Администрирование Железо Si474x: интегральный тракт радиоприемника AM/FM Tue, September 28 2021  

Поделиться

Нашли опечатку?

Пожалуйста, сообщите об этом - просто выделите ошибочное слово или фразу и нажмите Shift Enter.

Si474x: интегральный тракт радиоприемника AM/FM Печать
Добавил(а) microsin   

Микросхемы Si474x представляют семейство приемников AM/FM.

Примечание: все непонятные термины и сокращения см. в разделе "Словарик" статьи [6].

Основные функции:

• Поддержка мирового диапазона частот FM (64 .. 108 МГц).
• Поддержка мирового диапазона частот СВ AM (MW, 520 .. 1710 кГц).
• Поддержка диапазона длинных волн ДВ (LW, 153 .. 288 кГц), только для микросхем Si4742, Si4743, Si4744, Si4745.
• Поддержка MW (520 .. 1710 кГц) и КВ (SW, 2.3 .. 30 МГц), только для микросхем Si4742, Si4743, Si4744, Si4745.
• Поддержка диапазона погоды NOAA (162.4 .. 162.55 МГц), только для микросхем Si4742, Si4743.
• Обнаружение и смягчения последствий многолучевого распространения волн FM.
• Бесшумная настройка (noise blanker) AM/FM, только для микросхем Si4742, Si4743, Si4744, Si4745.
• Индикаторы качества принимаемого сигнала (RSSI, SNR, смещение частоты, помехи от многолучевого прохождения сигнала).
• Программируемый шаг перестройки AM и FM.
• Программируемое управление выключением звука (mute) AM и FM.
• Управление понижением высоких частот FM (Hi-cut control), только для микросхем Si4742, Si4743, Si4744, Si4745.
• Фильтр режекции шума питания AM (lo-cut).
• Программируемая функция переключения режима stereo-mono FM.
• Программируемые фильтры полосы пропускания AM и FM.
• Цифровой стереодекодер FM.
• Продвинутый патентованный процессор RDS/RBDS, только для микросхем Si4741, Si4743, Si4745.
• Автоматическая регулировка усиления (AGC, АРУ).
• Встроенный малошумящий усилитель AM и FM (low-noise amplifier, LNA).
• Смеситель с подавлением зеркальной составляющей (image-rejection mixer, IRM).
• Синтезатор частоты со встроенным генератором, управляемым напряжением (voltage controlled oscillator, VCO).
• Преобразование с низкой ПЧ (Low-IF) без внешних керамических фильтров.
• Напряжение питания от 3.0V до 3.6V.
• Программируемая опорная частота.
• Квалифицировано AECQ-100 для работы в диапазоне температур –40 .. 85°C.
• Цифровой вывод звука (I2S), только для микросхем Si4741, Si4743, Si4745.
• 24-выводный корпус 4 x 4 мм QFN, совместимый со спецификацией Pb-free/RoHS.

Si474x common view QFN24 package 

Таблица 1. Рекомендованные рабочие условия.

Параметр Симв. min typ MAX Ед.
Напряжение питания VDD 3.0 - 3.6 V
Напряжение питания интерфейса VIO 2.7 - 3.6
Время нарастания напряжения питания при включении VDDRISE 10 - - мкс
Время нарастания напряжения питания интерфейса VIORISE 10 - -
Температура окружающей среды TA –40 25 85 °C

Примечание: все спецификации минимума и максимума гарантируются и действуют в рекомендуемых рабочих условий. Типовые значения применяются при VDD=3.3V и 25°C, если не указано нечто другое. Параметры тестируются при производстве, если не указано нечто иное.

Таблица 2. Предельные абсолютные значения (Absolute Maximum Ratings)1,2.

Параметр Симв. Значение Ед.
Напряжение питания VDD –0.5 .. 5.8 V
Напряжение питания интерфейса VIO –0.5 .. 3.9
Входной ток3 IIN 10 мА
Входное напряжение3 VIN –0.3 .. (VIO + 0.3) V
Рабочая температура TOP –45 .. 95 °C
Температура хранения TSTG –55 .. 150
Входной уровень RF4   0.4 VpK

Примечания:

1. Микросхема может быть необратимо повреждена, если параметры Absolute Maximum Ratings превышены. Функционирование должно быть ограничено условиями, описанными в соответствующих секциях даташита. Воздействие, выходящее за пределы рекомендуемых условий эксплуатации в течение длительного времени, может повлиять на надежность устройства.
2. Микросхемы Si4740/41/42/43/44/45-C10 содержат встроенные высокопроизводительные схемы RF, которые выдерживают рейтинг электростатики ESD < 2 kV HBM. Перемещение и сборка этих устройств должна осуществляться только в условиях защищенных от статики рабочих рабочих мест.
3. Для ножек входов SCLK, SEN, SDIO, ~RST, RCLK, DCLK, DFS, GPO1, GPO2 и GPO3.
4. Для ножекRF-входов FMI и AMI.

Таблица 3. DC-характеристики (VDD = от 3.0 до 3.6V, VIO = от 2.7 до 3.6V, TA = от –40 до 85 °C).

Параметр Симв. Условия тестирования min typ MAX Ед.
Режим FM
Ток потребления IFM   - 26 28.6 мА
Режим WB (только для микросхем Si4742, Si4743)
Ток потребления IFM   - 20 23 мА
Режим AM
Ток потребления IAM   - 19 23 мА
Питание и интерфейс
Ток потребления интерфейса IIO   - 300 400 мкА
Ток режима выключения (PowerDown)1,2 IPD   - 6 12
Ток потребления интерфейса в режиме выключения1 IIO SCLK, DFS, DCLK,
RCLK не активны
- 6 12
Уровень лог. 1 для входов3 VIH   0.7 x VIO - - V
Уровень лог. 0 для входов3 VIL   - - 0.3 x VIO
Входной ток лог. 13 IIH VIN = VIO = 3.6V –10 - 10 мкА
Входной ток лог. 03 IIL VIN = 0V, VIO = 3.6V –10 - 10
Выходное напряжение лог. 14 VOH IOUT = 500 мкА 0.8 x VIO - - V
Выходное напряжение лог. 04 VOL IOUT = –500 мкА - - 0.2 x VIO

Примечания:

1. Гарантируемые характеристики.
2. См. далее раздел "Интерфейс управления".
3. Для ножек входов SCLK, SEN, SDIO, ~RST и RCLK.
4. Для ножек выходов SDIO, DFS, GPO1, GPO2 и GPO3.

Таблица 4. Интервалы времени сброса1,2,3 (VDD = от 3.0 до 3.6V, VIO = от 2.7 до 3.6V, TA = от –40 до 85 °C).

Параметр Симв. min typ MAX Ед.
Ширина импульса ~RST и установка GPO1, GPO2/~INT по отношению к фронту нарастания уровня ~RST4 tSRST 100 - - мкс
Удержание GPO1, GPO2/~INT по отношению к фронту нарастания уровня ~RST tHRST 30 - - нс

Важные замечания:

1. Когда выбирается 2-проводный интерфейс, пользователь должен гарантировать, что сигнал START шины I2C (спад уровня SDIO, когда на SCLK лог. 1) не произойдет в течение 300 нс после фронта нарастания ~RST.
2. Когда выбирается 2-проводный режим, пользователь должен гарантировать, что SCLK находится в лог. 1 во время фронта нарастания ~RST, и остается в лог. 1 во время первого сигнала START.
3. Когда выбирается режимы 3-wire или SPI, пользователь должен гарантировать, что фронт нарастания SCLK на произойдет в интервале 300 нс после фронта нарастания уровня ~RST.
4. Если уровнями GPO1 и GPO2 активно управляет пользователь, то минимальный интервал tSRST только 30 нс. Если GPO1 или GPO2 висят в воздухе (hi-Z), то минимальный интервал tSRST 100 мкс для предоставления времени установки уровней через встроенные подтягивающие резисторы 1 MΩ (активные, когда ~RST в лог. 0) - лог. 1 на GPO1 и лог. 0 на GPO2.

Si474x reset timing parameters for busmode select fig01

Рис. 1. Параметры времени сброса для метода выбора режима шины интерфейса управления.

Таблица 5. Характеристики 2-проводного интерфейса управления1,2,3 (VDD = от 3.0 до 3.6V, VIO = от 2.7 до 3.6V, TA = от –40 до 85 °C).

Параметр Симв. min typ MAX Ед.
Частота SCLK fSCL 0 - 400 кГц
Время лог. 0 SCLK tLOW 1.3 - - мкс
Время лог. 1 SCLK tHIGH 0.6 - -
Время установки входа SCLK до перехода в лог. 0 SDIO (START) tSU:STA 0.6 - -
Время удержания входа SCLK до перехода в лог. 1 SDIO (START) tHD:STA 0.6 - -
Время установки входа SDIO до перехода в лог. 1 SCLK tSU:DAT 100 - - нс
Время удержания входа SDIO до перехода в лог. 0 SCLK4,5 tHD:DAT 0 - 900
Время установки входа SCLK до перехода в лог. 1 SDIO (STOP) tSU:STO 0.6 - - мкс
Время от STOP до START tBUF 1.3 - -
Время спада уровня SDIO tf:OUT 20+0.1(Cb/1пФ) - 250 нс
Время нарастания/спада уровня на входе SDIO, SCLK tf:IN
tr:IN
20+0.1(Cb/1пФ) - 300
Емкостная нагрузка SCLK, SDIO Cb - - 50 пФ
Фильтр подавления входных импульсов tSP - - 50 нс

Примечания:

1. Когда VIO = 0V, SCLK и SDIO имеют низкое сопротивление.
2. Когда выбирается режим 2-wire (I2C), пользователь должен гарантировать, что сигнал START (спад на SDIO, когда SCLK находится в лог. 1) не произойдет в течение 300 нс после фронта нарастания ~RST.
3. Когда выбирается режим 2-wire (I2C), пользователь должен гарантировать, что SCLK находится в лог. 1 во время нарастания уровня ~RST, и остается в лог. 1 до первого сигнала START.
4. Si474x задерживает SDIO как минимум на 300 нс от порога VIH SCLK, чтобы удовлетворить минимальной спецификации tHD:DAT.
5. Максимум tHD:DAT должен удовлетворяться только когда fSCL = 400 кГц. На частотах ниже 400 кГц, параметр tHD:DAT может быть нарушен, пока удовлетворяются другие параметры времени.

Si474x 2wire Read Write timing parameters fig02

Рис. 2. Параметры времени чтения и записи 2-проводного интерфейса управления.

Si474x 2wire Read Write timing diagram fig03

Рис. 3. Диаграммы времени чтения и записи 2-проводного интерфейса управления.

Таблица 6. Характеристики 3-проводного интерфейса управления (VDD = от 3.0 до 3.6V, VIO = от 2.7 до 3.6V, TA = от –40 до 85 °C).

Параметр Симв. Усл. теста min typ MAX Ед.
Частота SCLK fCLK   0 - 2.5 МГц
Время лог. 0 SCLK tLOW   25 - - нс
Время лог. 1 SCLK tHIGH   25 - -
Вход SCLK, время установки ~SEN до фронта нарастания SCLK tS   20 - -
Время удержания входа SDIO до перехода в лог. 1 SCLK tHSDIO   10 - -
Время удержания входа ~SEN до перехода в лог. 0 SCLK
tHSEN   10 - -
Время от нарастания SCLK до достоверного состояния выхода SDIO tCDV Чтение (Read) 2 - 25
Время от нарастания SCLK до перехода выхода SDIO в High-Z tCDZ 2 - 25
Время нарастания/спада уровня на SDIO, SCLK, ~SEN tF, tR   - - 10

Примечание: когда выбирается режим 3-wire, пользователь должен гарантировать, что фронт нарастания уровня SCLK не произойдет в течение 300 нс после нарастания уровня ~RST.

Si474x 3wire Write timing parameters fig04

Рис. 4. Параметры времени записи 3-проводного интерфейса управления.

Si474x 3wire Read timing parameters fig05

Рис. 5. Параметры времени чтения 3-проводного интерфейса управления.

Таблица 7. Характеристики интерфейса управления SPI (VDD = от 3.0 до 3.6V, VIO = от 2.7 до 3.6V, TA = от –40 до 85 °C).

Параметр Симв. Усл. теста min typ MAX Ед.
Частота SCLK fCLK   0 - 2.5 МГц
Время лог. 0 SCLK tLOW   25 - - нс
Время лог. 1 SCLK tHIGH   25 - -
Вход SCLK, время установки ~SEN до фронта нарастания SCLK tS   15 - -
Время удержания входа SDIO до перехода в лог. 1 SCLK tHSDIO   10 - -
Время удержания входа ~SEN до перехода в лог. 0 SCLK
tHSEN   5 - -
Время от спада SCLK до достоверного состояния выхода SDIO tCDV Чтение (Read) 2 - 25
Время от спада SCLK до перехода выхода SDIO в High-Z tCDZ 2 - 25
Время нарастания/спада уровня на SDIO, SCLK, ~SEN tF, tR   - - 10

Примечание: когда выбирается режим SPI, пользователь должен гарантировать, что фронт нарастания уровня SCLK не произойдет в течение 300 нс после нарастания уровня ~RST.

Si474x SPI Write timing parameters fig06

Рис. 6. Параметры времени записи интерфейса управления SPI.

Si474x SPI Read timing parameters fig07

Рис. 7. Параметры времени чтения интерфейса управления SPI.

Таблица 8. Характеристики цифрового аудиоинтерфейса (VDD = от 3.0 до 3.6V, VIO = от 2.7 до 3.6V, TA = от –40 до 85 °C).

Параметр Симв. min typ MAX Ед.
Время такта DCLK tDCT 26 - 1000 нс
Ширина импульса лог. 0 DCLK tDCL 10 - -
Ширина импульса лог. 1 DCLK tDCH 10 - -
Время установки DFS до фронта нарастания DCLK tSU:DFS 5 - -
Время удержания DFS от фронта нарастания DCLK
tHD:DFS 5 - -
Задержка распространения DOUT от спада уровня на DCLK tPD:DOUT 0 - 12

Si474x Digital Audio Interface timing parameters I2S mode fig08

Рис. 8. Параметры времени цифрового аудиоинтерфейса в режиме I2S.

Таблица 9. Характеристики приемника FM1,2 (VDD = от 3.0 до 3.6V, VIO = от 2.7 до 3.6V, TA = 25 °C).

Параметр Усл. теста min typ MAX Ед.
Спецификации относятся ко входу схемы приложения Si4740/41/42/43/44/45-C10
Входная частота   64 - 108 МГц
Шаг перестройки   10 - 200 кГц
Чувствительность3,4,5,6,7 (S+N)/N = 26dB - 2 3 μV EMF
Чувствительность RDS8 Δf = 2 кГц
RDS BLER < 5%
- 6 9
Сохранение синхронизации RDS8
Δf = 2 кГц
RDSSYNC = 1 ≥ 10 сек
- 3.8/60 - μV EMF/
RDS BLER%
Стабильность синхронизации RDS8 - 5.9/10 -
Время синхронизации RDS8 Δf = 2 кГц
RF вход = 60 dBμV EMF
- 90 - мс
Время захвата RDS PI8 - 105 -
Сопротивление входа LNA6,8,9   3 4 - кОм
Емкость входа LNA6,8,9   4 5 6 пФ
IP3 входа3,4,7 Блокирующие сигналы 400 и 800 кГц 100 105 - dBμV EMF
Подавление AM3,4,6,8,9 m = 0.3 40 55 - dB
Подавление по зеркальному каналу (Image Rejection)8 Δf = 22.5 кГц 37 55 -
Избирательность по соседнему каналу ±200 кГц 38 50 -
Избирательность по альтернативному каналу ±400 кГц 60 70 -
Искажения сильного сигнала3,4,5,6,8 Уровень RF 120 dBμV EMF 53 58 - dB SINAD
Выходное напряжение звука3,4,6,9   72 80 90 mVRMS
Дизбаланс аудиовыходов L/R3,6,9,10   -1 - 1 dB
Нижний предел полосы частот звука8 –3 dB - - 30 Гц
Верхний предел полосы частот звука8 –3 dB 15 - - кГц
Разделение стереоканалов3,6,9,10,11   35 45 - dB
Audio SNR3,4,5,6,9   56 63 - dB
Audio THD3,4,5,6,9   - 0.1 0.5 %
Постоянная времени de-emphasis8 FM_DEEMPHASIS = 2 70 75 80 мкс
FM_DEEMPHASIS = 1 45 50 54
Недифференциальный уровень на выходе звука12   0.7 0.8 0.9 V
Недифференциальный уровень на выходе звука8 Режим Hi-Z - 0.5 x VIO -
Сопротивление нагрузки выхода звука8,10,12 Выход с общей землей 10 - - кОм
Емкостная нагрузка выхода звука8,10,12 - - 50 пФ
Время сканирования (автопоиск станций)8,12 Допуск RCLK = 100 ppm - 40 60 мс/канал
Время включения8 Из состояния "выключено" (powerdown) - - 110 мс
Смещение FM RSSI Входные уровни 8 и 60 dBμV EMF -3 - 3 dB

Примечания:

1. Дополнительная информация по тестированию доступна в апноуте "AN388:Si470X/1X/2X/3X/4X Evaluation Board Test Procedure". Громкость устанавливается максимальной для всех тестов. Тестировалось на FRF = 98 МГц.
2. Чтобы гарантировать правильную работу и достойные параметры приемника, следуйте указаниям в "AN400: Si474x AM/FM Receiver Layout Guide". Silicon Laboratories оценит схемы и разводки для квалифицированных пользователей.
3. FMOD = 1 кГц, 75 мкс de-emphasis, MONO = разрешено, если не указано что-то другое.
4. Δf = 22.5 кГц.
5. BAF = от 300 Гц до 15 кГц.
6. fRF = от 76 до 108 МГц.
7. AGC запрещена.
8. Параметры гарантируются.
9. Измерено на VEMF = 60 dBμVEMF.
10. Δf = 75 кГц.
11. L = 1, R = 0.
12. На ножках LOUT и ROUT.

Таблица 10. Характеристики приемника WB1, только для Si4742 и Si4743 (VDD = от 3.0 до 3.6V, VIO = от 2.7 до 3.6V, TA = 25 °C).

Параметр   Усл. теста min typ MAX Ед.
Входная частота FRF   162.4 - 162.55 МГц
Чувствительность2,3,4,5   SINAD = 12 dB - 0.65 - μV EMF
Избирательность по соседнему каналу   ±25 кГц 38 50 - dB
Audio S/N2,3,4,5,6   Моно 60 70 -
Нижний предел полосы частот звука7   –3 dB - - 300 Гц
Верхний предел полосы частот звука7   –3 dB 15 - - кГц

Примечания:

1. Чтобы гарантировать правильную работу и достойные параметры приемника, следуйте указаниям в "AN400: Si474x AM/FM Receiver Layout Guide". Silicon Laboratories оценит схемы и разводки для квалифицированных пользователей.
2. FMOD = 1 кГц.
3. Δf = 3 кГц.
4. BAF = от 300 Гц до 15 кГц, A-weighted.
5. fRF = 162.5 МГц.
6. Измерено на VEMF = 60 dBμVEMF.
7. Гарантируемый параметр.

Таблица 11. Характеристики приемника AM1 (VDD = от 3.0 до 3.6V, VIO = от 2.7 до 3.6V, TA = 25 °C).

Параметр Усл. теста min typ MAX Ед.
Спецификации относятся к схеме приложения Si4740/41/42/43/44/45-C10 на иммитации антенны, напряжение на входе иммитации антенны.
Входная частота AM/MW (СВ) 520 - 1710 кГц
AM/LW (ДВ) 144 - 288
AM/SW2 (КВ)
2.3 - 30 МГц
Шаг перестройки   1 - 10 кГц
Чувствительность3,5 (S+N)/N = 26dB - 25 34 dBuV

IP36

Смещение 40 и 80 кГц - 99 -
Audio SNR3,4,7,8   50 53 - dB
Audio THD3,4,6,7,8   - 0.1 0.5 %
THD на сильном сигнале6,7,8 Уровень RF на входе 120 dBμV EMF - 0.2 1
SINAD на сильном сигнале6,7,8 53 55 - dB
Коэффициент подавления помех по питанию6 ΔVDD = 100 mVRMS, 100 Гц - 40 -
Напряжение на выходе звука3,4   54 60 67 mVRMS
Время включения6 Из состояния "выключено" (powerdown) - - 110 мс

Примечания:

1. Дополнительная информация по тестированию доступна в апноуте "AN388:Si470X/1X/2X/3X/4X Evaluation Board Test Procedure". Громкость устанавливается максимальной для всех тестов. Тестировалось на FRF = 98 МГц.
2. Свяжитесь с Silicon Labs для дополнительной информации по работе и параметрам на коротких волнах.
3. FMOD = 1 кГц, коэффициент модуляции 30%, 2 кГц канальный фильтр.
4. Измерено при V = 74 dBμV.
5. fRF = 520 .. 1710 кГц.
6. Параметры гарантируются.
7. BAF = от 300 Гц до 15 кГц.
8. fRF = 520 кГц.

Si474x AM test circuit fig09

Рис. 9. Схема тестирования AM.

Таблица 12. Опорная частота тактов (VDD = от 3.0 до 3.6V, VIO = от 2.7 до 3.6V, TA = от –40 до 85 °C).

Параметр min typ MAX Ед.
Поддерживаемые частоты RCLK 31.130 32.768 40.000 кГц
Допуск на RCLK –100 - 100 ppm

Типовая схема применения:

Si474x Typical Application Schematic

Примечания:

1. Размещайте C1 ближе к ножке VDD.
2. Все соединения с землей должны быть сделаны напрямую на заливку меди земли (GND plane) печатной платы.
3. Чтобы обеспечить правильную работу и хорошие параметры приемника, следуйте указаниям в AN400 [2]. Silicon Laboratories оценивает схемы и разводки от квалифицированных клиентов.

RefDes Описание Производитель Part Number
C1 22 nF, ±5%, 0402,X7R Venkel C0402X7R250-223JNE
C2 18 pF, ±5%, 0402,COG C0402C0G500-180JNE
C3 270 pF, ±5%, 0402,COG C0402C0G500-271JNE
C4 18 nF, ±5%, 0402,X7R C0402X7R160-183JNE
C5,C8,C9 0.47 μF, ±5%, 0603,X7R C0603X7R160-474JNE
C7 1200 pF, ±5%, 0402,X7R C0402X7R500-122JNE
C12 100 μF, ±20%, 1206, X5R C1206X5R063-107MNE
L1 120 nH, ±5%, 0603 Pulse PE-0603CD121JTT
L3 220 μH, ±10%, 1008 Coilcraft 1008PS-224KL
L4 1 mH, ±20%, LPS4018 LPS4018-105ML
L10 33 μH, ±10%, 0805 0805PS-333KL
Q1,Q2 FET,SM,SOT-23 NXP BF862
Q3 NPN,SM,SOT-23 Fairchild Semi MMBTH10
R1 10 MΩ, ±5%, 0603 Venkel CR0603-16W-106JT
R3 10 Ω, ±1%, 0402   CR0402-16W-10R0FT
R4,R6,R7 249 Ω, ±1%, 0402   CR0402-16W-2490FT
R5 4.7 kΩ, ±5%, 0402   CR0402-16W-472JT
U1 QFN-24, SM Silicon Laboratories Si4740/41/42/43/44/45-C10
Опционально: дополнительная защита от ESD
U2,U4 ESD DIODE ARRAY, SM California Micro Device CM1213
Опционально: без оптимизации WBRX
L2 33 nH, ±5%, 0603 Pulse PE-0603CD330JTT
L5 0 Ω, 0603 Venkel CR0603-16W-000T
Опционально: оптимизация Si4742/43 WBRX
L2 100 nH, ±5%, 0603 Pulse PE-0603CD101JTT
L5 150 nH, ±5%, 0603 PE-0603CD151JTT
Опционально: ослабление (аттенюация) только пассивной антенны
U5 BUFFER, SOT-23 TI SN74LVC1G17DBV
Опционально: защита от помех FM на диапазоне AM
C10 3.9 pF, ±0.25 pF, 0402,COG Venkel C0402C0G500-3R9CNE
L6,L7 6.8 μH, ±10%, 0805 Coilcraft 0805PS-682KL
Опционально: ловушка помех от сети (Mains Trap) на диапазоне AM
L8 47 mH, ±6%, L7PD Toko #388BN-1211Z
R11 10 kΩ,±5%,0402 Venkel CR0402-16W-103JT
Опционально: программно выбираемая аттенюация активной/пассивной антенны
R8 1 Ω, ±1%, 0402 Venkel CR0402-16W-1R00FT
R9 249 Ω, ±1%, 0402 CR0402-16W-2490FT
Q4 NPN,SM,SOT-23 Fairchild Semi MMBTH10
U3 QUAD GATE, 14TSSOP TI SN74LVC02APW
Опционально: поддержка Si4742/43/44/45 LW
L9 2.7 mH, ±10%, 0807 Coilcraft RFB0807-272L
R10 249 Ω, ±1%, 0402 Venkel CR0402-16W-2490FT
Q5 PNP, SM, SOT-23 Fairchild Semi MMBTH81

Примечание: определенные марки компонентов приведены как образец для оценочной платы Si4743-C EVB. Их можно заменить на аналогичные радиодетали от других производителей.

[Общее описание]

Семейство микросхем приемников Si474x AM/LW/SW/FM/WB построено на 100% технологии CMOS, предоставляя полный функционал от антенны до вывода звука. Кроме широко известных диапазонов AM/FM, ДВ/СВ/КВ, поддерживается также фоновый прием протокола RDS.

Семейство Si474x реализует проверенную и запатентованную компанией Silicon Laboratories цифровую архитектуру приемника с низкой промежуточной частотой (low-IF). Silicon Labs поставила на рынок более 100 миллионов аудиоприемников, основанных на этой архитектуре. Архитектура low-IF показывает отличные параметры, интегрируя в себе множество функций. Программируемые алгоритмы включают продвинутый поиск с несколькими квалификаторами качества сигнала и порогами во всех поддерживаемых диапазонах, переключение FM stereo/mono, характеристики мягкого приглушения звука (soft mute), детектирование многолучевого приема и смягчение его последствий, бесшумная настройка AM/FM и выбираемые фильтры FM Hi-cut. Микросхема принимает программируемые значения значения тактов. На выходе микросхемы присутствует аналоговое аудио с уровнем, стандартным для линейного выхода, формируемое высококачественными stereo DAC, или звук может быть выведен в цифровом формате.

Si4741, Si4743, Si4745 и все другие модели семейства, название которых оканчивается на нечетную цифру, часто содержит полностью интегрированный препроцессор для Европейской системы передачи цифровых данных RDS (European Radio Data System) и североамериканского стандарта RBDS (North American Radio Broadcast Data System). В препроцессоре RDS реализовано декодирование символов текста, продвинутую коррекцию ошибок, подробную информацию по скорости появления ошибок BLER (block-error rates), передача состояния синхронизации и времени. Si474x с разрешенными функциями RDS также часто представляют несколько режимов работы для различных приложений, которые требуют большее или меньшее отображение статуса и групповых данных RDS.

Таблица 14. Поддержка функций семейства Si4740/41/42/43/44/45.

Функция Si4740 Si4741 Si4742 Si4743 Si4744 Si4745
Диапазон FM (УКВ)
Прием FM RDS      
Диапазон AM
Диапазон LW (ДВ)    
Диапазон SW (КВ)    
Диапазон WB (без SAME)        
Детектирование многолучевого распространения FM (multi-path detection) и плавный переход стерео/моно в условиях помех (stereo/mono blend mitigation)
Advanced stereo-mono blend
Advanced soft mute
Hi-cut    
FM noise blanker    
AM noise blanker    
Digital audio I2S      

Si474x functional block diagram fig10

Рис. 10. Функциональная блок-схема.

В микросхеме Si474x интегрирован управляемый напряжением генератор (voltage controlled oscillator, VCO) и синтезатор частоты, и она может принимать широкий диапазон программируемых тактовых частот (RCLK). Синтезатор частоты сигнал локального квадратурного гетеродина, используемый для преобразования входного сигнала RF в низкую промежуточную частоту (ПЧ). Частота VCO блокируется для RCLK, и подстраивается системой автоподстройки частоты AFC (automatic frequency control). Частота VCO изменяется в соответствии с запрограммированной целевой частотой.

Семейство Si474x использует цифровую архитектуру low-IF, в которой интегирована вся цепочка приема для AM MW, AM LW, AM SW, FM, диапазоны вещания о погоде, отсутствует необходимость дорогих внешних керамических фильтров, которые можно найти в конкурирующих решениях. В микросхему также встроено большинство внешних компонентов, и она выполняет всю обработку на внутреннем процессоре обработки сигналов (digital signal processor, DSP) и внутреннем ядре 8051 микроконтроллера (MCU).

Аналоговые цепи для AM и FM включают выделенные малошумящие усилители (low-noise amplifiers, LNA), систему АРУ (AGC), квадратурные смесители, для вырезания зеркального канала, программируемые усилители (programmable gain amplifiers, PGA), и набор дельта-сигма ADC.

Блоки LNA диапазонов FM и AM LNA принимают широкополосный радиосигнал через выводы входов FMI и AMI соответственно. Для AM встроенный варактор и массив резисторов управляют усилением внешней цепи антенны. Для FM внешняя цепь разработана для предоставления небольшого услиения.

Усиление LNA динамически управляется петлей AGC, в зависимости от пиковых детекторов RF и силы сигнала. Каждый тракт приема продолжается к выделенным квадратурным смесителям, которые преобразуют принятый сигнал с понижением частоты из RF в low-IF, производится фильтрация по соседнему каналу и выполняется передаточная функция для сдвига настроенной частоты в DC. Пара PGA фильтруют сигнал с выхода микшера от помех и снова усиливают его перед тем, как передать в два ADC высокого разрешения. Преобразователи ADC генерируют сигналы с широким динамическим диапазоном и передают его ядру цифровой обработки.

Цифровое ядро состоит из DSP, 8051 MCU, контроллера доступа к памяти, схемы интерфейса управления и общего интерфейса программирования. MCU работает вместе с DSP для предоставления доступа к индикаторам качества сигнала и управлению поведением системы, а также для обслуживания интерфейса управления микросхемой и канала связи с внешним процессором хоста.

Цифровое ядро Si474x выполняет выбор канала и фильтрацию для всех поддерживаемых мировых диапазонов радиовещания. Оно калибрует настройку и выполняет демодуляцию AM/FM и декодирование FM stereo MPX audio. Также цифровое ядро выполняет обработку качества принимаемого сигнала, выдавая информацию на индикатор силы сигнала, детектирование импульсов, производит вычисление SNR, управляет громкостью, функцией mute, и производит дополнительную цифровую фильтрацию. Si4740 поддерживает FM deemphasis 50 или 75 мкс.

Цифровой стереосигнал преобразуется с высоким разрешением обратно в левый L (Left) и правый R (Right) каналы с помощью преобразователей DAC, и эти каналы со стандартным уровнем линейного выхода выводятся на ножки LOUT и ROUT. Дополнительно цифровой стереосигнал передается через интерфейс I2S (только для Si4741, Si4743, Si4745). Микросхема для управления со стороны хоста поддерживает I2C-совместимый 2-проводный интерфейс и 3-проводный интерфейс SPI.

Радиотракт приема FM. Семейство Si474x интегрирует на кристалле полный тракт приема FM от антенны до вывода звука. Диапазон FM принимается через ножку FMI, подключаемую к рекомендованной входной цепи. Эта входная цепь изолирует спектр диапазона FM для получения лучших параметров приема. LNA поддерживает широковещание в диапазонах США, Европы, Японии, OIRT и мировых широковещательных диапазонов FM (от 64 до 108 МГц). Схема AGC автоматически управляет усилением LNA для оптимизации чувствительности и вырезания сильных помех. Для тестирования AGC можно запретить. См. апноут AN388 [3], где описаны процедуры тестирования Si474x.

Радиотракт приема AM. Встроенный LNA работает совместно с внешним каскодным усилителем для предоставления внешней цепи приема AM, при этом требуется очень немного внешних компонентов. Сигнал AM поступает через ножку AMI от каскодного усилителя, коэффициент усиления которого подстраивается через ножку AGC. Дополнительный сигнал GPO1 используется для ослабления очень мощного сигнала с помощью шунта.

Квалификаторы качества принимаемого сигнала. Качество настроенного сигнала может меняться из-за условий радиоприема, времени суток, расположения антенны и многих других факторов. Чтобы адекватно управлять выводом звука и избежать нежелательных шумовых эффектов для конечного пользователя, Si474x мониторит прием и предоставляет индикаторы качества сигнала. Это дает возможность процессору хоста выполнить дополнительную обработку, если это нужно пользователю. Выводятся набор стандартных индустриальных метрик, включая RSSI, SNR и многолучевое распространение на сигналах FM. Как и в случае с другими функциями Si474x то, как используются эти переменные для улучшения параметров звука, можно оставить в зоне ответственности встроенных алгоритмов Silicon Labs (что рекомендуется), либо вывести их в качестве информации для процессора хоста.

Цифровой аудиоинтерфейс работает как подчиненное устройство (slave mode) и поддерживает 3 различных формата данных звука:

• I2S
• Left-Justified
• DSP Mode

В режиме I2S по умолчанию MSB захватывается по второму фронту нарастания тактов DCLK при каждом переходе уровня сигнала DFS. Остальные биты слова передаются друг за другом, до LSB. Левый канал передается первым, когда DFS в лог. 0, и правый канал передается, когда DFS в лог. 1.

Si474x I2S digital audio format fig11

Рис. 11. Цифровой формат I2S.

В режиме Left-Justified (выравнивание влево) по умолчанию MSB захватывается по первому фронту нарастания DCLK, который следует за каждым изменением DFS. Остальные биты слова передаются друг за другом, до LSB. Левый канал передается, когда DFS в лог. 1, и правый канал передается, когда DFS в лог. 0.

Si474x Left Justified digital audio format fig12

Рис. 12. Цифровой формат Left-Justified.

В режиме DSP сигнал DFS становится импульсом с длительностью в 1 период DCLK. Левый канал передается первым, за ним сразу идет правый канал. Существуют 2 варианта передачи цифровых данных звука в режиме DSP: MSB левого канала может передаваться по первому фронту нарастания DCLK вслед за импульсом DFS, либо по второму фронту нарастания.

Si474x DSP digital audio format fig13

Рис. 13. Цифровой формат DSP.

Во всех этих форматах, в зависимости от размера слова, частоты DCLK и скоростей следования выборок звука, могут быть не используемые периоды DCLK после LSB каждого слова, перед следующим перепадом DFS и MSB следующего слова. Кроме того, если это предпочтительно, пользователь может сконфигурировать захват MSB по спаду DCLK через настройку свойств. Количество бит кадра можно конфигурировать для 8, 16, 20 или 24 бит.

Частоты выборок звука. Микросхема поддерживает несколько стандартных частот оцифровки, включая 32, 40, 44.1 и 48 кГц.

На выходе демодулятора FM присутствует мультиплексированный сигнал MPX (stereo multiplexed). Стандарт MPX было разработан в 1961 году, и широко используется во всем мире. Сегодня формат сигнала MPX состоит из аудио L+R, L–R, пилот-тона 19 кГц и данных RDS/RBDS, как показано ниже на рис. 14.

Si474x MPX signal spectrum fig14

Рис. 14. Спектр сигнала MPX.

Стереодекодер. В Si4740/41/42/43/44/45-C10 интегрирован стереодекодер, который автоматически декодирует сигнал MPX, используя техники DSP. Сигнал от 0 до 15 кГц (L+R) представляет собой моно вывод тюнера FM. Стерео генерируется из (L+R), (L–R), и пилот-тона 19 кГц. Пилот-тон используется в качестве опорного сигнала для восстановления сигнала (L–R). Левый и правый каналы получаются сложением (L+R) и вычитанием (L–R) соответствующих сигналов.

Перемешивание стерео/моно (Stereo-Mono Blending). Адаптивное подавление шума реализовано для постепенного объединения сигнала стерео (L–R) с сигналом моно (L+R) по мере ухудшения качества сигнала при изменениях условий приема. Одновременно мониторятся три метрики - RSSI, SNR и Multi-Path Interference (уровень помех многолучевого распространения), чтобы активировать переход из stereo в mono. Метрика, которая отражает минимальное качество сигнала, получает приоритет, и сигнал соответствующим образом смешивается для формирования моно.

У всех трех метрик программируются пороги stereo/mono и скорости attack/release, как показано в таблицах 15 и 16.

Таблица 15. Свойства порога смешивания (Blend Threshold).

RSSI FM_BLEND_RSSI_STEREO_THRESHOLD FM_BLEND_RSSI_MONO_THRESHOLD
SNR FM_BLEND_SNR_STEREO_THRESHOLD FM_BLEND_SNR_MONO_THRESHOLD
Multi-path interference FM_BLEND_MULTIPATH_STEREO_THRESHOLD FM_BLEND_MULTIPATH_MONO_THRESHOLD

Таблица 16. Свойства скорости нарастания/отпускания смешивания (Blend Attack/Release Rate).

RSSI FM_BLEND_RSSI_ATTACK_RATE FM_BLEND_RSSI_RELEASE_RATE
SNR FM_BLEND_SNR_ATTACK_RATE FM_BLEND_SNR_RELEASE_RATE
Multi-path interference FM_BLEND_MULTIPATH_ATTACK_RATE FM_BLEND_MULTIPATH_RELEASE_RATE

Если одна метрика сигнала падает ниже порога mono, то сигнал переводится из стерео в полное моно. Если все метрики выше своих соответствующих порогов stereo, то никаких действий по смешиванию сигналов в моно не производится. Если метрика падает в интервал между порогами mono и stereo, то сигнал смешивается с уровнем, пропорционально значению метрики между порогами mono и stereo, с соответствующей скоростью нарастания и отпускания смешивания. На рис. 15 показан процесс смешивания stereo-mono. Состояние stereo/mono можно отслеживать командой FM_RSQ_STATUS.

Si474x Stereo Mono Blend fig15

Рис. 15. Процесс Stereo-Mono Blend, основанный на активном мониторинге RSSI, SNR и Multi-Path Interference.

De-emphasis. Это техника, используемая в FM радиовещании для улучшения SNR на приеме. При передаче сигнала FM используется фильтр pre-emphasis, который повышает уровень верхних частот сигнала. В Si474x реализован обратный фильтр de-emphasis, который соответствующим образом понижает уровень верхних частот сигнала, и вместе с этим также понижается и уровень шумов. Для этой технологии используется две константы времени в различных регионах вещания. Константа de-emphasis программируется на 50 или 75 мкс настройкой свойства FM_DEEMPHASIS.

Преобразователи Stereo DAC. Цифро-аналоговые преобразователи стереозвука (digital-to-analog, DAC) с высокой точностью воспроизведения выводят левый и правый каналы на ножки LOUT и ROUT. Эти выходы могут быть заглушены функцией mute. Громкость настраивается цифровым способом свойством RX_VOLUME. Чтобы выводит сигнал с максимальным динамическим диапазоном на внешний усилитель, необходимо поддерживать цифровую регулировку уровня максимальной.

Soft Mute. Функция мягкого приглушения звука (soft mute) предназначена для снижения уровня на аудиовыходах и минимизировать слышимый шум при очень плохих условиях приема. Концептуально этот процесс показан на рис. 16. Si474x запускает функцию soft mute путем отслеживания метрики SNR. Порог SNR для активации soft mute программируется, как и уровни снижения уровня так и скорости атаки/отпускания (attack/release rate). Функция soft mute предоставляется в диапазонах FM и AM.

Si474x Soft Mute fig16

Рис. 16. Функция Soft Mute, срабатывающая на активном мониторинге SNR.

Автосканирование и определение качественной станции. Функция сканирования ищет вверх и вниз по выбранному диапазону, пока не найдет станцию с сигналом допустимого уровня. Допустимая станция квалифицируется в соответствии с набором программируемых индикаторов сигнала и порогов их значений. Функция сканирования может остановиться на краю диапазона и предоставить прерывание по этому событию, или возвратиться на начало диапазона и продолжить сканирование. Микросхема установит прерывание, когда найдет допустимую станцию, или если сканирование не найдет ни одной станции, то микросхема покажет ошибку и снова установит прерывание.

Функционал сканирования микросхемы Si474x выполняется полностью её средствами, или может управлятся от внешнего процессора хоста. Si474x может предоставить базовые значения квалификации качества сигнала для процессора хоста, чтобы он мог сам оценить качество станции - допустима она или нет для нормального приема.

Si474x использует RSSI, SNR и AFC для оценки качества станций. Большинство этих метрик имеют программируемые пороги для адаптации функции поиска к субъективными вкусами клиентов.

RSSI используется в первую очередь для проверки всех возможных станций-кандидатов. SNR и AFC используются во вторую очередь после того, как станции были квалифицированы по RSSI. Чем больше пороговых значений задействует система, тем выше уверенность в том, что найденные сигналы действительно будут вещательными станциями; тем не менее, чем более сложные уровни качества настроены, тем больше общее время поиска, поскольку будут более тщательно оцениваться станции по большему количеству критериев. Рекомендуется установить RSSI на средний уровень порога, и вместе с порогом SNR, установленным на порог допустимого на слух качества приема. Этот компромисс удалит станции со слишком низким уровнем RSSI, сохраняя при этом время поиска на приемлемом уровне. Обычно время автоматического сканирования и сохранения в память допустимых по качеству каналов вещания проходит быстро, и длительность поиска зависит главным образом от количества вещающих станций в диапазоне.

Сканирование инициируется с помощью команд FM_SEEK_START или AM_SEEK_START. Пороги RSSI и SNR устанавливаются с помощью программирования соответствующих свойств.

Управление FM Hi-Cut (только для Si4742, Si4743, Si4744, Si4745). Hi-cut (вырезание высоких частот) применяется на выходах звука с ухудшением сигнала из-за низкого SNR и/или многолучевого распространения радиоволн. Эти две метрики, SNR и помехи из-за многолучевого распространения, мониторятся одновременно для активации hi-cut на выходах звука. Для обоих метрик программируются пороги максимума и минимума. Частота среза для hi-cut также программируется с семью настройками фильтра hi-cut. Программируется один набор скоростей атаки и отпускания hi-cut для обоих метрик в диапазоне от 2 мс до 64 сек. Рис. 17 иллюстрирует работу hi-cut. Уровень, примененный hi-cut, можно отслеживать командой FM_RSQ_STATUS. Hi-cut может быть запрещено установкой фильтра hi-cut на полосу частот по умолчанию 15 кГц.

Si474x FM Hi Cut fig17

Рис. 17. FM Hi-Cut, основанная на активном мониторинге SNR и Multi-Path Interference.

AM/FM Noise Blanker (только для Si4742, Si4743, Si4744, Si4745 only). В автомобиле помех импульсы помех от системы зажигания и/или других электрических источников могут значительно нарушить воспроизведение звука на выходе. В микросхемах Si4742/43/44/45 имеется технология noise blanker (гашение шума) для смягчения или устранения этих скачков шум или слышимых артефактов. Рис. 18 показывает концептуальную блок-схему функции блокировки шума. В Si4742/43/44/45 предоставлено пять свойств для конфигурирования AM и FM подавителей noise blanker, включая порог детектирования, интервал гашения, частота срабатывания (trigger rate), уровень шума полосы частот и задержку. Каждое свойство конфигурируется для, чтобы достичь уникального поведения поведения блокировки шума в соответствии с требованиями потребителя.

Si474x Noise Blanker in FM signal path fig18

Рис. 18. Распространение сигнала в тракте FM для функции Noise Blanker.

Свойство порога FM noise blanker устанавливает уровень для детектирования импульсов помех в единицах dB, диапазон настройки от 1 dB до 90 dB выше уровня шума. Свойство FM noise blank rate устанавливает максимальную частоту в Гц, с которой срабатывает noise blanker, от 100 Гц до 6400 Гц. Свойство интервала FM noise blank устанавливает интервал гашения шума в микросекундах от 8 мкс до 48 мкс, на котором оригинальные выборки шумов заменяются интерполированными "чистыми" выборками. Свойство FM noise blanker IIR-фильтра устанавливает полосу уровня шума в диапазоне от 390 Гц до 2480 Гц. Это свойство устанавливает RMS уровня шума, выше которого устанавливается порог обнаружения уровня шумового импульса. Свойство задержки FM noise blank настраивает задержку в микросекундах в применении гашения и выравнивания оригинальных выборок сигнала, диапазон значений от задержки от 125 мкс до 219 мкс.

Si474x illustration FM Noise Blanker settings fig19

Рис. 19. Иллюстрация настроек свойств FM Noise Blanker для правильного детектирования импульсов помех (осциллограммы FM MPX смещены по вертикали с целью наглядности).

Свойство порога AM noise blanker устанавливает уровень для детектирования импульсов помех в единицах dB, диапазон настройки от 1 dB до 90 dB выше уровня шума. Свойство AM noise blank rate устанавливает максимальную частоту в Гц, с которой срабатывает noise blanker, от 100 Гц до 6400 Гц. Свойство интервала AM noise blank устанавливает интервал гашения шума в микросекундах от 15 мкс до 110 мкс, на котором оригинальные выборки шумов заменяются предыдущими выборками по схеме "выбрать и сохранить". Свойство AM noise blanker IIR-фильтра устанавливает полосу уровня шума в диапазоне от 300 Гц до 2480 Гц. Это свойство устанавливает RMS уровня шума, выше которого устанавливается порог обнаружения уровня шумового импульса. Свойство задержки FM noise blank настраивает задержку в микросекундах в применении гашения и выравнивания оригинальных выборок сигнала, диапазон значений от задержки от 125 мкс до 219 мкс.

Si474x AM Noise Blanker fig20

Рис. 20. Распространение сигнала в тракте AM для функции Noise Blanker.

Si474x illustration AM Noise Blanker settings fig21

Рис. 21. Иллюстрация настроек свойств AM Noise Blanker для правильного детектирования импульсов помех (осциллограммы AM смещены по вертикали с целью наглядности).

[Программирование]

Для ускорения разработки и максимальных возможностей по управлению поведением микросхемы Si474x предоставляется простой и мощный программный интерфейс. Микросхема программируется с использованием команд, аргументов, свойств и ответов на команды.

Чтобы выполнить действие, пользователь записывает байт команды и связанные с ней аргументы, что приводит к выполнению микросхемой этой команды. Команды управляют такими действиями, как включение, выключение или настройка на станцию. Аргументы специфичны для определенной команды, они используются для модификации команды.

Свойство это специальная команда + аргумент, используемая для модификации функционирования чипа по умолчанию. Свойства обычно конфигурируются один раз, сразу после включения питания. К свойствам относятся, например, de-emphasis, порог сканирования RSSI и коэффициент аттенюации soft mute.

Ответы предоставляют информацию, и они отправляются микросхемой как эхо после команд и аргументов, которые были обработаны. Все команды предоставляют обновление одного байта состояния, показывающее прерывания и информацию статуса типа "микросхема свободна для получения команды" (clear-to-send).

Подробное описание команд и свойств Si474x см. в руководстве программирования AN332 [4] и AN344: Si4706/07/4x Programming Guide.

Reset, Powerup и Powerdown. Установка ножки ~RST в лог. 0 запретит работу аналоговых и цифровых схем, сбросит регистры в их состояние по умолчанию и запретит шину. Перевод ножки ~RST в лог. 1 выведет микросхему из сброса. Включение питания (powerup) предоставляет выбор режима, в это входит включение приема AM, FM или WB, выбор аналогового или цифрового выхода. Доступен режим powerdown, применяемый с целью снизить энергопотребление микросхемы, когда устройство находится в ожидании. Перевод микросхемы в режим powerdown запретит аналоговые и цифровые схемы с сохранением активности шины.

GPO 1–3. Ножки GPO1, GPO2, GPO3 могут быть настроены для вывода постоянного лог. 0 или лог. 1, или могут быть опционально настроены для выдачи аппаратного прерывания внешнему контроллеру хоста для сигнализации о завершении сканирования, индикаторе stereo/mono и RDS/RBDS. После сброса и POWER_UP в режим приемника AM ножка GPO1 зарезервирована для управления внешним аттенюатором AM AGC.

[Процессор RDS/RBDS]

В Si4741, Si4743, Si4745 реализован продвинутый, запатентованный, высокопроизводительный процессор RDS для демодуляции, декодирования символов, блочной синхронизации, декодирования и коррекции ошибок. Декодер RDS применяет продвинутые техники декодирования и статистического анализа для предоставления высокопроизводительной синхронизации с сигналом в условиях очень высокого уровня шума, и отличную чувствительность на стандартной скорости появления ошибок блока (BLER 5%).

Параметры жесткой синхронизации Si4741/43/45 при высоком уровне шума (низком SNR) минимизируют случаи потери синхронизации. Другие не такие продвинутые тюнеры будут пытаться повторно синхронизироваться в условиях низкого SNR, что приводит к потере данных и большим задержкам в восстановлении приема данных. Si4741/43/45 сохраняют синхронизацию для передачи RDS, несмотря на высокий BLER, в результате получается меньше потерь соединений, снижается время повторной синхронизации и надежнее принимаются данные в условиях низкого SNR. Рис. 22 иллюстрирует преимущества надежного сохранения синхронизации Si4741/43/45.

Si474x Advanced RDS Synchronization fig22

Рис. 22. Si4741/43/45 Advanced RDS Synchronization.

Дополнительно декодер Si4741/43/45 предоставляет более надежные параметры декодирования данных в условиях низкого соотношения несущая/шум (carrier to noise, CNR). Это дает очень низкие показатели потерь и существенные улучшения параметров по сравнению с другими реализациями стандарта RDS.

На рис. 23 иллюстрируется производительность декодера RDS Si4741/43/45. Вероятность отказа значительно упала в сравнении со стандартным декодером RDS, основанным на принятии решения на заданного соотношения энергии к плотности шума (Eb/No).

Si474x RDS decoder performance fig23

Рис. 23. Производительность декодера Si4741/43/45.

Si4741/43/45 сообщает о состоянии синхронизации декодера RDS и подробную информацию ошибко для каждого блока RDS. Диапазон сообщаемых и исправляемых ошибок бит 0, 1-2, 3-5, и "not correctable" (нельзя исправить). Когда больше 5 ошибок это означает, что соответствующее слово информации блока нельзя скорректировать.

Si4741/43/45 также предоставляет глубоко конфигурируемые прерывания, основанные на событиях и условиях, поставляемых декодером RDS. Настройки по умолчанию предоставляют прерывание, когда RDS синхронизировано, и когда была принята группа данных RDS. Конфигурируемые прерывания могут быть настроены для частого возникновения по каждому событию до одного принимаемого блока с BLER. Также прерывания могут быть настроены так, что они будут возникать очень редко, с буферизацией до 25 полных групп RDS (100 блоков) с BLER во встроенной памяти FIFO. Также Si4741/43/45 предоставляет конфигурируемые прерывания при изменениях или приеме ключевых блоков RDS A и B. Такая гибкость позволяет адаптировать либо многостороннюю обработку данных на хосте, либо экономить на хосте потребление энергии, переводя его в режимы power-saving с возникновением прерываний RDS по минимуму, возлагая обработку RDS на чип Si4741/43/45. Конфигурация прерывания и порогов описана в документации AN332 [4] и AN344: Si4706/07/4x Programming Guide, предоставляемом на условиях NDA.

Опорная частота тактов. Частота тактов Si4740/41/42/43/44/45-C10 программируется, поддерживаемые частоты RCLK перечислены в таблице 12 выше во врезке "Электрические характеристики". Там же см. таблицу 3, "DC Characteristics" для получения уровней переключения и таблицу 9 "FM Receiver Characteristics" с информацией о допуске частоты.

[Интерфейс управления]

Предоставляется подчиненный последовательный интерфейс, позволяющий подключить внешний контроллер хоста для отправки команд в микросхему Si474x и получения от неё ответов. Интерфейс может работать в 3 режимах шины: 2-проводный режим (I2C), 3-проводный режим, режим SPI. Si474x выбирает режим шины путем опроса состояния выводов GPO1 и GPO2 в момент нарастания уровня сигнала сброса ~RST. Ножка GPO1 имеет внутренний верхний подтягивающий резистор (pull-up), который подключен, когда на ~RST уровень лог. 0. На ножке GPO2 есть внутренний нижний (pull-down) подтягивающий резистор, который подключен, когда на ~RST уровень лог. 0. Таким образом, по умолчанию при сбросе активируется режим шины I2C. Если необходимо для смены режима, пользователь может установить на этих выводах другие уровни в момент выхода микросхемы из сброса (когда уровень ~RST переходит из лог. 0 в лог. 1), см. таблицу 17.

Таблица 17. Выбор режима шины по фронту нарастания уровня на ~RST.

Режим шины GPO1 GPO2
2-wire (I2C) 1 0
SPI 1 1*
3-wire 0* 0

* Требуется управление уровнем снаружи.

После появления фронта ~RST ножки GPO1 и GPO2 используются как выходы общего назначения. После сброса и POWER_UP в режим приемника AM ножка GPO1 резервируется для управления внешним аттенюатором АРУ (AM AGC). В любом режиме шины команды могут отправляться только после того, как приложены напряжения питания VIO и VDD.

В любом режиме шины перед отправкой команды или чтением ответа, пользователь должен сперва прочитать байт состояния, чтобы убедиться, что микросхема готова к опросу интерфейса (должен быть установлен в лог. 1 бит CTS).

Когда выбран режим 2-wire/I2C, пользователь должен гарантировать, что SCLK находится в лог. 1 во время фронта нарастания уровня ~RST, и остается в лог. 1 до первого сигнала START шины I2C. Также сигнал START не должен появиться в течение 300 нс после фронта нарастания уровня ~RST.

Для обмена режим шины I2C использует только 2 ножки сигналов: SCLK (работает как SCK шины I2C) и SDIO (работает как SDA шины I2C). Транзакция начинается традиционно, с сигнала START I2C, этот сигнал определен как спад уровня SDIO, когда SCLK находится в лог. 1. Далее пользователь передает 8 бит слова управления последовательно через ножку SDIO, каждый бит захватывается микросхемой по фронту нарастания уровня SCLK. Слово управления состоит из 7 бит адреса микросхемы, за котором идет бит read/write (чтению read соответствует 1, записи write 0). Si474x подтверждает слово управления подтягиванием SDIO к лог. 0 на следующем спаде уровня SCLK.

Хотя Si474x отвечает только на один адрес устройства, этот адрес может быть изменен с помощью ножки SEN (обратите внимание, что ножка SEN не используется для сигнализации интерфейса в режиме шины 2-wire/I2C). Когда SEN = 0, 7-битный адрес устройства 0010001b. Когда SEN = 1, адрес становится 1100011b.

Для операций записи пользователь после адреса устройства посылает 8 бит данных через SDIO, биты захватываются микросхемой по фронту нарастания уровня SCLK. Si474x подтверждает каждый байт данных подтягиванием к лог. 0 ножки SDIO в течение 1 такта на следующем спаде уровня SCLK. Пользователь может записать до 8 байт данных в одной транзакции I2C. Первый байт это команда, и следующие 7 байт аргументы.

Для операции чтения после того, как Si474x подтвердила байт управления, она передаст 8 бит данных через ножку SDIO, меняя уровень SDIO на спаде уровня SCLK. Пользователь подтверждает каждый байт данных подтягиванием SDIO к лог. 0 в течение 1 такта на следующем спаде уровня SCLK. Если байт данных не подтвержден, то транзакция заканчивается. Пользователь может прочитать друг за другом 16 байт данных в одной транзакции I2C. Эти байты содержат данные ответа от Si474x.

Транзакция I2C завершается сигналом STOP, при котором уровень SDIO нарастает в момент лог. 1 на SCLK.

Подробности по таймингу и диаграммам сигналов см. таблицу 5, рис. 2 и рис. 3 выше во врезке "Электрические характеристики".

Когда выбран режим 3-wire, пользователь должен гарантировать, что нарастание уровня SCLK не произойдет в течение 300 после фронта нарастания уровня на ~RST.

Шина 3-wire использует ножки SCLK, SDIO и SEN. Транзакция начинается, когда пользователь переводит SEN в лог. 0. Затем пользователь передает 9-разрядное слово управления через SDIO, каждый бит захватывается микросхемой по фронту нарастания уровня SCLK. Слово управления содержит 3 бита адреса устройства (A7:A5 = 101b), бит read/write (read = 1, write = 0), и 5 бит адреса регистра (A4:A0).

Для операции записи за словом управления идет 16-разрядное слово данных, биты которого захватываются микросхемой по фронту нарастания уровня SCLK.

Для операции чтения за словом управления идет задержка длительностью в половинут такта SCLK, чтобы направление шины поменялось на обратное. Далее Si474x будет выдавать 16 бит слова данных через SDIO, меняя состояние SDIO на каждом нарастании уровня SCLK.

Транзакция заканчивается, когда пользователь устанавливает в лог. 1 уровень SEN, затем выдает импульс SCLK лог. 1 - лог. 0 последний раз. SCLK может остановить переключения либо продолжать переключаться, когда на SEN присутствует лог. 1.

В режиме 3-wire посылаются команды так, что сначала записываются аргумент (аргументы) в регистр (регистры) 0xA1 .. 0xA3, затем записывается слово команды в регистр 0xA0. Ответ запрашивается чтением регистров 0xA8 .. 0xAF.

Подробности по таймингу и диаграммам сигналов см. таблицу 6, рис. 4 и рис. 5 выше во врезке "Электрические характеристики".

Когда выбран режим SPI, пользователь должен гарантировать, что нарастание уровня SCLK не произойдет в течение 300 нс после нарастания уровня на ~RST.

Для операций чтения/записи шина SPI использует ножки SCLK, SDIO и SEN. Процессор хоста может выбрать чтение данных из микросхемы либо через SDIO, либо через GPO1. В режиме приемника AM доступна только ножка SDIO, потому что GPO1 резервируется под управление внешним аттенюатором АРУ (AM AGC). Транзакция начинается, когда процессор хоста устанавливает на ножке SEN уровень лог. 0. Затем хост выдает 8 импульсов SCLK, одновременно выдавая 8 бит байта управления через ножку SDIO. Микросхема захватывает биты данных по фронту нарастания уровня SCLK. Байт управления должен быть в одном из 5 значений:

0x48 запись команды (процессор хоста передает 8 дополнительных байт через SDIO).
0x80 чтение ответа (микросхема передает один дополнительный байт через SDIO).
0xC0 чтение ответа (микросхема передает 16 дополнительных байт через SDIO).
0xA0 чтение ответа (микросхема передает один дополнительный байт через GPO1).
0xE0 чтение ответа (микросхема передает 16 дополнительных байт через GPO1).

Для операций записи хост после байта управления должен передать через SDIO точно 8 байт данных (команду и 7 аргументов). Данные захватываются микросхемой по фронту нарастания уровня SCLK.

Для операций чтения после байта управления хост должен прочитать точно 1 байт данных (STATUS) после байта управления или точно 16 байт данных (STATUS и RESP1–RESP15). Микросхема поменяет состояние SDIO (или GPO1, если это указано в байте управления) на спаде уровня SCLK. Данные должны захватываться хостом по фронту нарастания уровня SCLK.

Уровень SEN должен удерживаться в лог. 0, пока не будут переданы все байты. Транзакция может быть оборвана в любой момент установкой SEN в лог. 2 и выдачей импульса SCLK лог. 1 - лог. 0. Команды будут игнорироваться микросхемой, если транзакция оборвана.

Подробности по таймингу и диаграммам сигналов см. рис. 6 и рис. 7 выше во врезке "Электрические характеристики".

Описание команд и свойств микросхемы см. в руководстве AN332 [4] и AN344: Si4706/07/4x Programming Guide.

[Назначение выводов]

Si474x QFN24 pinout

Таблица 18. Описание выводов Si4740/41/42/43/44/45-C10-GM.

Pin № Имя Описание
1 FMI Вход FM RF. FMI должен быть подключен к цепи антенны.
2 RFGND Земля RF. Соединяется с заливкой медью шины земли на печатной плате (ground plane).
3 AGC1 Автоматическая регулировка усиления, см. выше типовую схему применения.
4, 22 .. 24 NC No Connect (вывод не используется). Оставить не подключенным.
5, 14, GND pad GND Земля, общий провод сигналов и питания. Соединяется с заливкой медью шины земли на печатной плате (ground plane).
6 AMI Вход AM RF.
7 ~RST Вход сброса микросхемы (активный уровень лог. 0).
8 ~SEN Вход Serial ENable, разрешение работы последовательного интерфейса управления в режимах 3-wire и SPI (активный уровень 0).
9 SCLK Вход тактов последовательного интерфейса управления.
10 SDIO Вход/выход данных последовательного интерфейса управления.
11 RCLK Вход опорного сигнала тактов от внешнего генератора.
12 VIO Напряжение питания схем ввода/вывода.
13 VDD Напряжение питания, может быть напрямую подключено к батарее.
15 ROUT Линейный выход правого канала звука (Right, R).
16 LOUT Линейный выход левого канала звука (Left, L).
17 DOUT Цифровые выходные аудиоданные (I2S), когда работает цифровой режим вывода звука (только для Si4741/43/45). Если не используется, то никуда не подключается.
18 DFS Сигнал синхронизации кадра цифровые выходных аудиоданных (I2S), когда работает цифровой режим вывода звука (только для Si4741/43/45). Если не используется, то никуда не подключается.
19 GPO3/DCLK Такты для режима цифрового вывода звука (только для Si4741/43/45), или вывод общего назначения/сигнала прерывания для хоста управления.
20 GPO2/~INT Вывод общего назначения/сигнала прерывания для хоста управления.
21 GPO1/AGC2 Вывод общего назначения/сигнала прерывания для хоста управления или управление внешним аттенюатором AM.

[Указания по приобретению]

Все показанные в таблице варианты микросхем поставляются в корпусе QFN24 Pb-free, и поддерживают диапазон рабочих температур –40°C .. 85°C.

Part Number1,2 Диапазоны RDS/RBDS Квалификация AEC-Q100,
регистрация IMDS
Si4740-C10-AM AM/FM  
Si4741-C10-AM
Si4742-C10-AM AM/FM/LW/SW/WB  
Si4743-C10-AM
Si4744-C10-AM AM/FM/SW/LW  
Si4745-C10-AM
Si4740-C10-GM AM/FM    
Si4741-C10-GM  
Si4742-C10-GM AM/FM/LW/SW/WB    
Si4743-C10-GM  
Si4744-C10-GM AM/FM/SW/LW    
Si4745-C10-GM  

Примечания:

1. Добавление "(R)" в конце маркировки микросхемы (part number) обозначает опцию tape and reel; на reel приходится 2500 штук.
2. Метка AM показывает состояние качества "full automotive", включая квалификацию AEC-Q100, регистрацию с International Material Data System (iMDS), и документацией Part Production Approval Process (PPAP). Документация PPAP доступна на сайте www.silabs.com с регистрацией и на условиях подтверждения NDA для учетной записи пользователя.

[Маркировка корпуса]

Si474x top mark fig24

Рис. 24. Верхняя лазерная (YAG) маркировка корпуса.

Расшифровка маркировки:

1 строка показывает part number (7 символов, выровненных вправо).

4740 = Si4740
4741 = Si4741
4742 = Si4742
4743 = Si4743
4744 = Si4744
4745 = Si4745

C = ревизия C.
10 = ревизия firmware 1.0.

2 строка показывает дату изготовления: YY год, WW рабочая неделя, R Die Rev, F Wafer Fab.

3 строка - кружок слева маркирует 1 ножку корпуса. Последние 4 символа показывают код производителя: A Assembly House, I Internal Code, XX Serial Lot Number.

[Ссылки]

1. Si474x AUTOMOTIVE AM-FM RADIO RECEIVER site:silabs.com.
2. AN400 Si474X ANTENNA, SCHEMATIC, LAYOUT, AND DESIGN GUIDELINES site:silabs.com.
3. AN388 Si470X/1X/2X/3X/4X EVALUATION BOARD TEST PROCEDURE site:silabs.com.
4. AN332 Si47XX PROGRAMMING GUIDE site:silabs.com.
5RDA5807M микросхема FM приемника.
6. Si47XX: руководство по программированию.

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Top of Page