1.1 RF信號處理部分
??? RF信號處理部分主要由前置增益可調(diào)放大器、兩個(gè)線性度高的混頻器、兩個(gè)帶寬可調(diào)的基帶濾波器、自動增益調(diào)控模塊（AGC SENDER）、直流偏移校正（DC CORRECTION）模塊組成。
??? 射頻信號經(jīng)過良好的阻抗匹配由差分輸入端口RF_INPUT和/RF_INPUT進(jìn)入芯片，輸入至前置放大器級，然后分為兩個(gè)通道，分別與正交的兩路本振" title="本振">本振信號混頻，下變頻至基頻，然后分別通過帶寬可調(diào)（4～40MHz）的基帶低通濾波器，再經(jīng)差分放大器放大后分別輸出Q_OUT，/Q_OUT和I_OUT，/I_OUT兩路正交的差分基頻信號。
??? 整個(gè)通路的增益控制設(shè)計(jì)非常有特點(diǎn)，可分為模擬RF AGC、RF數(shù)字控制增益、基帶前置濾波器和基帶后置濾波器四個(gè)部分（圖1只表示出第一部分），增益的控制非常靈活和方便。其中模擬RF AGC增益是連續(xù)變化的（0～72dB），由AGC SENDER實(shí)現(xiàn)控制；RF數(shù)字控制增益是一個(gè)0dB、4dB二選一的增益開關(guān)，由芯片內(nèi)部邏輯位RFG的高低來實(shí)現(xiàn)控制；基帶前置濾波器和后置濾波器的增益均為0～12.6dB，步長為4.2dB，分別由芯片內(nèi)部邏輯位BA1、BA0和BG1、BG0來實(shí)現(xiàn)增益選擇控制。
??? 基帶濾波器的帶寬可以根據(jù)用戶的需要在4～40MHz范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)整，也可通過I2C總線設(shè)置邏輯位BF1-BF6和BR0-BR5來實(shí)現(xiàn)。
??? ZL10036芯片中還帶有放大器的直流偏移校正電路。它通過一個(gè)內(nèi)置的偏置矯正反饋放大器消除放大器的直流偏移。在放大器的增益達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，直流偏移會影響放大器的工作點(diǎn)而影響非線性性能。但是，偏移校正電路中的時(shí)間常數(shù)會影響芯片的上電時(shí)間，所以在對上電時(shí)間要求比較嚴(yán)格的情況下，可以通過外接交流短路電容來禁用偏移校正功能^[4]。
1.2 PLL頻率合成器部分
??? ZL10036芯片中用于與射頻信號混頻的本振信號由芯片內(nèi)電荷泵鎖相環(huán)（CPPLL）頻率合成器產(chǎn)生。在電荷泵鎖相環(huán)中，鑒頻鑒相器與電荷泵相結(jié)合使得采用無源環(huán)路濾波器" title="環(huán)路濾波器">環(huán)路濾波器的電荷泵鎖相環(huán)理論上能產(chǎn)生無限的直流增益和無窮大的頻率牽引范圍，并且獲得零靜態(tài)相位誤差^[2][3]。
??? ZL10036中所采用的整數(shù)分頻" title="分頻">分頻頻率合成器結(jié)構(gòu)是一種最基本的電荷泵鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括由晶體振蕩器產(chǎn)生的參考時(shí)鐘、鑒頻鑒相器、電荷泵、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器、可編程分頻器。鑒頻鑒相器比較兩個(gè)信號的相位與頻率差，并且產(chǎn)生up和down的控制信號給電荷泵，電荷泵相應(yīng)地給環(huán)路濾波器充放電，壓控振蕩器的輸出頻率正比于環(huán)路濾波器上的控制電壓，最終使參考時(shí)鐘與可編程分頻器輸出信號同頻同相，從而壓控振蕩器的輸出信號頻率為參考時(shí)鐘信號頻率的N倍，N為芯片內(nèi)15位可編程分頻器的分頻比。

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??? ZL10036芯片中除了環(huán)路濾波器和參考時(shí)鐘需要外接之外，其他所有構(gòu)成電荷泵鎖相環(huán)路的組成部分都已經(jīng)集成在片內(nèi)。其中外接環(huán)路濾波器采用無源一階低通濾波器，而參考時(shí)鐘信號由外接晶體振蕩器電路產(chǎn)生的振蕩信號經(jīng)過芯片內(nèi)的參考分頻器(REFERENCE DIVIDER)分頻后得到。
??? 15位可編程分頻器和參考分頻器的分頻比，以及電荷泵的最大電流均通過I²C總線設(shè)置芯片相關(guān)邏輯位實(shí)現(xiàn)控制。此外，壓控振蕩器組的工作也由I2C總線根據(jù)分頻比的設(shè)置情況實(shí)現(xiàn)自動控制，不需要人為干預(yù)，非常方便。
1.3 邏輯控制部分
??? ZL10036芯片內(nèi)有13字節(jié)的寄存器空間，用戶可以通過對這些寄存器進(jìn)行寫操作實(shí)現(xiàn)對芯片的控制和芯片工作參數(shù)的設(shè)置。還可以對這些寄存器進(jìn)行讀操作以監(jiān)視芯片的工作。
??? 下面對ZL10036的13個(gè)寄存器的功能和設(shè)置做一個(gè)簡單和必要的介紹，圖3是ZL10036寄存器映像表。

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????字節(jié)1：芯片地址字節(jié)，用于總線對芯片尋址。
??? 字節(jié)2，3：PLL頻率合成器15位可編程分頻器分頻比的控制位。
??? 字節(jié)4：LEN為射頻旁路功能使能位；BG0和BG1為基帶后置濾波器增益控制位；BA0和BA1為基帶前置濾波器增益控制位；RFG為RF數(shù)字控制增益的控制位。
??? 字節(jié)5：R0～R4為參考分頻器分頻比的設(shè)置位；C0和C1為電荷泵最大電流控制位；P0為通用輸出端。
????字節(jié)6：RSD為基帶濾波器電阻轉(zhuǎn)換使能位。為了改善I、Q兩通道的帶寬和相位的同步，基帶濾波器使用了電阻轉(zhuǎn)換技術(shù)（resistor switching technique），濾波器中使用不同的電阻值把濾波器基帶帶寬分成了三個(gè)子帶，當(dāng)帶寬設(shè)置正好處于3個(gè)子帶的2個(gè)交點(diǎn)處時(shí)，帶寬的準(zhǔn)確性可能會下降。這個(gè)問題可以通過使用RSD位禁止電阻轉(zhuǎn)換來解決：每當(dāng)芯片上電時(shí)，RSD位默認(rèn)為0，電阻轉(zhuǎn)換可用，芯片根據(jù)用戶設(shè)置的帶寬自動選擇合適的電阻值，然后用戶置RSD為1，禁用電阻轉(zhuǎn)換，使其固定在已選值。
??? 字節(jié)7：BF1～BF6用來調(diào)節(jié)基帶濾波器的帶寬，其取值為0～62（63無效），與BR0～BR4（見字節(jié)13）共同確定基帶濾波器帶寬；P1是通用輸出端。
??? 字節(jié)8～10：其上電值分別為0xDB、0x30、0xE1，初始化時(shí)應(yīng)按硬件的要求分別置為0xD3、0x40、0xE3。
??? 字節(jié)11：初始化時(shí)要用0x5B、0xF9寫入兩次，寫入的順序可以改變。
??? 字節(jié)12：僅供測試用。
??? 字節(jié)13：TL為緩沖本振輸出選擇位，此位為1，用于測試目的的本振信號會從LOTEST腳輸出，此位上電值為0；CLR位是控制邏輯重置位；BR0～BR4，取值為4～27（其他數(shù)值無效），與BF1～BF6（見字節(jié)7）共同確定基帶濾波器帶寬；PD為芯片節(jié)電模式控制位。
2 ZL10036的應(yīng)用實(shí)例
2.1 硬件設(shè)置
??? 在本文涉及的實(shí)際應(yīng)用中，使用ZL10036作為核心芯片構(gòu)建了一種可用于通信系統(tǒng)的射頻至基帶轉(zhuǎn)換器。由于ZL10036芯片的集成度非常高，應(yīng)用中對芯片的硬件設(shè)計(jì)涉及比較少，也相對比較簡單，主要是接入鎖相環(huán)路中的無源低通濾波器以及振蕩電路。另外，射頻輸入端要提供的阻抗匹配。這些外圍電路的接法可以參照ZARLINK公司提供的數(shù)據(jù)手冊，其模塊簡圖如圖4所示。

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???? ZL10036使用了40腳的QFN封裝，體積很小，高頻端的布線必須考慮射頻干擾。芯片的底部有一個(gè)散熱支架（thermal paddle），具有很高的熱傳導(dǎo)率，裸片（die）散發(fā)的熱量可以通過支架高效傳出；同時(shí)支架對地的連接電阻很小，不會影響芯片工作。ZL10036芯片工作時(shí)具有相當(dāng)高的能量密度，如果多余的熱量不能有效散發(fā)，芯片會迅速被加熱至超過正常工作的極限溫度125℃，影響芯片的性能甚至燒毀。所以，為了確保良好接地散熱，芯片焊上后，應(yīng)再從背面滴注焊錫。另外，為了減小版圖尺寸，采用0402封裝的電容電阻元件。
2.2 軟件設(shè)置
??? 在通過I²C總線對芯片控制寄存器進(jìn)行寫操作時(shí)，主控制器（MCU）發(fā)出正確的地址信號（地址字節(jié)值的確定參見文獻(xiàn)[1]）后，ZL10036給出應(yīng)答，在下一個(gè)時(shí)鐘信號來臨時(shí)開始寫入數(shù)據(jù)。每寫完一個(gè)字節(jié)，ZL10036都會發(fā)出一個(gè)應(yīng)答信號，主控制器收到應(yīng)答信號后可以發(fā)出結(jié)束信號終止寫操作，也可以繼續(xù)對下一字節(jié)進(jìn)行寫操作，當(dāng)寫完12個(gè)字節(jié)后，如主控制器繼續(xù)發(fā)出寫入數(shù)據(jù)，則ZL10036將忽略這些數(shù)據(jù)字節(jié)。
??? ZL10036還提供了非常方便的寄存器子尋址（Register Sub-Addressing）方式，當(dāng)需要改變的是某些寄存器的值時(shí)，并不需要把所有的寄存器都重寫。每一對編號為相鄰的偶數(shù)、奇數(shù)的寄存器對可以被單獨(dú)尋址，如字節(jié)2、3或者4、5等。例如，要改寫字節(jié)7的值，必須先用C＄（＄代表一位16進(jìn)制數(shù)）的數(shù)據(jù)尋址到字節(jié)6，同時(shí)芯片用C＄重寫字節(jié)6。注意，只要是C開頭的數(shù)據(jù)字節(jié)，芯片即自動尋址到字節(jié)6。對于所有的字節(jié)對，寫入的順序可以是任意的，用戶可以根據(jù)需要自定。
??? 軟件的主體是把計(jì)算好的(或者是芯片要求的)值按一定的順序?qū)懭胄酒?2個(gè)寄存器。在本應(yīng)用中外部晶振采用10MHz，參考分頻器的分頻比取32，頻率合成器的初始工作頻率取為1000MHz，可編程分頻器的分頻比為3200，基帶濾波器的帶寬取為16MHz。由這些值根據(jù)芯片數(shù)據(jù)手冊中的公式[1]得到如下的寫入數(shù)據(jù)和順序（寫入順序不是惟一的）：
??? (1)首先對芯片尋址（地址為0xC2）；
??? (2)順序?qū)懭胱止?jié)2(0x0C)、3(0x80)、4(0x9F)、5(0x44)；
??? (3)用0xC0、0x24寫字節(jié)6、7；
??? (4)用0xC8重寫字節(jié)6(硬件要求，見字節(jié)6的說明)；
??? (5)用0xD3、0x40寫字節(jié)8、9（此2值為硬件要求）；
??? (6)用0xE3、0x5B寫字節(jié)10、11；(此2值為硬件要求)；
??? (7)用0xE3、0xF9重寫字節(jié)10、11；（硬件要求重寫11字節(jié)）；
??? (8)用0xF0、0x45寫入字節(jié)12、13。
2.3 單片機(jī)控制程序
??? 本應(yīng)用采用51單片機(jī)作為微控制器(MCU)對ZL10036進(jìn)行控制和設(shè)置，其中單片機(jī)與ZL10036的I2C接口連接采用軟件模擬的方式。所謂軟件模擬，就是用單片機(jī)的I/O口來模擬I2C總線的工作時(shí)序，從而達(dá)到能夠訪問帶I2C總線接口器件的目的^[5][6]。單片機(jī)的任意兩個(gè)輸出端與ZL10036的12腳SCL、13腳SDA分別相連即可，本應(yīng)用中選用P3.3和P3.4。采用軟件模擬的方式模擬I²C總線的通信時(shí)，最重要的是確保典型信號的時(shí)序要求，如開始信號、數(shù)據(jù)傳送、應(yīng)答信號和停止信號等，具體參見文獻(xiàn)[6]。下面給出本應(yīng)用的51單片機(jī)控制程序。