nuevos anuncios presentados, ya que cada alternativa era para un propósito específico: para optimizar la eficiencia de drenaje (es decir, duración de la batería) o para lograr una potencia de transmisión de alta. Simplemente no podemos tener las dos cosas.

La aplicación de las Mejores Prácticas: MAX7060

En la sección anterior, hablamos de ciertas ventajas y desventajas y las comparaciones. Varias directrices generales y precauciones adicionales son útiles para tener en cuenta cuando se diseña con el MAX7060.

No se olvide de utilizar la capacitancia PA

Hay varios errores uno puede hacer la participación de la variable de la capacitancia PA. El primero no se está aprovechando de la capacitancia de PA en absoluto. En la operación de una sola frecuencia, sería posible lograr un rendimiento óptimo sin cambiar el código de la tapa, pero tan pronto como la operación de frecuencias múltiples deseado, no utilización de la tapa [4:0] los bits se traducirá en menos de una eficiencia óptima. También podría aumentar el riesgo de problemas de reglamentación, como desajustado carga AP no podría atenuar los armónicos bastante bien.

En aplicaciones donde el MAX7060 opera en más de una frecuencia, el mejor enfoque consiste en suponer que una cierta cantidad de capacitancia PA se aplicará cuando se opera a la frecuencia más baja, y luego eliminadas progresivamente a frecuencias más altas. Con las combinaciones de fósforo / filtro tratado hasta ahora, parece que el mejor funcionamiento a 433,92 MHz se consigue con la capacitancia adicional poca o ninguna PA. A la inversa, un cambio hacia abajo a una frecuencia mucho más baja (es decir, 315MHz) exige la aplicación de una gran parte de la capacitancia PA (es decir, fuera de 5.5pF 7.5pF, como fue el caso de ajustes alternativo / filtro # 2). Nota: Si el partido y los componentes del filtro fueron elegidas para optimizar el rendimiento de 315MHz con un código de la tapa de cero, será imposible para eso. mismo partido / combinación de filtros para trabajar de forma óptima en cualquier frecuencia de transmisión más alta Este es el segundo error.

Durante la caracterización del banco MAX7060, un conjunto de experimentos se realizó en la que la capacitancia PA se utiliza para ajustar la potencia de transmisión, permitiendo un nivel de salida casi constante que se mantiene en el mismo código PA durante cinco frecuencias desde 288MHz a 390MHz (es decir , la banda interna del partido original). Mediante la aplicación de una cantidad predeterminada de capacitancia PA en cada frecuencia, la planitud de salida puede mantenerse dentro de unas pocas décimas de 1 dB. De manera similar, podría ser deseable para operar sobre múltiples frecuencias con una eficiencia de drenaje óptimo en cada punto por la elección de un conjunto de códigos de cabeza para que criterio.

Sin embargo, en cualquier caso, la capacidad de determinar una combinación óptima requiere la medición de potencia de transmisión, los niveles de armónicas, la salida VDAC, y la corriente PA, mientras que el código de tapa varía a lo largo de todo su rango. Los resultados de tales una serie de mediciones se muestra en la Figura 10 yFigura 11 , que fueron tomadas de un kit de VE utilizando el Match alternativo / Método filtro # 1, pero operando a 315MHz. (Recordemos que los dos partidos se alternan como objetivo para la optimización en 433,92 MHz en vez de 315MHz.)

Figura 10. De potencia de transmisión y la eficiencia de drenaje vs código de la tapa en 315 MHz, usando Partido Alternativa / Método de Filtro N º 1.

Figura 11. AP actual y 2 º armónico vs código de la tapa en 315 MHz, usando Partido Alternativa / Método de Filtro N º 1.

La inherente compensaciones visible desde estos resultados son como sigue:

A pesar de un adicional de 0,5 dB con 1 dB de potencia de salida puede parecer que esté disponible para operar a los códigos de cabeza baja, los puntos de operación mismas consumen corriente extra considerable y no cumplen con los armónicos de la FCC.
El mejor rendimiento armónico parece que se correlaciona bien con la menor corriente, pero ninguno de estos puntos óptimos proporciona la máxima eficiencia de drenaje.

Desde un compromiso debe ser hecho, una recomendación general para operar a 315MHz con este partido en particular implicaría el uso de códigos de cabeza entre los 15dec y 23dec. En este intervalo, los armónicos son bien en las especificaciones, la eficiencia no es demasiado lejos de su valor de pico, y la corriente está cerca de su valor mínimo. A la inversa, debería ser evidente a partir del ejemplo que la elección de máxima potencia de transmisión como la métrica de mayor importancia, sin tener en cuenta lo que está ocurriendo con la eficiencia de consumo de corriente, y un desempeño armónico constituiría un tercer error con consecuencias significativas.

Debido a que la capacidad de carga de ajuste de la MAX7060 es una característica bastante singular, la experimentación es muy recomendable para determinar cuál es la mejor podría ser utilizada en un entorno de aplicación.

No espere lo mejor de ambos mundos (en el mismo tiempo)

Los partidos alternativos presentados en este documento de relieve una diferencia que tiene mayor discusión: Se puede optar por aspirar a alta salida TX y la linealidad de control de potencia, o se puede optar por aspirar a una operación eficiente a bajas tensiones de alimentación (tipo botón), pero ambos objetivos no se pueden alcanzar simultáneamente. Hay razones fundamentales por las que esto es cierto.

Con el fin de ser capaz de alta potencia de salida, la etapa final del FET de la MAX7060 es mayor que en cualquiera de los anteriores ISM-RF transmisores, con la excepción de la MAX7044. Aun así, una vez activados, los objetos expuestos Fet a la resistencia (es decir, Rsw) de aproximadamente 13Ω. Esta resistencia finita representa una pérdida de potencia inevitable. Como se señaló anteriormente en este documento, para transmitir a alta potencia, un valor bajo de Ropt (menos de 50Ω) debe ser presentada a la Autoridad Palestina. Dado que en este caso el valor de Rsw es un porcentaje significativo de Ropt, la eficiencia de drenaje se ve afectado. (Para una discusión general de la teoría detrás de modo conmutado AP, véase la nota de solicitud de 3589, " Teoría del amplificador de energía de bajo costo de alta eficiencia banda ISM transmisores . ")

Otro impacto a la eficiencia se produce debido a la presencia de la VDAC, que se coloca entre la fuente de crudo (es decir, cualquiera que sea está conectado a la V _DD5 patillas) y el inductor PA. El VDAC tiene una resistencia de salida finita, y I ² R asociado con la pérdida de esta resistencia será mayor para los partidos de alta potencia, que consumen más corriente, a través de la Autoridad Palestina.

Por el contrario, en las aplicaciones de bajo voltaje, que une la MAX7060 para una mayor eficiencia, Ropt es mucho mayor que Rsw, reduciendo así el impacto del interruptor de la pérdida. Al mismo tiempo, menor corriente que pasa por los resultados PA en menores pérdidas VDAC. Sin embargo, los valores de V _DD que son inferiores a 3.6V resultado en la característica de control de potencia aplanamiento. (Ver Figura 4, donde la oferta es 2.7V y la salida está por debajo de 2.6V VDAC.) En general, como V _DD se reduce de 3,6 a 2.1V 300mV en los pasos, un código extra PA se pierde en el rango de control para cada paso, aunque el resto de la característica (de la zona plana hacia abajo) sigue siendo impresionantemente lineal .

Aunque las características típicas de operación en la hoja de datos muestra el rango de control en el V _DD límites de 3.6V y 2.1V, en aplicaciones del mundo real, donde se alimenta el MAX7060 de una célula de 3V moneda nominal (por ejemplo, el modelo CR2032), de la batería voltaje será de aproximadamente 2.7V para la mayoría de su vida útil.Para dirigir el funcionamiento en tales condiciones, los códigos superiores de la gama de control debe ser sacrificado en aras de la operación eficiente del transmisor, y la vida en consecuencia, ya la batería.

Sea consciente de los efectos dependientes de la frecuencia

Debido a que el MAX7060 es muy adecuado para aplicaciones donde salto entre dos o más frecuencias se desea, algunos factores sensibles frecuencia debe tenerse en cuenta. En primer lugar, porque los valores de impedancia / admitancia del partido / filtro de red dependen de la frecuencia, la misma combinación de componentes pasivos siempre causará una mayor Ropt que se presentará a la Autoridad Palestina en la frecuencia más alta. Cuando las frecuencias están más cerca entre sí (por ejemplo, 315MHz y 345MHz), la cantidad de cambio en Ropt es pequeña, pero cuando el espaciamiento entre las frecuencias es mayor (por ejemplo, 315MHz y 433,92 MHz), la cantidad de cambio en Ropt es del 23% para el Partido Alternativa / Método de Filtro N º 1 y el 49% para el Partido Alternativa / Método de Filtro N º 2. Por lo tanto, los niveles de producción alcanzables en 433,92 MHz será siempre menor que las de 315 MHz , aunque los dos partidos alternativos que les permitan ser más juntos que el original EV kit de partido lo hizo.

En la práctica, la diferencia en los niveles de potencia puede llegar a ser parcialmente compensado por el hecho de que las antenas pequeñas, que son típicos en el ISM-RF aplicaciones tienden a ser menos eficientes radiadores en las frecuencias bajas y otras mejores en las frecuencias altas. (Para obtener más información, consulte 3401 notas de aplicación, " Coincidencia de 300MHz a 450MHz Maxim Transmisores de Antenas pequeño lazo "y 4302",pequeñas antenas de 300MHz a 450MHz transmisores . ") Sin embargo, junto con la disminución de la producción, hay un impacto secundario a la eficiencia general porque PLL corriente aumenta a frecuencias más altas. Una vez más, mientras que los partidos alternativos han mejorado el rendimiento a 433,92 MHz, el rendimiento siempre será un poco menos de lo que puede lograrse a 315MHz.

Sea consciente de PCB y el componente Dependencias

En su mayor parte, los datos en las características de operación típicas de la hoja MAX7060 datos y datos adicionales que aquí se presenta con los partidos alternativos han utilizado tanto el PCB se muestra en la documentación del kit MAX7060 EV. Al diseñar el MAX7060 en nuevas aplicaciones, se debe tener cuidado en el desarrollo y el diseño de la PCB de acuerdo con las pautas descritas en el tutorial de 4636, " Evite el PC-Diseño "trampas" en el ISM-Productos RF ". Debido a que los valores de inductancia y capacitancia parasitarias asociadas con el PCB aplicación es improbable que sean idénticos a los del kit de EV, algo de ensayo y error de los componentes coincidentes y el filtro tendrá que ser realizado para alcanzar la optimización.

El uso de componentes de alta calidad pasivas de alta son recomendadas para lograr el máximo rendimiento con el MAX7060. Lo mejor es elegir un fabricante en particular para todas las partes, en particular con los inductores de chip, porque proveedor a proveedor variaciones en la tolerancia, la Q, y los parámetros de parásitos puede conducir a resultados menos que óptimos, incluso la hora de elegir el mismo valor nominal.

Use cuidado de las técnicas de medición

Cuando se toman mediciones de la corriente PA mediante el uso de un multímetro digital, en lugar de R3A, asegúrese de elegir la configuración cuidada. La escala de mA en algunos metros de presentar la medida de lo 15Ω en serie, que deja caer la tensión de PA disponibles en más de 200 mV en una configuración de alta potencia, como el Partido Alternativa / Método de Filtro N º 2. Usando la escala amplificadores pueden presentar una resistencia en serie mucho más pequeño. (Los usuarios deben consultar el manual de sus respectivos DMM ).

Cuando se utiliza un dispositivo de ensayo donde el PCB debe ser una cierta distancia de la fuente de alimentación de banco superior, utilizar cables de alimentación de calibre suficiente para asegurar que la caída de tensión será pequeña. Alternativamente, utilice una fuente de banco con capacidad de detección remota, que permite que la tensión de muestra que se mantiene en el punto de carga en el PCB.

Para transmitir las mediciones de potencia, la colocación de un 10dB, 50Ω atenuador en la conexión coaxial estabiliza la impedancia de la línea y minimiza la energía reflejada, que puedan sesgar resultados de la medición.(Recuerde que debe caracterizar el cable + pérdida de atenuación por lo que se puede calibrar en los datos.)

Apéndice A. MAX7060 Matching / Ejemplo de filtro de red Uso de la carta de Smith

En esta sección se presenta un ejemplo de cómo un partido / filtro de red puede ser construido para el MAX7060. En este ejemplo, una impedancia de 50Ω es mantenido por el filtro pi, y transforma entonces hasta una impedancia real de 100Ω en la AP, que opera a 433.92. Las impedancias encontradas en diversos nodos de la red se muestran en la carta de Smith. (Para ver un tutorial en el desarrollo y el uso de la carta de Smith, véase la nota de aplicación 742, "Adaptación de impedancia y la carta de Smith: los fundamentos . ")

Figura A1. Impedancia / admitancia contornos de un filtro de 50Ω pi en 433.92.

A partir del centro de la carta (donde 1 + j0Ω normalizado representa una terminación 50Ω en el conector SMA en el kit de EV), Figura A1 muestra paso a paso la adición de un condensador en paralelo 12pF (C56), un inductor en serie 16nH (L2), y otro condensador en paralelo 12pF (C55). Esto da como resultado una configuración en impedancia final de 47 + j1.5Ω, muy similar al punto de partida 50Ω. Nota: Los valores de los componentes que se muestran aquí son fáciles de los disponibles. Si fuera posible obtener condensadores 12.5PF, la impedancia que termina podría ser exactamente 50Ω, pero cualquier cantidad de variación debido a la tolerancia componente hará que la desviación de la ideal. Capacidades parásitas e inductancias en el PCB también dará lugar a imperfecta adaptación, la práctica del diseño tan sabio necesita todos los partidos de teóricos que se verificó en el circuito impreso de solicitud.

Figura A2. Impedancia / admitancia contornos de una transformación 50Ω a 100Ω en 433.92.

Continuando con la impedancia de salida 47 + j1.5Ω del filtro pi, Figura A2 muestra la transformación de impedancia, que se produce mediante la adición de un condensador en serie (C4) y un inductor de derivación (L1). En este caso, 7PF proporciona la reactancia capacitiva necesario girar el contador de impedancia hacia la derecha hasta llegar al contorno constante conductancia de una resistencia en derivación 100Ω. Si L1 se selecciona ahora de tal manera como para equilibrar la susceptancia presentada por CparPA más la cantidad reflejada desde el filtro pi, la AP debe experimentar una carga real 100Ω. En términos gráficos, queremos que el punto final a la tierra en el círculo amarillo de la figura A2. Como era el caso para el filtro pi, puede ser necesario ajustar ligeramente los valores para alcanzar un resultado óptimo.

Aunque el ejemplo que aquí se presenta intencionalmente utilizados valores de los componentes que causan las impedancias de entrada y salida del filtro pi a ser la misma, debe quedar claro que son posibles varias opciones incluyendo:

Si el inductor serie se había hecho más pequeño , el condensador de derivación segundo hará que el extremo a la tierra en una región del gráfico donde la porción real de la impedancia es <50Ω.
Si el inductor serie se había hecho más grande , el condensador de derivación segundo hará que el extremo a la tierra en una región del gráfico donde la porción real de la impedancia es> 50Ω.
Si el dispositivo conectado a la entrada no presenta una impedancia 50Ω, para empezar (como muchas antenas no), el punto de partida para el partido ya no en el centro de la tabla. Sin embargo, la selección adecuada de C56, L2 y C55 todavía puede resultar en una red que trae la impedancia de nuevo a 50Ω en la salida del filtro, permitiendo C4 y L1 a transformar una vez más hasta 100Ω para la carga de PA.

Para obtener más información sobre la adecuación a los tipos de antenas se encuentran habitualmente en el ISM-RF aplicaciones, consulte las notas de aplicación 3401, " a juego 300MHz y 450MHz transmisores de Maxim de Antenas pequeño lazo "y 4302", pequeñas antenas de 300MHz a 450MHz transmisores ".