RF遥控器的简易设计与应用

图3：使用Si4010计算电池寿命示例。虽然此示例不包括电池的自泄漏，但它确实说明了Si4010变送器的低功耗特性以及低待机电流的重要性。 Si4010变送器的超低待机电流比许多现有解决方案低一个数量级，是延长遥控器电池寿命的重要差异因素。

任何遥控设计中最重要的考虑因素之一是最小化系统设计成本受组件成本以外的诸多因素影响，包括人工，库存，测试和制造产量。到目前为止，目前市场上占主导地位的低成本射频遥控解决方案使用MCU和基于表面声波（SAW）的射频发射器，如图4所示。

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这种设计拓扑结构的广泛接受主要源于其低成本和简单性。 SAW器件与Colpitts振荡器结构中的晶体管Q1谐振以形成载波频率，并且晶体管Q2提供稳定操作所需的输出功率放大和隔离。来自MCU的数据直接应用于SAW谐振器以形成OOK调制信号，来自MCU的GPIO6将电压（VCC）提供给基于SAW的发送器。整个解决方案使用24个外部元件，包括MCU，一个旁路电容，一个用于为MCU提供时钟的石英晶体，以及一个带有跟踪天线和电容的PCB。它的RF组件成本（不包括PCB，MCU和旁路电容器）在100，000单位体积中为0.77美元。 0.77美元的RF BOM成本不包括MCU，旁路电容或PCB的成本。传统上，这是可靠RF传输的最低组件成本解决方案。从系统成本的角度来看，大的BOM数会增加其他成本，例如人工，库存和测试，并降低制造产量。

尽管基于SAW的变送器因其组件成本低而广泛用于远程控制，但是这项旧技术的许多缺点。除了来自大量RF BOM组件的高系统成本之外，基于SAW的发射器还具有差的载波频率精度，单频操作，仅OOK调制，不一致的性能，对组件容差的敏感性和低制造产量。

相比之下，Si4010发射器是一个完整的片上系统（SoC）遥控IC。基于成熟的Si500硅振荡器，其获得专利的无晶体架构在商用温度范围内实现了±150 ppm的载波频率精度，在工业温度范围内实现了±250 ppm，这是传统低成本SAW发射器的两倍精度没有外部水晶。该器件工作在27至960 MHz的连续频率范围内，包括可编程功率放大器（PA），输出功率高达+10 dBm，自动天线调谐和PA边沿速率控制，符合FCC，ETSI和ARIB无线电频率法规。嵌入式8051 MCU针对快速吞吐量进行指令优化，配备512字节内部数据RAM，4 kB RAM，8 kB OTP NVM，128位EEPROM，12 kB ROM功能库和硬件加速128比特AES加密算法。该器件的1.8至3.6 V电源范围，低待机电流低于超低功耗（10 nA）和触摸唤醒操作，使Si4010成为纽扣电池应用的理想选择。图5显示了Si4010发送器SoC的框图。

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图5：Si4010框图。图6显示了使用Si4010和可选LED指示何时按下按钮的遥控器原理图。该遥控器的总BOM组件（不包括可选LED）是单个Silicon Labs的Si4010 IC，一个旁路电容，以及带有PCB走线天线和电容的PCB。 Si4010的总BOM组件不仅远低于基于SAW的发射器（3与24相比），Si4010也没有任何RF组件，因为它们都集成在IC中。 Si4010的高集成度将总系统BOM从过去使用基于SAW的变送器的24个组件减少到仅仅三个组件。这种BOM减少大大减少了人工，库存和测试成本，并大大提高了制造产量。此外，Si4010器件的自动天线调谐功能可确保始终如一的可靠输出功率，并通过使用宽松公差制造工艺降低成本，因为不再需要高精度天线匹配。

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图7：使用Si4010Si4010的434 MHz远程控制PCB。使用存储在12 kB ROM中的Si4010变送器的远程控制功能库，开发远程控制应用程序非常简单。该库包括按钮服务程序，AES加密，编码模块，电池电压测量和其他有用的远程控制功能，以减少代码大小和加快产品上市时间。

图8显示了远程控制应用中使用的Si4010的流程图。当电池插入或从按钮按下从待机模式唤醒时，Si4010自动开始将用户代码从非易失性存储器（NVM）复制到RAM，然后运行用户代码的启动过程。启动后，首先初始化器件的数字模块（MCU，中断，定时器，外设等），然后使用ROM库中的功能初始化模拟模块。例如，在该阶段期间设置调制类型（OOK或FSK），数据速率，PA发送电平，载波频率等。

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