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幅度移鍵控（ASK）和開關鍵控（OOK）接收器用于間歇性低數(shù)據(jù)速率應用，如 RKE、家庭安全、車庫門開啟器和遙控器。從遠程發(fā)射器傳輸?shù)紸SK或OOK接收器的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)切片器中重建。因此，數(shù)據(jù)切片器是 ASK 和 FSK 接收器的組成部分，根據(jù) FCC 第 260.470 部分的規(guī)則，這些接收器在 15MHz 至 231MHz 短程 UHF 頻段工作。本應用筆記解釋了Maxim的UHF接收器（包括MAX1470、MAX1473和MAX1471）以及MAX7030和MAX7032等收發(fā)器的數(shù)據(jù)切片器的工作原理。

介紹

在最簡單的形式中，數(shù)據(jù)切片器是一個模擬比較器，用于將解調(diào)的ASK信號與閾值進行比較。如果解調(diào)信號電壓超過閾值，比較器輸出將變?yōu)楦唠娖剑ǔ?a target="_blank">電源電壓。如果解調(diào)信號低于閾值，則比較器輸出變?yōu)榈碗娖剑ǔ榱惴虻亍?/p>

本應用筆記回顧了數(shù)據(jù)切片的兩個方面：形成比較器閾值，以及防止比較器輸出在沒有信號時“抖動”。后一種操作通常稱為“靜噪”，可以通過在數(shù)據(jù)比較器的任一引腳上引入簡單的電壓偏移來完成。該失調(diào)可以直接來自電源或使用遲滯，遲滯是從數(shù)據(jù)切片器比較器反饋部分輸出電壓的過程。

我們將展示三種不同的閾值形成方法，以及三種引入靜噪的不同方法，所有這些都可以通過添加一些外部電阻和/或電容器來完成。

解調(diào)ASK信號

Maxim ASK接收器使用解調(diào)器，該解調(diào)器是精心設計的限幅IF放大器。該放大器產(chǎn)生的電壓與輸入IF信號功率的對數(shù)成比例。當不存在信號時，放大器形成的電壓由靜態(tài)直流值和小時變噪聲電壓組成。圖1顯示了解調(diào)器輸出響應ASK調(diào)制信號的波形。波形將在靜態(tài)電壓V之間來回切換0，當信號被鍵關閉時，并且信號電壓，Vs，當信號按鍵打開時。在MAX1473中，V0典型值約為 1.2V 和 Vs靈敏度范圍約為40mV，信號電平為非常高時約為1V。

圖1.ASK解調(diào)器輸出。

數(shù)據(jù)切片器框圖

圖2所示為MAX1473 ASK接收器的框圖。本應用筆記重點介紹構(gòu)成數(shù)據(jù)切片器的三個運算放大器和圖右下角的七個引腳。圖3中重新繪制了相同的功能塊，以更清楚地說明每個電路的功能。圖中電阻和電容的參考指示符與MAX1473評估板原理圖中的參考指示符相同。運算放大器U1及其組件構(gòu)成Sallen-Key數(shù)據(jù)濾波器，用于平滑ASK解調(diào)器檢測到的幅度輸出。運算放大器U2及其元件構(gòu)成數(shù)據(jù)切片器比較器，而峰值檢測運算放大器U3及其元件構(gòu)成峰值檢測器輸出。現(xiàn)在，我們可以專注于該電路的各個部分，以了解數(shù)據(jù)切片操作中的各種選項。

圖2.MAX1473 ASK接收器框圖

圖3.MAX1473中的數(shù)據(jù)切片器模塊框圖，包括外部元件

基本數(shù)據(jù)切片電路

圖4所示為最簡單的數(shù)據(jù)切片電路。數(shù)據(jù)濾波器DFO的輸出進入數(shù)據(jù)切片器比較器DSP的正引腳，并通過簡單的RC低通濾波器在DSN處形成切片閾值電壓。當檢測到并濾波的ASK信號DFO通過R1和C4形成的低通濾波器并建立時，DSN引腳的直流值介于該信號的最大和最小電壓之間。圖5顯示了使用電壓V的DSP和DSN上的波形0和 Vs從圖 1 。請注意，DSN處的穩(wěn)態(tài)電壓為V0+ Vs/2.當接收到的數(shù)據(jù)流在數(shù)據(jù)包或幀的開頭（以前導碼或同步模式的形式）具有足夠的額外位時，該電路可以承受損失，而R1-C4電路充電到正確的切片閾值時，該電路可以承受損失。當需要檢測序列的前一位時，DSN處形成閾值電壓的電路需要快速達到該電壓。這就是峰值檢測器可以提供幫助的地方。

圖5.DSN和DSP信號，用于基本數(shù)據(jù)切片閾值的形成。

具有快速閾值形成功能的數(shù)據(jù)切片器

在ASK接收器中增加來自峰值檢測器的電壓可以加速數(shù)據(jù)切片閾值DSN的形成。圖6中的電路說明了數(shù)據(jù)濾波器和峰值檢波器對DSN的貢獻如何結(jié)合起來產(chǎn)生快速響應的閾值電壓。通過將DFO和PDOUT視為兩個獨立的電壓源，我們可以使用疊加技術（單獨找到每個源的響應，然后添加響應）來確定DSN的電壓。峰值檢波器的貢獻是通過C13和C4形成的電容分壓器的瞬時電壓跳躍。該電壓跳變衰減到由R1和R2形成的電阻分壓器確定的穩(wěn)態(tài)值。R1-C4低通濾波器的貢獻與基波數(shù)據(jù)切片器電路緩慢上升的閾值相同。通過仔細選擇兩個R和兩個C值，這兩個貢獻可以相互補充，并在DSN處形成閾值電壓，理想情況下，該閾值電壓立即跳到正確的閾值并保持在那里。

圖6.用于快速閾值形成的電路和波形。

圖7顯示了兩組不同電阻和電容的兩個DSN波形。在DSN處產(chǎn)生最接近瞬時跳躍的閾值電壓的組件組合遵循以下準則：

圖7.使用峰值檢測器的組合DSN電壓與時間的關系。

我們可以通過一個具體的例子來說明 R 和 C 的選擇。對于4kbps NRZ的ASK數(shù)據(jù)速率，R1-C4低通濾波器的時間常數(shù)應約為5位間隔，即5 x 0.25ms或1.25ms。R1 和 C4 的一個不錯的選擇是：

R1 = 25 kΩ 和 C4 = 0.047 μF

我們選擇 C13 等于 C4，并使 R2 比 R1 大得多（因子 10 是好的）：

R2 = 250 kΩ 和 C13 = 0.047 μF

此選項將導致閾值電壓DSN從V跳升0到 V0+ Vs/2，然后穩(wěn)定為 V0+0.55Vs.

請注意，這種建立快速切片閾值的方法會在閾值中創(chuàng)建一個小錯誤。此外，與閾值電壓從初始值到最終值的變化相關的時間常數(shù)（這是一個非常小的變化）由以下乘積給出：

時間常數(shù) = （R1 ||R2 x （C4 + C13））

這大約是R1-C4平滑電路時間常數(shù)的兩倍。我們可以通過減小每個電容器值來糾正這種變化，但這不是必需的。由于閾值在初始跳躍后變化很小，因此時間常數(shù)并不像缺乏峰值檢測器貢獻的電路中那樣重要。

帶雙峰檢測器的數(shù)據(jù)切片器

將單峰值檢測器與R-C平滑電路結(jié)合使用以形成切片閾值有一個小缺點：最終閾值與其理想值略有不同，理想值介于來自數(shù)據(jù)濾波器的最大和最小電壓之間。

使用最大和最小峰值檢測器是改善切片閾值快速建立的一種方法。MAX1471 ASK/FSK接收器、MAX7042 FSK接收器和MAX7030/MAX7031/MAX7032收發(fā)器具有最大和最小峰值檢波器，因此無需單路R-C平滑電路。圖8顯示了這些峰值檢測器，每個檢波器都有一個外部電阻和電容。每個電容保持峰值電壓，每個電阻器為相關電容提供放電路徑。這種設計允許峰值檢波器動態(tài)跟蹤數(shù)據(jù)濾波器輸出電壓的任何峰值變化。最大和最小峰值檢波器可以一起使用，在數(shù)據(jù)流的最大和最小電壓電平之間的一個值處形成一個數(shù)據(jù)切片器閾值電壓。這些R-C對的RC時間常數(shù)應設置為位間隔的五倍左右，就像本應用筆記前面描述的簡單閾值平滑電路一樣。

圖8.具有最大和最小峰值檢測器的數(shù)據(jù)切片器電路。

如果某些因素導致基帶信號幅度發(fā)生顯著變化，例如AGC增益開關或上電瞬變，峰值檢波器可能會“捕獲”錯誤電平。如果檢測到假峰，則切片水平不正確。由于RC時間常數(shù)的長度為幾位，因此峰值檢波器可能無法快速恢復。然而，帶有雙峰檢波器的Maxim接收器都至少有一個用于復位峰值檢波器輸出的配置：接收器暫時允許峰值檢波器跟蹤信號。在MAX7042 FSK接收器中，峰值檢波器通過暫時將ENABLE引腳拉低，然后將其返回到邏輯高電平設置來復位。MAX7030和MAX7031收發(fā)器以相同的方式復位峰值檢波器，但只要AGC功能改變狀態(tài)或T/R開關進入接收狀態(tài)，也會復位峰值檢波器。MAX1471 ASK/FSK接收器和MAX7032 ASK/FSK收發(fā)器通過串行端口復位峰值檢波器，并在接收機進入休眠模式時自動復位峰值檢波器。

向數(shù)據(jù)切片器添加基本靜噪

在沒有ASK信號的情況下，ASK檢波器輸出由具有時變噪聲電壓的直流電壓組成，其峰峰值約為20mV。當數(shù)據(jù)切片器比較器在DSN閾值電壓上來回擺動時，該噪聲電壓就會出現(xiàn)，導致比較器的輸出“顫振”，即在電源電壓和地之間快速隨機地來回跳動。這種行為通常會不必要地喚醒微處理器，有時會給電源線增加噪聲。阻止這種顫振的一種方法是使用簡單的靜噪電路，該電路在數(shù)據(jù)切片器的正（DSP）或負（DSN）引腳上增加一個小的直流偏移。

圖9顯示了使用電源作為直流偏移源的簡單靜噪電路。通常，您只需要一個大電阻，該電阻值是數(shù)據(jù)濾波器輸出DFO和比較器任一輸入引腳之間的電阻值的50至100倍。在圖9的第一個電路中，小失調(diào)被添加到DSP中。如果失調(diào)約為30mV，則會發(fā)生兩件事。首先，在沒有信號的情況下，DSP直流電壓上的噪聲永遠不會使DSP電壓低于DSN的閾值水平;其次，DATAOUT引腳將保持高電平，即VDD.在圖9的第二個電路中，偏移量被添加到DSN中。現(xiàn)在，DSP上直流電壓上的噪聲永遠不會使DSP電壓超過DSN增加的閾值，并且DATAOUT引腳將保持低電平，即GND。靜噪電路會略微降低靈敏度（當仔細選擇電阻分壓器時，靈敏度約為1dB至2dB），當存在解調(diào)信號時，在DATAOUT處產(chǎn)生稍寬的正數(shù)據(jù)脈沖和稍窄的負數(shù)據(jù)脈沖。

圖9.兩個使用電源電壓的簡單靜噪電路。

雙峰檢波器的靜噪

使用上圖8中的雙峰檢測器可以形成另一個簡單的靜噪電路。使兩個電阻略微不相等會使閾值高于或低于兩個峰值電壓的中點，具體取決于哪個電阻更大。如果將門限設置為略高于中點30mV至50mV，則當沒有信號存在時，DATAOUT引腳將保持低電平。類似地，如果閾值設置略低于中點，則當沒有信號時，DATAOUT引腳將保持高電平。

向數(shù)據(jù)切片器添加電阻遲滯

您還可以使用一個大電阻將數(shù)據(jù)切片器的DATAOUT引腳連接到DSP引腳。圖10顯示了電阻遲滯的等效電路。這種方法與連接V的效果幾乎相同DD通過電阻器連接到 DSP 引腳。這里唯一的區(qū)別是，當存在解調(diào)信號時，DSP處的小偏移僅在解調(diào)數(shù)據(jù)的正擺幅期間存在。因此，在 DATAOUT 處，正數(shù)據(jù)脈沖寬度的增加略小，因為正數(shù)據(jù)脈沖的前緣不會因偏移的存在而提前。