Sådan bygger du dit eget NRF24L01+pa+lna -modul: 5 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Nrf24L01 -baseret modul har været meget populært, fordi det er let at implementere i trådløse kommunikationsprojekter. Modulet kan findes under 1 $ med en PCB -trykt version eller monopolantenne. Problemet med disse billige moduler er, at de har mange problemer og let bliver defekte. Hovedsageligt fordi IC'en ikke oprindeligt er fremstillet af Nordicsemi, men også på grund af PCB'ernes dårlige udskriftskvalitet.

Gennem denne artikel vil jeg vise dig, hvordan du opbygger dit eget nrf24L01 -baserede modul, og hvordan du tilføjer PA (effektforstærker), LNA (støjsvag forstærker) for at udvide rækkevidde og udgangseffekt.

Trin 1: Typisk applikationskredsløb

Her er det typiske kredsløb for et nrf24L01 baseret modul; denne bruges almindeligvis i kommercielle moduler baseret på denne chip. Kredsløbet indeholder nogle afkoblingskondensatorer forbundet mellem VDD og jord. 16 MHZ krystaloscillator bruges og skal opfylde specifikationerne i databladet. ANT1 og ANT2 leverer RF -output til antennen, ifølge datablad anbefales en 15ohm+j88ohm belastning for en maksimal udgangseffekt på 0dbm, en 50ohm belastningsimpedans kan opnås ved at montere et matchende netværk, ANT1 og ANT2 har en DC -sti til VDD_PA (mere om dette senere). Endelig forbinder et SMA -stik kredsløbet med en dipolantenne.

Trin 2: Tilføjelse af et frontend -modul for at øge effekt og rækkevidde

Kredsløbet diskuteret ovenfor har 4 udgangseffekter: 0dBm, -6dBm, -12dBm, -18dBm. Effektniveaukontroller strækker sig direkte, naturligvis er der andre egenskaber relateret til antennen (impedans, effekthastighed, type …) og udbredelsesmiljøet, men lad os fokusere på selve modulet.

For at forlænge udgangseffekten kan et frontend -modul bruges. Jeg fandt denne RFX2401C fra Skyworks Solutions bare perfekt; det er et 2,4 GHz ZigBee/ISM front-end modul, med 50ohm input og output porte, 25 db lille signalforstærkning og 22 dBm mættet udgangseffekt (Alle disse egenskaber er relateret til Transmit mode). Skyworks tilbyder også et evalueringstavle, der hjælper med at prototype let med deres IC.

Dette modul har en forholdsvis enkel styringslogik (se logisk tabel). For at aktivere modtagelse (RX -tilstand) skal TXEN trækkes LAVT og RXEN trækkes HØJT og for at aktivere transmission (TX -tilstand) TXEN trak HØJ, tilstanden for RXEN er ikke vigtig. Ifølge nrf24L01 datablad skal CE -ben trækkes HØJ, når transceiveren skal gå i RX -tilstand. Ved hjælp af et oscilloskop har jeg målt tilstanden for VDD_PA -pin, det viser sig, at det er HØJ, når transceiveren er i TX -tilstand og LAV i RX -tilstand. På denne måde skal TXEN forbindes til VDD_PA og RXEN til CE

Trin 3: Stykliste

Denne tabel indeholder listen over komponenter, du har brug for for at bygge dette kredsløb, jeg har bestilt dem på:

Trin 4: Skemaer

Dette er det typiske kredsløb for vores transceiver med dens RF -udgang forbundet til frontendmodulet; denne modtager kommandoer fra VDD_PA og CE -ben, nogle afkoblingskondensatorer blev tilføjet. Udgangen er forbundet til et diskret LC -filter med et SMA -stik i enden.

Trin 5: Konklusion og forbedringer

efter udtrækning af gerber -filer bestilte jeg 10 pcb og lodde ved hjælp af en stencil og reflow -station.

Det viser sig, at der skal tages hensyn til enhver mulig elektromagnetisk interferens for at lave et sådant RF -kredsløb, især når der udføres pcb -routing. Det anbefales kraftigt et ikke-ventileret skjold og tilslut dette til jord, hvilket hjælper med at reducere kapacitiv og magnetisk kobling mellem modulet og dets miljø.