Hogyan építsünk saját NRF24L01+pa+lna modult: 5 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Az Nrf24L01 alapú modul nagyon népszerű volt, mert könnyen megvalósítható vezeték nélküli kommunikációs projektekben. A modul 1 dollár alatt található PCB nyomtatott verzióval vagy monopól antennával. Az olcsó modulok problémája az, hogy sok problémájuk van, és könnyen meghibásodnak. Főleg azért, mert az IC -t eredetileg nem a Nordicsemi gyártotta, hanem a PCB -k gyenge nyomtatási minősége miatt is.

Ebben a cikkben megmutatom, hogyan lehet saját nrf24L01 alapú modult felépíteni, és hogyan adhat hozzá PA (teljesítményerősítő), LNA (alacsony zajszintű erősítő) tartományt és kimeneti teljesítményt.

1. lépés: Tipikus alkalmazási áramkör

Íme az nrf24L01 alapú modul tipikus áramköre; ezt általában a chipen alapuló kereskedelmi modulokban használják. Az áramkör tartalmaz néhány leválasztó kondenzátort a VDD és a föld között. 16 MHZ kristályoszcillátort használnak, és meg kell felelnie az adatlapon található előírásoknak. Az ANT1 és ANT2 rádiófrekvenciás kimenetet biztosít az antennának, az adatlap szerint 15ohm+j88ohm terhelés ajánlott 0dbm maximális kimeneti teljesítmény mellett, 50ohm terhelési impedancia érhető el megfelelő hálózat felszerelésével, ANT1 és ANT2 egyenáramú útja a VDD_PA -hoz (erről majd később). Végül egy SMA csatlakozó köti össze az áramkört egy dipólus antennával.

2. lépés: Kezelőfelület -modul hozzáadása a teljesítmény és hatótávolság növeléséhez

A fent tárgyalt áramkörnek 4 kimeneti teljesítménye van: 0dBm, -6dBm, -12dBm, -18dBm. A teljesítményszint -szabályozók közvetlenül hatótávolságúak, természetesen vannak más jellemzők is, amelyek az antennával (impedancia, teljesítménysebesség, típus…) és a terjedési környezettel kapcsolatosak, de koncentráljunk magára a modulra.

A kimeneti teljesítmény növeléséhez elülső modul használható. Ezt az RFX2401C -t a Skyworks Solutions -tól tökéletesnek találtam; ez egy 2,4 GHz-es ZigBee/ISM előlapi modul, 50ohm bemeneti és kimeneti portokkal, 25db kis jelerősítéssel és 22dBm telített kimeneti teljesítménnyel (mindezek az adatok az átviteli módhoz kapcsolódnak). A Skyworks egy értékelőtáblát is kínál, amely segít a prototípusok egyszerű elkészítésében az IC -vel.

Ez a modul viszonylag egyszerű vezérlő logikával rendelkezik (Lásd a logikai táblázatot). A vétel aktiválásához (RX mód) a TXEN -t LOW -ra kell húzni, és az RXEN -t HIGH -ra kell húzni, az átvitel aktiválásához (TX mode) pedig a TXEN HIGH -ra húzva az RXEN állapota nem fontos. Az nrf24L01 adatlap szerint a CE -tűt HIGH magasra kell húzni, amikor az adó -vevőnek RX módba kell lépnie. Oszcilloszkóp segítségével megmértem a VDD_PA tű állapotát, kiderül, hogy MAGAS, ha az adó -vevő TX módban van, és alacsony az RX módban. Így a TXEN -t a VDD_PA -hoz, az RXEN -t a CE -hez kell csatlakoztatni

3. lépés: Anyagjegyzék

Ez a táblázat tartalmazza az áramkör felépítéséhez szükséges összetevőkészletek listáját, ezeket itt rendeltem meg:

4. lépés: Sémák

Ez az adóvevőnk tipikus áramköre, amelynek RF kimenete az előlapi modulhoz van csatlakoztatva; ez parancsokat kap a VDD_PA és a CE csapoktól, néhány leválasztó kondenzátort. A kimenet egy különálló LC szűrőhöz van csatlakoztatva, amelynek végén SMA csatlakozó található.

5. lépés: Következtetés és fejlesztések

a gerber -fájlok kivonása után rendeltem 10 db -ot, és forrasztást végeztem stencil és reflow állomás segítségével.

Kiderült, hogy egy ilyen RF áramkör létrehozásához minden lehetséges elektromágneses interferenciát figyelembe kell venni, különösen a NYÁK -útválasztás során. Erősen ajánlott egy nem szellőző árnyékolást és ezt a földhöz csatlakoztatni, ami segít csökkenteni a kapacitív és mágneses csatolást a modul és környezete között.