在蓝牙、Wi-Fi 6 等高速通信技术席卷当下的时代,一种诞生于上世纪中期的调制技术——ASK/OOK,依然在我们的生活中扮演着不可或缺的角色:从车门钥匙的感应解锁到智能家居传感器的状态传输,都能看到它的身影。
这种采用最朴素 "开关式" 原理的通信方式,以近乎零功耗的极致效率,在短距离无线控制领域稳稳占据着核心地位。
首先让我们来了解一下ASK/OOK到底是什么?
ASK(Amplitude Shift Keying)振幅键控是一种常见的调制技术,通过改变载波信号的幅度来表示二进制数0和1;而OOK(On-Off Keying)开关键控,是ASK的特殊简化形式,通过载波的“存在”和“不存在”来直接对应二级制状态。这两种技术都是诞生很久,但是由于其实现简单,系统稳定且成本低廉,一直是现在遥控类设备(无钥匙进入系统、智能家居系统、安防系统等)的主流方案。
下面来看几个常见的ASK/OOK发射芯片:
表格内数据基于芯片手册提供
单从表中的数据我们可以看到PT4455在250MHz~450MHz频段范围内价格以绝对的优势领先其他相关产品,并且在数据传输速率上也有较大优势。
下面让我们重点来看一下PT4455这款性价比超高的芯片,内部的组成是什么样的。
数据基于芯片手册提供
PT4455是一个结构很简单的高性能ASK/OOK发射器。如下顶层原理框图所示,该芯片主要结构就是一个锁相环系统,一个单稳态电路和一个功率放大器,通过单稳态电路来控制锁相环和功率放大器,使其在需要时可以快速启动。当DIN无信号时,电路会自动进入待机模式,进入小于1uA的省电状态。
PT4455顶层原理框图(图源芯片手册)
PT4455顶层floorplan
如下结构图所示,该芯片的参考时钟来源于外部晶振,通过锁相环内32分频器达到315MHz~433.92MHz的频率范围(见下图频率变化表)。
锁相环(PLL)结构图(图源芯片手册)
频率变化表(图源芯片手册)
然而,在信号传输过程中晶振的启动时间会限制其唤醒工作的时间,为此引入了单稳态电路来解决该问题,当“High”信号传输给DIN时,锁相环和功率放大器会同时开启,而当“Low”信号给到DIN时,功率放大器会立刻关闭,而锁相环会在单稳态电路的延迟控制下,在约50ms后关闭。
单稳态电路原理图
另外值得一提的是,该芯片设计了两套内部供电电源,其中一套专门给锁相环供电,以解决功率放大器和晶振的干扰问题。这点从上图的floorplan也可看出,下图所示为电压调节器原理图,芯片内两套电压调节器结构一致。
电压调节器原理图(图源芯片手册)
在物联网设备爆发式增长的今天,PT4455凭借其 “极简电路 +μA级功耗” 的核心设计(仅需6个外围元件),完美诠释了ASK/OOK技术的本质优势——用最低的成本解决最基础的无线控制需求。随着智能家居、电子价签等场景的普及,这种 “原始却可靠” 的技术不仅将成为遥控器、无线传感器等场景的经典解决方案,更将在万物互联的浪潮中持续发挥 “轻量基石” 的作用。
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