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一粒金砂(中级)

如何为LoRa芯片选择合适的外接晶振? [复制链接]

作为一种长距离通信连接技术,LoRa已广泛用于物联网物理层无线调制,主要运行于全球免费频段(即非授权频段),包括433、470、868、915MHz等。这几年物联网市场快速发展,Semtech因此开发了适用智能家居、智能社区应用的LoRa Core LLCC68射频收发器芯片,以满足市场多种无线传输需求。

LoRa技术优势

LoRa不需要建设基站,一台网关便可控制较多设备,并且布网方式较为灵活,可大幅度降低建设成本。通过组合自组,安全,可控等诸多特性,以及物联网碎片化、低成本、大连接的需求优势,LoRa被广泛部署在智慧社区、智能家居和楼宇、智能表计、智慧农业、智能物流等多个垂直行业。

 

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图1.LoRa技术特征

 

从组网模式来看,LoRa常采用星状网络,即网关星状连接终端节点,但终端节点并不绑定唯一网关,因而终端节点的上行数据可发送给多个网关。理论上来说,用户可以通过Mesh、点对点或者星形的网络协议和架构来实现灵活的LoRa组网。基于验证的宽带线性调频(Chirp Modulation)技术,相较于传统的FSK技术以及其他稳定性和安全性不足的短距离RF技术,LoRa在保持低功耗的同时极大地增加了通信范围,具有传输距离远、抗干扰性强等特点。

.LoRa晶振配置

鉴于LoRa技术在物联网中的快速应用,Semtech最新推出了一系列LoRa器件,其目标应用市场包括现有FSK小无线市场、基于LoRa的智能家居应用、需要抗干扰、远距离且实时性的工业控制场景、原有LoRa不需要超远距离的场景。

(1)普通应用

LoRa对频偏不敏感,这为晶振选型提供了很大方便。如采用LoRa的BW125_SF9设置,即使采用+/-30ppm的晶振(SPXO)也可以实现-129dBm@1.8kbps的灵敏度,不需要温补晶振(TCXO)。但是,反观其他移动通信模块和FSK,它们都采用了对频率非常敏感的调制方式。以FSK技术为例:其通信原理要求频率偏移必须在Fdev/4以内,才能保障灵敏度的理论值下降幅度在2dB以内,也就是即使使用+/-2ppm的温补晶振(TCXO),也无法实现-123dBm@1.2kbps灵敏度,因为400Hz的Fdev只能是在实验室里严苛条件下才可能实现。由于LoRa器件使用普通晶振(SPXO)来开发相关应用,这不仅可以大幅度降低供应链风险,而且还将因为不需采用温补晶振(TCXO)而降低成本。

 

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图2.LLCC68芯片的TCXO晶振控制图

 

(2)专业应用

对于一些特定应用环境,如工作于极端温度环境的低散热、小外形应用设计,这就需要采用温补晶振(TCXO)以获得更好的频率精度。如果LLCC68芯片采用外接的TCXO晶振,须通过一个220欧姆电阻和一个10pF电容器,连接于芯片的3#引脚(XTA),而4#引脚(XTB)悬空,6#引脚(DIO3)用来为TCXO提供稳定的1.6-3.3V可编程电压。

 

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图3.TLLCC68对外接石英晶体谐振器的要求

 

如果需要外接晶振谐振器来产生32MHz时钟,振荡器频率、负载电容、寄生电容、串联电阻、动态电容、驱动电平等参数可参考图3。由于TLLCC68在XTA和XTB引脚内置了可编程电容,这样就无需额外的匹配电容了,用户可参考LLCC68数据表,以0.47pF的典型步距设置电容参数。

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