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用于LoRa Basics 2.4GHz调制解调器的SX1280开发套件是一款全球可互操作的终端节点硬件，可使用在2.4GHz ISM频段工作的专有协议堆栈对LoRa Basics调制解调器进行评估。特殊的LoRa调试方式可大大增加通信距离，具有体积小、功耗低、传输距离远、抗干扰能力强等特点，适合物体跟踪、测距、无线围栏、航模遥控等物流与运输应用。 方案特点 基于SX1280无线射频收发器，本方案通过车规级温补晶振（TCXO）与收发器的的XTA输入形成AC耦合，输出一个削边的0.8V正弦波。方案工作频段2.4~2.5GHz，工作电压1.8~3.7V，发射功率12.5dBm，接收灵敏度高达-132dBm，有效通讯距离可达1~2Km（可视距离）。该终端模块兼容BLE物理层，自带测距引擎支持TOF（Time-of-flight）功能，SPI通信接口可直接连接各种单片机使用，软件编程非常方便。 方案的RF信号路径没有采用由分立RF元件组成的滤波电路，而是选择了一个中等功率的L、S波段SPDT射频开关IC CG2214M6，这样就消除了潜在的RF干扰，提高了系统接收灵敏度和布线灵活度也不会影响RFIO引脚的DC偏压，这个偏压是IC内部电路的重要电压。 远距离低功耗2.4 GHz无线射频收发器SX1280带测距功能，可在2.4GHz频段内进行超长距离通信，并具有线性度，可承受严重干扰，保证系统在WIFI的强干扰下依然可以保持良好的通讯效果： （1）扩频：LoRa是一种扩频调制技术，在没有干扰的情况下等同于在噪声下的接收，在有共信道干扰的情况下等同于接收比干扰信号弱的所需信号功率的能力。 （2）低带宽：减少带宽有两个好处。较低的带宽减少了相邻信号的影响，从而降低了成为干扰受害者的可能性。 （3）前向纠错和交织技术：前向错误纠正允许在信息中引入冗余信息，允许修改和恢复损坏的有限位元。 （4）部分符号损失免疫：提供巨大的抗干扰能力，在某些情况下超过100分贝。 芯齐齐BOM分析 方案核心器件包括SX1280无线射频收发器、NX2016SA温补晶振、CG2214M6射频开关、NC7SZ04 UHS转换器、SX9306接近传感器、MAX-7Q GNSS接收模块等。 芯齐齐BOM分析工具显示，SX1280无线射频收发器工作频段为2.4-2.5GHzMHz，发射功率为12.5dBm，具有超高接收灵敏度为-132dBm，有效通讯距离可达到2Km（可视距离）。SX1280采用4x4mm VQFN24封装，自带测距引擎，支持收发一体，支持TOF(Time-of-flight)功能。 CG2214M6是采用6引脚小型无引线迷你(1.5mm x 1.1mm x 0.55mm)封装的pHEMT GaAs SPDT射频开关IC，工作频率0.05-3.0GHz，控制电压6V，输入功率+33dBm，用于802.11b/g/n/ac应用。 NX2016SA TCXO是来自NDK的超小薄型(2.0×1.6×0.45mm) 车规级温补晶振，总频差小于±10ppm，负载电容10pF。NX2016SA在极端严酷的环境条件下也能发挥稳定的起振特性，具有耐热、耐振、耐撞击等优良的耐环境特性，工艺上满足无铅焊接的回流温度曲线要求，符合AEC-Q200标准。 NC7SZ04P5X变换器来自ONSemi，电源电压1.65-5.5V，高电平输出电流-32mA，低电平输出电流32mA。 SX9306IULTRT是来自Semtech的近程低功耗容性接近传感器，采用3x3mm VQFN20封装，最大频率400kHz，工作电源电压2.7-5.5V，工作电源电流170uA。 MMA8451Q是来自NXP的智能低功耗3轴容性数字加速度计，电源电压1.95V-3.6V，接口电压1.6V-3.6V，动态替代满刻度为±2g /±4g /±8g，输出数据速率（ODR）从1.56Hz到800Hz。MMA8451Q采用3x3x1mm QFN封装，具有14位分辨率，监视事件并在不活动期间保持低功耗模式，用于实时方向检测（虚拟现实和游戏3D用户位置反馈）、实时活动分析（计步器步数），以及便携式产品省电的运动检测、冲击和振动监控等。 PCB布线时，电容器C0、C1、C2、C3、C4、C14、C15、C18、C19、C21、C22、C32、C36选择0402规格50V耐压的C0G介质MLCC，跳线全部采用0欧姆电阻器，对电路标号R2、R5、R6、R11、R13、R15、R19、R24、R25、R36、R38、R41、R47、R48、R49、R50、R51、R52。

PM2.5是影响人体健康和大气环境的凶手，有效开展细颗粒物监测非常必要。本文介绍了以HT32F52230 MCU为主控的PM2.5激光粉尘器方案，通过合理设计的的激光发射通道和风道机构，以米氏散射（Mie scattering）原理计算出不同粒径颗数与颗粒质量浓度，并换算成空气中PM1.0、PM2.5的质量浓度，可检测的最小颗粒物直径为0.3µm，可用于空气净化器、新风机盒子等相关产品。 方案特点 本方案采用激光散射原理，计算出不同粒径的粒子个数，再换算成颗粒质量浓度。 根据米氏散射（Mie scattering）原理，不同粒径的颗粒通过激光散射区时，激光被颗粒散射并被光敏接收管检测到，形成光电流；光电流经过I-V转换、滤波、放大后，形成不同振幅的脉冲供MCU处理。脉冲的振幅与颗粒粒径大小有关，而脉冲的数量与颗粒的数量有关。通过分析脉冲信号，可换算出不同粒径颗粒数与颗粒质量浓度。 图1. PM2.5激光粉尘传感器功能图及实物 PM2.5激光粉尘传感器是以HT32F52230(24SSOP)为主控MCU，采用专门算法计算单位体积内空气中不同粒径的颗数和物质量浓度，并通过UART将数据传出。方案的PM2.5测量精度高，可检测0.3µm以上的颗粒物。 图2. PM2.5激光粉尘传感器电路图 硬件结构上，PM2.5激光粉尘传感器包含外设接口、LDO稳压电路、风扇驱动电路、激光发射控制电路、I/V转换/滤波放大电路。主要特点如下： - 主控MCU：HT32F52230； - 工作电压：5V(4.5-5.5V)； - 工作电流：<100mA； - 颗粒物测量范围：0.3~1.0µm、1.0~2.5µm、2.5~10µm； - PM2.5质量浓度量程：0~500µg/m³； - 室温环境下浓度一致性(PM2.5标准值)：±15%@100~500µg/m3，±15%µg/m3@0~100µg/m3； - 输出接口：UART(9600, N, 8, 1)。 芯齐齐BOM分析 该PM2.5激光粉尘传感器BOM共有53个元件，核心元件HT32F52230来自台湾Holtek，两个LDO TPS79901、TPS780及运放LMV602均由TI提供。 图3. PM2.5激光粉尘传感器BOM表 芯齐齐智能BOM工具显示，主控MCU HT32F52230采用24SSOP封装，内核为32bit Arm Cortex-M0+，内建32K Bytes Flash ROM、4K Bytes SRAM、HIRC 8MHz、系统频率40MHz。该芯片含有丰富外设，1组ADC用于采集光电流信号，获取颗粒数和计算质量浓度； 1组PWM 用于控制风扇转速；1组UART用于通信；4个I/O分别用于激光控制、风扇使能转速侦测及休眠模式。 BOM表中的TPS79901为低静态电流、超低噪声、高PSRR LDO，TPS780为快速瞬态响应、高效率、高稳定性LDO芯片，LMV602是单、双和四路低电压、低功耗运算放大器，采用节省空间的8引脚VSSOP封装，节约了PCB占地面积。 PM2.5激光粉尘传感器PCB走线时，风扇转速等反馈信号线尽量避开光电转换电路，且GND走线回路尽量短。

本汽车钥匙电源方案基于TL5001-Q1 PWM控制器，采用降压/升压电路结构和3V-5V输入，适用于Q-Temp汽车、HighRel汽车等应用。 方案特点 方案提供低成本的全套PWM电源控制，支持3.6V至40V的宽输入工作电压范围，在2.5A条件下可达到最高10V输出，可处理高达25W的功率。主要设计参数如下：Vin (Min)：3V Vin (Max)：5V Vout (Nom)：10V Iout (Max)：2.5A Output Power：25W Isolated/Non-Isolated：非隔离 输入类型：DC 拓扑：Boost-Non Sync 方案具有可变的处理时间可对整个范围进行控制，以及针对短路和欠压锁定电路的内部保护。其中，TL5001是具有宽输入电压范围的PWM控制器，在单个芯片上集成了脉冲宽度调制（PWM）控制电路所需的所有功能，振荡器频率通过使用外部电阻到GND来终止RT来设置，在低VCC条件下UVLO电路关闭输出，直到VCC恢复到正常工作范围。 TL5001的典型参考电压容差为±5％，误差放大器共模电压范围为0V至1.5V，错误的同相输入放大器连接到1V基准电压源。通过在DTC和GND之间连接一个外部电阻，可将死区控制（DTC）设置为提供0％至100％的死区时间。 芯齐齐BOM分析 方案共有33个BOM元器件。TL5001 宽输入PWM控制器主要用于电源控制，包含误差放大器、稳压器、振荡器，带死区时间控制输入的PWM比较器，欠压锁定（UVLO），短路保护（SCP）和集电极开路输出晶体管。 C3标号为470µF±20%、16V耐压的10x12.5mm径向引线铝电解电容器，工作温度为-40至105 ℃。 电阻元件中，除了R2、R3、R10采用5%容差外，其余采用1%级别的精密电阻器，所有电阻封装全部为0603规格。

很多传感应用都是围绕低功耗MCU开发的，并不需要隔离式电源设计。为了节约成本，很多应用采用电容式降压电源来取代基于变压器的设计方案。这需要一个保持电压非常高的感应方案来连接主机，这个高压就需要一个隔离边界。 方案特点 本方案可实现利用接口到电源本身的残余电力的隔离式数据转换器。这样就不再需要进行跨隔离边界的成本昂贵的电力传输。通过在电表上轻松启用无处不在的 RS-232 连接，可以用各种各样的测试站硬件执行工厂配置和校准等功能。 方案实物 2.5kVRMS隔离边界可确保现场技术人员安全地连接电表，甚至在安装后执行诊断、数据检索和现场固件更新。安装的可靠接口以执行诊断、数据检索和现场固件更新，适用于远高于RS-232标准的数据率，从而确保在任何情况下，隔离都不是设计中的限制因素。主要特性如下： - 高电压RS-232隔离 - 位速率最高可达1Mbps - 2.5kVRMS 操作隔离边界（根据UL） - 适用于隔离和RS-232收发器的集成式能量收集 - 使用 5V至12V RS-232驱动器进行操作 工作原理 在工业领域，采用RS-232接口的主机非常普遍，将RS-232迁移到嵌入式系统则需要一个中间级。CMOS TTL电压一般为3.3-5V范围，RS-232则在12V附近，如果在RS-232一侧增加隔离电源就会产生额外的成本。如果通过RS-232协议本身采集能量，就实现了一个完全隔离、自供电的转换器。 RS-232到UART转换器方案电路图 为了驱动隔离边界侧的数据终端和RS-232充电泵，可选择接口带隔离电源，或者从RS-232线路采集能源。后一选项的的线路电压为5-12V，足以满足本设计要求。电压通过二极管进入电容器存储起来，在超过充电泵门限后释放，由LDO将其降压到3.3V。 本方案采用电容耦合隔离，相较光隔离具有寿命优势，可保持15年以上的有效隔离周期。 芯齐齐BOM分析 芯齐齐智能BOM分析工具显示，本方案BOM元器件数量23个，所有电容器和电阻应取得安规认证。 RS-232到UART转换器方案BOM表 ISO7421是双通道、1/1、1Mbps数字隔离器，工作电压3.3V或5V，可简单插入YART信号链路，实现2.5kV隔离和4kV峰值隔离。 TPS3232是能够以充电泵的3.3V VCC电压驱动较高电压信号的RS-232线路驱动接收器，TPS76333DBVT是150mA LDO线性稳压器。 布线时要注意，高压差分信号路径应该尽可能远，所有走线应直接焊盘。

MicrosoftInternetExplorer402DocumentNotSpecified7.8 磅Normal0 本方案是基于 SEMTECH 射频集成芯片 SX1280 的无线收发器，特殊的 LORA 调试方式可大大增加通信距离，具有体积小、功耗低、传输距离远、抗干扰能力强等特点。方案未配置微控制芯片，可用于客户二次开发，主要应用包括智能家居，物体跟踪、测距，无线围栏，可穿戴传感器，健康医疗，航模遥控等。 方案特点 方案工作电压 1.8~3.7V ，工作频段 2.4~2.5GHz ，发射功率 12.5dBm ，超高接收灵敏度 -132dBm ，超远有效通讯距离 1~2Km （可视距离）。模块兼容 BLE 物理层，自带测距引擎支持 TOF （ Time-of-flight ）功能， SPI 通信接口可直接连接各种单片机使用，软件编程非常方便。 SX1280 的无线收发器 功能框图 相较传统调制方式， SX1280 方案在 WIFI 的强干扰下依然可以保持良好的通讯效果： （ 1 ）扩频： LoRa 是一种扩频调制技术，在没有干扰的情况下等同于在噪声下的接收，在有共信道干扰的情况下等同于接收比干扰信号弱的所需信号功率的能力。 （ 2 ）低带宽：减少带宽有两个好处。较低的带宽减少了相邻信号的影响，从而降低了成为干扰受害者的可能性。 （ 3 ）前向纠错和交织技术：前向错误纠正允许在信息中引入冗余信息，允许修改和恢复损坏的有限位元。交织技术在重构之后，错误不太可能来自相邻的位。 （ 4 ）部分符号损失免疫：提供巨大的抗干扰能力，在某些情况下超过 100 分贝。 电路原理 方案 RF 信号路径包括一个由 C0 、 L1 组成的阻抗匹配，以及一个 PI 形谐波滤波器。经过去耦电容 C3 处理，将一个接地就绪天线连接到天线端口，这样就不会影响 RFIO 引脚的 DC 偏压，这个偏压是 IC 内部电路的重要电压。 SX1280 物联网无线收发器 电路原理 C9 、 L4 组成的低通滤波器用于内部 DC-DC 稳压器，其余电容全部用于电池和内部稳压电源的去耦。 方案采用了一个温补晶振（ TCXO ），与收发器的的 XTA 输入形成 AC 耦合，输出一个削边的 0.8V 正弦波。 芯齐齐 BOM 分析 为降低成本和 PCB 尺寸，方案减少了所需的外围元件数量。 SX1280 物联网无线收发器 BOM 表 SX1280 工作频段为 2.4-2.5GHzMHz ，支持收发一体，发射功率为 12.5dBm ，具有超高接收灵敏度为 -132dBm ，有效通讯距离可达到 2Km （可视距离），自带测距引擎 ，支持 TOF(Time-of-flight) 功能兼容 BLE 物理层， SPI 通信接口，可直接连接各种单片机使用，软件编程非常方便。根据实际应用情况， SX1280 有多种天线方案可供选配。 芯齐齐智能 BOM 分析工具显示，外接频率元件 Q2 采用温补晶振（ TCXO ），总频差± 10ppm ，负载电容 10pF 。通过利用芯片引脚电容，方案省去了一般电路中常见的两个匹配电容，既节省了成本，也缩小了方案 PCB 的尺寸。 SX1280 收发器 PCB 版图 如同大多数 RF 电路一样，本方案的 MLCC 电容器选型非常重要。其中，用于去耦的 C0 、 C1 、 C2 、 C3 、 C4 采用 C0G 介质电容器，其于采用二类介质± 10% 容差的 X7R 电容器，这些元器件均可依据 BOM 规格从硬之城订购。