Как да изградите свой собствен модул NRF24L01+pa+lna: 5 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Модулът, базиран на Nrf24L01, беше много популярен, защото е лесен за внедряване в проекти за безжична комуникация. Модулът може да бъде намерен под 1 $ с печатна версия на печатна платка или монополна антена. Проблемът с тези евтини модули е, че имат много проблеми и лесно стават дефектни. Най -вече защото първоначално IC не е направена от Nordicsemi, но и поради лошото качество на печат на печатни платки.

В цялата статия ще ви покажа как да изградите свой собствен модул, базиран на nrf24L01, и как да добавите PA (усилвател на мощност), LNA (нискошумов усилвател), за да разширите обхвата и изходната мощност.

Стъпка 1: Типична схема на приложение

Ето типичната схема за модул, базиран на nrf24L01; този обикновено се използва в търговски модули, базирани на този чип. Веригата съдържа някои отделящи кондензатори, свързани между VDD и земята. Използва се кристален осцилатор от 16 MHZ и трябва да отговаря на спецификациите, посочени в листа с данни. ANT1 и ANT2 осигуряват RF изход към антената, според листа с данни се препоръчва натоварване 15ohm+j88ohm за максимална изходна мощност 0dbm, импеданс на натоварване от 50ohm може да бъде получен чрез монтиране на съвпадаща мрежа, ANT1 и ANT2 имат постоянен път към VDD_PA (повече за това по -късно). Накрая SMA конектор свързва веригата към диполна антена.

Стъпка 2: Добавяне на преден модул за увеличаване на мощността и обхвата

Обсъдената по -горе верига има 4 нива на изходна мощност: 0dBm, -6dBm, -12dBm, -18dBm. Контролите на нивото на мощност директно обхващат, разбира се има и други характеристики, свързани с антената (импеданс, мощност, тип …) и със средата на разпространение, но нека се съсредоточим върху самия модул.

За увеличаване на изходната мощност може да се използва преден модул. Намерих този RFX2401C от Skyworks Solutions просто перфектен; това е 2.4GHZ ZigBee/ISM преден модул, с 50ohm входни и изходни портове, 25db малка печалба на сигнал и 22dBm наситена изходна мощност (Всички тези характеристики са свързани с режим на предаване). Skyworks предлага и оценителна дъска, която помага да се прототипира лесно с тяхната интегрална схема.

Този модул има сравнително проста логика за управление (вижте логическата таблица). За да активирате приемането (режим RX), TXEN трябва да се издърпа НИСКО и RXEN да се издърпа ВИСОКО и да се активира предаването (режим TX) TXEN издърпано ВИСОКО състоянието на RXEN не е важно. Според таблицата с данни nrf24L01 CE щифтът трябва да се дърпа ВИСОКО, когато трансивърът трябва да влезе в режим RX. С помощта на осцилоскоп измерих състоянието на щифта VDD_PA, се оказва, че е ВИСОК, когато трансивърът е в режим TX и НИСКИ в режим RX. По този начин TXEN трябва да бъде свързан към VDD_PA и RXEN към CE

Стъпка 3: Сметка

Тази таблица съдържа списъка с компоненти, необходими за изграждането на тази схема, поръчах ги на:

Стъпка 4: Схеми

Това е типичната схема на нашия трансивър с негов RF изход, свързан към модула на предния край; този получава команди от VDD_PA и CE щифтове, като се добавят някои отделящи кондензатори. Изходът е свързан към дискретен LC филтър с SMA конектор в края.

Стъпка 5: Заключение и подобрения

след извличане на гербер файлове поръчах 10 печатни платки и запоявах с помощта на шаблон и рефлоу станция.

Оказва се, че създаването на такава RF верига изисква вземане под внимание на всички възможни електромагнитни смущения, особено при извършване на печатна платка. Силно се препоръчва щит без вентилация и свързване на този към земята, което помага за намаляване на капацитивната и магнитната връзка между модула и неговата среда.