Cách xây dựng Mô-đun NRF24L01 + pa + lna của riêng bạn: 5 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Mô-đun dựa trên Nrf24L01 đã rất phổ biến vì nó dễ triển khai trong các dự án truyền thông không dây. Mô-đun có thể được tìm thấy dưới 1 đô la với phiên bản in PCB hoặc Antenna đơn cực. Vấn đề với các mô-đun rẻ tiền này là chúng có nhiều vấn đề và dễ bị lỗi. Chủ yếu là do vi mạch ban đầu không phải do Nordicsemi sản xuất, mà còn do chất lượng in ấn của PCB kém.

Trong suốt bài viết này, tôi sẽ chỉ cho bạn cách xây dựng mô-đun dựa trên nrf24L01 của riêng bạn và cách thêm PA (Bộ khuếch đại công suất), LNA (Bộ khuếch đại tiếng ồn thấp) để mở rộng phạm vi và công suất đầu ra.

Bước 1: Mạch ứng dụng điển hình

Đây là mạch điển hình cho mô-đun dựa trên nrf24L01; cái này thường được sử dụng trong các mô-đun thương mại dựa trên chip này. Mạch chứa một số tụ điện tách được kết nối giữa VDD và đất. Bộ dao động tinh thể 16 MHZ được sử dụng và phải đáp ứng các thông số kỹ thuật có trong biểu dữ liệu. ANT1 và ANT2 cung cấp đầu ra RF cho ăng-ten, theo biểu dữ liệu, tải 15ohm + j88ohm được khuyến nghị cho công suất đầu ra tối đa 0dbm, trở kháng tải 50ohm có thể đạt được bằng cách lắp mạng phù hợp, ANT1 và ANT2 có đường dẫn DC đến VDD_PA (thêm về điều này sau). Cuối cùng một đầu nối SMA kết nối mạch với một ăng-ten lưỡng cực.

Bước 2: Thêm mô-đun giao diện người dùng để tăng sức mạnh và phạm vi

Mạch được thảo luận ở trên có 4 mức công suất đầu ra: 0dBm, -6dBm, -12dBm, -18dBm. Mức công suất kiểm soát trực tiếp phạm vi, tất nhiên có các đặc điểm khác liên quan đến ăng-ten (trở kháng, Tốc độ công suất, loại…) và môi trường lan truyền, nhưng chúng ta hãy tập trung vào chính mô-đun.

Để mở rộng công suất đầu ra, có thể sử dụng mô-đun giao diện người dùng. Tôi thấy chiếc RFX2401C này từ Skyworks Solutions thật hoàn hảo; đó là mô-đun front-end 2.4GHZ ZigBee / ISM, với các cổng đầu vào và đầu ra 50ohm, mức tăng tín hiệu nhỏ 25db và công suất đầu ra bão hòa 22dB (Tất cả các đặc điểm này đều liên quan đến chế độ Truyền). Skyworks cũng cung cấp một hội đồng đánh giá giúp tạo mẫu dễ dàng với vi mạch của họ.

Mô-đun này có logic điều khiển tương đối đơn giản (Xem bảng logic). Để kích hoạt nhận (chế độ RX), TXEN phải được kéo THẤP và RXEN được kéo CAO và để kích hoạt truyền (chế độ TX) TXEN được kéo CAO, trạng thái của RXEN không quan trọng. Theo biểu dữ liệu nrf24L01, chân CE phải được kéo CAO bất cứ khi nào bộ thu phát phải vào chế độ RX. Sử dụng máy hiện sóng, tôi đã đo trạng thái của chân VDD_PA, kết quả là nó CAO bất cứ khi nào Bộ thu phát ở chế độ TX và THẤP ở chế độ RX. Bằng cách này, TXEN sẽ được kết nối với VDD_PA và RXEN với CE

Bước 3: Hóa đơn nguyên vật liệu

Bảng này chứa danh sách các thành phần mà bạn cần để xây dựng mạch này, tôi đã đặt hàng tại:

Bước 4: Sơ đồ

Đây là mạch điển hình của bộ thu phát của chúng tôi với đầu ra RF được kết nối với mô-đun kết thúc phía trước; cái này nhận lệnh từ các chân VDD_PA và CE, một số tụ điện tách rời khi được thêm vào. Đầu ra được kết nối với bộ lọc LC rời rạc có đầu nối SMA ở cuối.

Bước 5: Kết luận và cải tiến

sau khi giải nén các tập tin Gerber, tôi đã đặt hàng 10 pcb và đã hàn bằng cách sử dụng stencil và trạm chỉnh lại.

Hóa ra là việc tạo ra một mạch RF như vậy đòi hỏi phải tính đến bất kỳ khả năng gây nhiễu điện từ nào, đặc biệt là khi thực hiện định tuyến pcb. Chúng tôi đặc biệt khuyên bạn nên sử dụng tấm chắn không có lỗ thông hơi và kết nối tấm chắn này với đất, điều này giúp giảm sự ghép nối điện dung và từ tính giữa mô-đun và môi trường của nó.