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摘　要：介绍了PL2101芯片的功能及其典型应用，该芯片采用了直序扩频、数字信号处理、直接数字频率合成等新技术，并采用大规模数字/模拟混合0.5μm CMOS工艺制作，在抗干扰、抗衰落性能等方面和国内外同类产品相比有着出众的优势。
    关键词：PL2101；扩频通信；直序扩频；CMOS

1　引言
　　扩频通信技术是近几年发展非常迅速的一种技术，也是当今国际上高新科技的热点之一。几十年来，通信技术不断发展和演变，从有线(电缆、光纤)到无线(短波、VHF/UHF、微波、卫星)基本上是媒质和信道的变化，扩频通信系统的出现，是通信技术的一次重大突破。通常的超短波(VHF/UHF)通信，10W电台能通20～30km远，而伪码扩频设备，10mW能通30～50km。也就是说扩频系统能带来30dB以上的信噪比改善。他不仅在军事通信中发挥出了不可取代的优势，而且广泛地渗透到了通信的各个方面，如卫星通信、移动通信、微波通信、无线定位系统、无线局域网、全球个人通信等。
　　扩频技术包括以下几种方式：直接序列扩展频谱(DS)、跳频(FH)、跳时(TH)、线性调频(Chirp)。此外，还有这些扩频方式的组合方式，如FH/DS，TH/DS，FH/TH等。在通信中应用较多的主要是DS，FH和FH/DS。
　　伪码扩频通信系统有很多优点，主要有四抗：抗噪声、抗干扰、抗衰落、抗多径；二多：多地址通信(CDMA)、多媒体组网(语音、传真、数字、图像、视频)；一小：小功率；一无：无照经营(国外)。总之，伪码扩频通信系统具有一系列其他系统无法比拟的优点，他合理地解决了当 代各种无线通信系统存在的干扰、泄密、选址和组网等4大问题，取得了多方面的重大突破，近年来一直受到世界各国的极大关注。
　　本文介绍的PL2101是特别针对中国电力网恶劣的环境所研制开发的低压电力线载波通信芯片。由于采用了直接序列扩频、数字信号处理、直接数字频率合成等新技术，并采用大规模数字/模拟混合0.5μmCMOS工艺制作，所以在抗干扰、抗衰落性能以及国内外同类产品性能价格比等方面有着出众的表现。

2　PL2101芯片的功能
　　PL2101是专为电力线通讯网络设计的半双工异步调制解调器。他仅由单一的＋5 V电源供电，以及一个外部的接口电路与电力线耦合。
　　PL2101除具备基本的通讯控制功能外，还内置了5种常用的功能电路：实时时钟电路，32 BSRAM，电压监测，看门狗定时器及复位电路，他们通过标准的I2C接口与外部的微处理器相联，其中实时时钟与32 BSRAM在主电源掉电的情况下可由3 V备用电池供电继续保持工作。PL2101无需外部模拟混频器(MC3361)。
2.1　PL2101功能特点
    (1)直序扩频，半双工异步调制解调器。　　
    (2)二相相移键控，120kHz载频，带宽15kHz，传
    (3)接收灵敏度：50μVRM S(500b/s)。
    (4)15b伪码长度，可编程同步捕获门限。
    (5)上电复位、电压监测电路及看门狗定时器。
    (6)内建高灵敏度放大器及四象限模拟乘法器。
    (7)I2C串行通信接口。
　　(8)可编程实时时钟(秒/分/时/日/月/星期/年，自动润年润月)(掉电后电池维护)。
    (9)32 BSRAM(掉电后电池维护)。
    (10)单＋5 V供电，I/O口带1 500 VESD保护。　　
    (11)抗干扰能力：抗20倍功率的噪声，抗衰减： －80dB。
    (12)工业级温度标准：－40～＋85°C。
　　(13)数字/模拟混合0.5μm的CMOS集成电路工艺，SOP28表贴封装。
2.2　PL2101内部功能框图及端口说明
    图1是PL2101的内部功能框图。

    PL2101内部框图端口功能说明：
　　FLTi　混频信号输出。内部混频器输出的信号由此管脚输出进入外部陶瓷滤波器。
　　Ref1　内部基准电压源自举端(外接10MΩ电阻至VDDA)。
    Dout　内部限幅放大器输出监测端。
　　WDI　看门狗计数器清零输入端。当WDI持续436ms以上无高低电平变化，将导致看门狗计数器溢出复位。
　　SCL　I2C串行总线时钟输入端。
    SDA　I2C串行总线数据输入/输出端。
    R/T  半双工收发控制输入端(高电平收/低电平发)。
    RXD＿TXD　半双工数据收发输入/输出端。
    HEAD　数据同步端。
　　RESET　上电复位及看门狗计数器溢出复位输出端(高电平有效，持续时间218ms)。当电源电压低于4.3V 时，RESET脚持续输出高电平。
　　XT2o/XT2i　时钟晶体振荡器输入/输出端。XT2o，XT2i分别为片内反相放大器的输入端和输出端，外接晶体可以组成晶体振荡器。PL2101主振荡器所需时钟频率为32.768kHz。
    VBAT　备用电源输入端(可接3～3.6V锂电池)。
    VDDD　数字部分电源，＋5.0V。
　　PSK＿OUT　数字信号发送输出端(驱动能力大于16mA)。
    GNDD　数字部分电源，＋5.0V。
　　XT1o/XT1i　9.6MHz主晶体振荡器输入/输出端。 XT1o，XT1i分别为片内反相放大器的输入端和输出端，外接晶体可以组成晶体振荡器。PL2101主振荡器所需时钟频率为9.6MHz。电路连接如图2所示，为使振荡器工作更加可靠，电容C1一般用30pF，C2的取值可在30～68pF之间选择。若使用外部时钟，可直接从XT1i输入9.6MHz的时钟信号。
    GNDA　模拟地。
　　SIGin　模拟信号输入，50～800mV(120 kHz)。
    VDDA　模拟部分电源，4.8～5.0V。
　　PFo  源掉电指示输出端。PL2101除提供内部电源电压监测/复位电路外还额外提供一个模拟电压比较器，他的一个输入端接片内的2.5V电压基　　准源，另一个输入端即CMP，他的输出端即Pfo。　　　　　　　　　
　　CMP　电源掉电监测外部比较输入端。
　　FLTo　滤波信号输入。当混频信号经过带通滤波后由此管脚进入内部限幅放大器。

3　PL2101B典型应用
    图2是PL2101B的典型应用电路图。

　　图2中XT1i，XT1o分别为片内反相放大器的输入端和输出端，外接晶体可以组成晶体振荡器。PL2101主振荡器所需时钟频率为9.6MHz。为使振荡器工作更加可靠，电容C1，C2一般用10～30pF之间选择。若使用外部时钟，可直接从XT1i输入9.6MHz的时钟信号。
　　XT2i，XT2o分别为片内反相放大器的输入端和输出端，外接晶体可以组成晶体振荡器。为使振荡器工作频率更加稳定可靠，可通过调节外接电容的容值来获得。一般取值可在10～15pF之间选择。若使用外部时钟，可直接从XT2i输入32.768kHz的时钟信号。
　　SDA是一个双向传输端，用于传输地址和数据进入PL2101，以及从PL2101发送数据至外部MCU或其他控制器件。对于一般的数据传输，仅在SCL为低期间SDA才可以变化。在SCL为高期间变化，留给指示START(开始)和STOP(停止)条件。
　　SCL为时钟输入端，用于同步进入PL2101和从PL2101发出的数据。
　　PL2101支持双向两线总线和数据传输协议。当器件处于传送数据到总线状态时，为发送器，当器件处于接受数据状态时则为接收器。总线必须由一个主器件控制，主器件可以是MCU或其他设备，他产生串行时钟(SCL)，控制总线存取，并且产生开始位(START)和停止位(END)，而PL2101作为从器件工作。主器件和从器件都能工作于发送器或者接收器的状态。

4　结语
　　PL2101是低电压电力线载波通信芯片，特别适用于我国电力网恶劣的信道环境，有着较好的低信噪比数据传输性能，而且其数据传输效率高。PL2101采用了直序扩频、数字信号处理、直接数字频率合成等新技术，并采用大规模数字/模拟混合0.5μmCMOS工艺制作，在抗干扰、抗衰落性能等方面和国内外同类产品相比有着出众的表现。使用该芯片设计的系统具有低成本、低功耗、多功能、高可靠性等传统系统无法比拟的优势，在国内同领域中有着广阔的市场。

　　参考文献

［1］http：//www.xiaocheng.com的网上资料.
［2］［美］TheodoreS.Reppaport.无线通信原理与应用.1998，9.