Cum să vă construiți propriul modul NRF24L01 + pa + lna: 5 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Modulul bazat pe Nrf24L01 a fost foarte popular, deoarece este ușor de implementat în proiecte de comunicații fără fir. Modulul poate fi găsit sub 1 $ cu o versiune tipărită PCB sau antenă monopol. Problema cu aceste module ieftine este că au multe probleme și devin ușor defecte. În principal, deoarece IC nu este fabricat inițial de Nordicsemi, ci și din cauza calității slabe a imprimării PCB-urilor.

De-a lungul acestui articol vă voi arăta cum să vă construiți propriul modul nrf24L01 și cum să adăugați PA (amplificator de putere), LNA (amplificator cu zgomot redus) pentru a extinde gama și puterea de ieșire.

Pasul 1: Circuit tipic de aplicație

Iată circuitul tipic pentru un modul bazat pe nrf24L01; acesta este utilizat în mod obișnuit în module comerciale bazate pe acest cip. Circuitul conține niște condensatori de decuplare conectați între VDD și masă. Este utilizat un oscilator cu cristal de 16 MHZ și trebuie să îndeplinească specificațiile din fișa tehnică. ANT1 și ANT2 furnizează ieșire RF la antenă, conform fișei tehnice, se recomandă o sarcină de 15ohm + j88ohm pentru o putere maximă de ieșire de 0dbm, o impedanță de încărcare de 50ohm poate fi obținută prin montarea unei rețele potrivite, ANT1 și ANT2 au o cale DC către VDD_PA (mai multe despre asta mai târziu). În cele din urmă, un conector SMA conectează circuitul la o antenă dipol.

Pasul 2: Adăugarea unui modul frontal pentru a crește puterea și autonomia

Circuitul discutat mai sus are 4 niveluri de putere de ieșire: 0dBm, -6dBm, -12dBm, -18dBm. Controlul nivelului de putere variază direct, desigur, există și alte caracteristici legate de antenă (impedanță, putere, tip …) și de mediul de propagare, dar să ne concentrăm asupra modulului în sine.

Pentru a extinde puterea de ieșire, ar putea fi utilizat un modul frontal. Am găsit acest RFX2401C de la Skyworks Solutions perfect; este un modul frontal 2.4GHZ ZigBee / ISM, cu porturi de intrare și ieșire de 50 ohmi, 25db de câștig de semnal mic și 22dBm de putere de ieșire saturată (Toate aceste caracteristici sunt legate de modul de transmisie). Skyworks oferă, de asemenea, o placă de evaluare care ajută la prototiparea cu ușurință cu IC-ul lor.

Acest modul are o logică de control relativ simplă (a se vedea tabelul logic). Pentru a activa recepția (modul RX), TXEN trebuie tras LOW și RXEN tras HIGH și pentru a activa transmisia (modul TX) TXEN tras HIGH statul RXEN nu este important. Conform fișei tehnice nrf24L01, pinul CE trebuie să fie tras la HIGH ori de câte ori transmițătorul trebuie să intre în modul RX. Folosind un osciloscop, am măsurat starea pinului VDD_PA, se dovedește că este HIGH ori de câte ori Transceiverul este în modul TX și LOW în modul RX. În acest fel, TXEN ar trebui să fie conectat la VDD_PA și RXEN la CE

Pasul 3: Lista materialelor

Acest tabel conține lista componentelor de care aveți nevoie pentru a construi acest circuit, le-am comandat la:

Pasul 4: Scheme

Acesta este circuitul tipic al transmițătorului nostru cu ieșirea RF conectată la modulul frontal; acesta primește comenzi de la pinii VDD_PA și CE, unii condensatori de decuplare au fost adăugați. Ieșirea este conectată la un filtru LC discret cu un conector SMA la final.

Pasul 5: Concluzii și îmbunătățiri

după extragerea fișierelor Gerber, am comandat 10 bucăți și am lipit folosind un șablon și o stație de reflow.

Se pare că realizarea unui astfel de circuit RF necesită luarea în considerare a oricărei posibile interferențe electromagnetice, în special atunci când se efectuează rutare PCB. Se recomandă cu tărie un scut fără aerisire și conectați-l la masă, ceea ce ajută la reducerea cuplării capacitive și magnetice între modul și mediul său.