Hur man bygger din egen NRF24L01+pa+lna -modul: 5 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

Nrf24L01 -baserad modul har varit mycket populär, eftersom den är enkel att implementera i trådlösa kommunikationsprojekt. Modulen kan hittas under 1 $ med en PCB -tryckt version eller monopolantenn. Problemet med dessa billiga moduler är att de har många problem och blir lätt defekta. Främst för att IC: n inte ursprungligen gjordes av Nordicsemi, utan också på grund av den dåliga utskriftskvaliteten hos kretskortet.

Genom den här artikeln kommer jag att visa dig hur du bygger din egen nrf24L01 -baserade modul och hur du lägger till PA (effektförstärkare), LNA (lågbrusförstärkare) för att utöka räckvidd och uteffekt.

Steg 1: Typisk applikationskrets

Här är den typiska kretsen för en nrf24L01 -baserad modul; den här används vanligtvis i kommersiella moduler baserade på detta chip. Kretsen innehåller några avkopplingskondensatorer anslutna mellan VDD och jord. 16 MHZ kristalloscillator används och måste uppfylla specifikationerna i databladet. ANT1 och ANT2 tillhandahåller RF -utgång till antennen, enligt datablad rekommenderas en belastning på 15ohm+j88ohm för en maximal uteffekt på 0dbm, en 50ohm lastimpedans kan erhållas genom att passa ett matchande nätverk, ANT1 och ANT2 har en DC -väg till VDD_PA (mer om detta senare). Slutligen ansluter en SMA -kontakt kretsen till en dipolantenn.

Steg 2: Lägga till en frontendmodul för att öka effekt och räckvidd

Kretsen som diskuterats ovan har 4 utgångseffekter: 0dBm, -6dBm, -12dBm, -18dBm. Effektnivåkontroller går direkt, naturligtvis finns det andra egenskaper relaterade till antennen (impedans, effektfrekvens, typ …) och utbredningsmiljön, men låt oss fokusera på själva modulen.

För att förlänga uteffekten kan en frontändmodul användas. Jag hittade denna RFX2401C från Skyworks Solutions helt perfekt; det är en 2,4 GHz ZigBee/ISM-frontmodul, med 50ohm in- och utgångsportar, 25db liten signalförstärkning och 22dBm mättad uteffekt (alla dessa egenskaper är relaterade till sändningsläge). Skyworks erbjuder också en utvärderingstavla som hjälper till att enkelt prototypa med sin IC.

Denna modul har en relativt enkel styrningslogik (se logikkort). För att aktivera mottagning (RX -läge) bör TXEN dras LÅG och RXEN dras HÖG och för att aktivera överföring (TX -läge) TXEN drog HÖG är tillståndet för RXEN inte viktigt. Enligt nrf24L01 -datablad måste CE -stift dras HÖG när sändtagaren måste gå in i RX -läge. Med hjälp av ett oscilloskop har jag mätt tillståndet för VDD_PA -stift, det visar sig att det är HÖG när sändtagaren är i TX -läge och LÅG i RX -läge. På detta sätt bör TXEN anslutas till VDD_PA och RXEN till CE

Steg 3: Materialräkning

Denna tabell innehåller listan över komponenter som du behöver för att bygga denna krets, jag har beställt dem på:

Steg 4: Scheman

Detta är den typiska kretsen för vår transceiver med dess RF -utgång ansluten till frontmodulen; den här tar emot kommandon från VDD_PA och CE -stift, några avkopplingskondensatorer tillsattes. Utgången är ansluten till ett diskret LC -filter med en SMA -kontakt i slutet.

Steg 5: Slutsats och förbättringar

efter att ha extraherat gerber -filer beställde jag 10 PCB och lödde med en stencil och återflödestation.

Det visar sig att en sådan RF -krets kräver att man tar hänsyn till eventuella elektromagnetiska störningar, särskilt när man utför PCB -routing. Det rekommenderas starkt en icke-ventilerad skärm och anslut denna till jord, vilket hjälper till att minska kapacitiv och magnetisk koppling mellan modulen och dess omgivning.