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摘要：TSA5526是Philips公司推出的通用數字頻率合成器集成電路，該芯片具有外圍電路簡單、與單片機接口方便的特點，可解決頻率合成器設計當中的難題。文中介紹了TSA5526的主要特點、引腳功能、工作原理及應用電路。

關鍵詞：TSA5526；頻率合成器；分頻器；電荷泵

1概述

頻率合成技術是近代無線電技術發展中的一門新技術，也是現代通信系統中的關鍵技術之一，它通常利用一塊晶體或少量晶體組成標準頻率源，然后通過合成方法產生各種所需的頻率信號。這些頻率信號與標準頻率源具有相同的頻率穩定度和準確度。使用該技術構成的電路在通信設備中稱為頻率合成器。頻率合成器的種類很多，目前普遍采用的是數字式頻率合成器。數字式頻率合成器由晶體振蕩器、固定分頻器、鑒相器、濾波器和VCO等組成，晶體振蕩器輸出的頻率信號經固定分頻器后得到標準頻率，而VCO輸出的頻率信號經可變分頻器分頻后得到實際頻率信號，兩信號在鑒相器中經相位比較產生的環路鎖定控制電壓將通過濾波器加到VCO上，以對實際頻率信號進行控制和校正，直到環路鎖定。當所需信號頻率較高時，該電路的設計、制作和調試難度較大，通常只能依靠專業廠家來完成，不僅成本高，而且生產周期長。TSA5526芯片是Philips公司推出的通用數字頻率合成集成電路，它將晶體振蕩器、固定分頻器、鑒相器、濾波器等電路集成在一塊芯片上，其主要特性參數如下：

●輸入射頻信號的頻率為：64～1300MHz；

●輸入射頻信號的電平為：－28～3dBm；

●輸出誤差調整電壓為：4．5～33V；

●具有鎖定檢測功能；

●內置可編程的15bit分頻器；

●通過程序控制可在512、640和1024中選擇基準信號分頻比，在外接4MHz晶振時，則可獲得3．90625kHz、6．25kHz和7．8125kHz的頻率精度；

●可選擇I2C總線和3總線進行數據傳輸；

●采用單電源供電，電源電壓為4．5～5．5V。

2引腳功能

TSA5526有SSOP16和SO16兩種封裝，引腳排列如圖1所示，各引腳功能見表1所列。

表1TSA5526的引腳功能

引腳名稱功能應用說明

1RF射頻信號RF輸入通常接本振輸出

2VEE地

3VCC1電源電壓1芯片電源，接+5V

4VCC2電源電壓2開關控制電源，通常接+12V

5BS4電子開關BS4輸出PNP三極管OC輸出

6BS3電子開關BS3輸出PNP三極管OC輸出

7BS2電子開關BS2輸出PNP三極管OC輸出

8VS1電子開關BS1輸出PNP三極管OC輸出

9CP環路濾波器外接RC濾波網絡

10Vtune誤差控制電壓輸出通過上拉電阻輸出直流電壓并加到VCO

11SW總線選擇開關接地時選擇I2C總線方式；懸空時選擇3總線方式

12LOCK/ADC鎖定標志/ADC輸入3總線方式時為鎖定標志，低電平有效；I2C總線方式時5為電平ADC輸入端

13SCL串行時鐘下降沿時將SDA輸出的數據鎖存

14SDA串行數據在3總線方式時，18bit、19bit和27bit三種數據可供選擇

15CE片選信號高電平有效

16XTAL基準振蕩輸入通常外接4MHz晶體

表2寫狀態數據格式

字節MSB數據字節LSB

地址字節（ADB）11000MA1MA0

分頻字節（DI1）0N14N13N12N11N10N9N8

分頻字節2（DB2）N7N6N5N4N3N2N1N0

控制字節（CB）1CPT2T1T0RSARSB0S

電子開字節（BB）空空空空BS4BS3BS2BS1

3內部結構和工作原理

TSA5526的內部結構框圖如圖2所示，它包括射頻信號處理單元、基準信號處理單元、相位比較和輸出單元以及接口控制單元等四部分。射頻信號處理單元對輸入的射頻小信號進行放大和8分頻，再送到15bit可編程分頻器，分頻比的大小可根據輸入射頻信號的頻率來確定。基準信號處理單元中的基準振蕩器通過外接晶體產生基準信號，同時經基準分頻器產生基準信號。基準分頻器通過編程可選512、640和1024三種分頻比。經過分頻處理后的兩路信號同時加到數字式相位比較器，然后經電荷泵、放大器和驅動三極管后得到誤差控制電壓輸出。接口控制單元用于實現微處理器與該器件的通信，它一方面接收微處理器送來的數據并在內部處理以形成各種控制指令；另一方面將本器件的狀態送往微處理器。通過SW端信號的不同連接，可選擇兩種串行通信方式：I2C總線方式和3總線方式。

圖2

3．1I2C總線方式

a．寫狀態R／W＝0

在寫狀態時，對TSA5526編程需要四個數據字節，并應在地址字節傳輸后將數據字節送入芯片。當地址字節第一字節傳輸后，I2C總線的收發會使地址字節和數據字節連在一起，并在一個傳輸過程中傳輸完畢。如果地址字節后的第一個數據字節為分頻字節或控制字節，則芯片將被部分編程。表2是其數據字節定義。表中，MA1和MA0是可編程地址位，用于控制加到片選端的電壓。N14～N0為可編程分頻比，其分頻比為：

N＝N14×214＋N13×213＋…＋N1×2＋N0

CP為控制電荷泵電流大小位，CP為0，對應電流為60μA，CP為1時，電流為280μA缺省值。T2～T0代表測試位。RSA和RSB為基準分頻比選擇位。0S為可調放大器控制位，0S位為0時，可調放大器接通缺省值，0S位為1時斷開。BS4～BS1是PNP電子開關控制位，其對應關系是：當BSn為0時，電子開關n接通；當BSn為1時，電子開關n斷開。

表3讀狀態數據格式

字節MSB數據字節LSB

地址字節11000MA1MA2R/W=1

狀態字節PORFLACPS11A2A1A0

表43總線方式數據格式

數據形式D0D3D4D17D18D19D20D21D22D23D24D25D26

18位BS4BS1N13N0

19位BS4BS1N14N1N0

27位BS4BS1N14N1N0-CPT2T1T0RSARSB0S

b．讀狀態R／W＝1

表3所列為讀狀態數據格式。當輔助地址位被識別之后，將自動產生一個響應脈沖到SDA線上。SDA線上的數據在SCL時鐘信號為高電平時有效，數據字節在SDA線上產生應答信號之后從器件中讀出；如果沒有主應答信號產生，傳輸過程就會結束，此時芯片將釋放數據線從而使微控制器產生終止條件。當上電時，POR標志被置為1，當檢測到數據結束標志時，POR標志被復位讀周期的結束。FL為進入鎖存標志，用于表示何時循環建立起來。通過對FL置1或清零可對循環進行控制。ACPS為自動充電電流轉換標志，當自動充電電流轉換打開且循環鎖定時，此標志為0，此時充電電流被強制為低。在其它條件下，ACPS為邏輯1。在I2C總線狀態下，內置的A／D轉換器可將自動頻率微調模擬電平轉換成數字量并送往微控制器。

3．23總線方式

在3總線方式下，該器件接收的數據有18位、19位和27位三種，參見表4。在該方式下，當片選引腳CE由低電平變為高電平時，SCL引腳輸入時鐘脈沖的下降沿會將SDA引腳上的數據送入數據寄存器，數據的前四位用來控制電子開關的通斷，在第五個時鐘脈沖的上升沿，這四位數據被送入內部電子開關控制寄存器。如果傳輸的是18或19位數據字，那么，在片選線上電平由高向低轉換時，頻率位將被送入頻率寄存器。在上電復位狀態下，電荷泵電流為280μA，調諧電壓輸出被關斷；而在標準模式下，當ACPS標志為高電位時，測試位T2～T0被置為001，此時將禁止TSA5526輸出。當傳輸的是27位數據字時，在時鐘脈沖的第20個上升沿到來時，頻率位將被送入頻率寄存器，而控制位則在片選引腳CE從高電平向低電平轉換時送入控制寄存器。在這種方式下，基準分頻比由RSA和RSB位確定，測試位（T2、T1、T0）、電荷泵控制位CP、分頻比選擇位（RSA、RSB）以及0S位只能進行27位的傳輸。圖3所示是3總線方式時的時序圖。

表5AT89C51內RAM中20H、21H、22H、23H的定義

字節地址D7D6D5D4D3D2D1D0

20HBS4BS3BS2BS1N14N13N12N11

21HN10N9N8N7N6N5N4N3

22HN2N1N011000

23H01000000

4應用

TSA5526在某航空電子設備檢查儀中的應用電路如圖4所示，圖中，單片機與TSA5526采用3總線方式進行通信。P1．0與SCL引腳相連，用于串行時鐘輸出。P1．1與SDA引腳相連，用于串行數據輸出。P1．2與CE引腳相連以進行片選控制；電子開關BS1～BS4用于通過VCO產生4種不同頻率信號，VCO的輸出將通過C6送到TSA5526的RF引腳，并經分頻后與基準信號進行相位比較。Vtune輸出的誤差控制電壓經電阻R3、電容C5加到VCO。R1、C4的數值可用于決定微調的快慢。當頻率鎖定后，LOCK引腳將變為低電平，并將該電平通過AT89C51的P1．3引腳送入單片機進行檢測。本電路采用27位數據格式，發送的數據存放在單片機AT89C51中RAM的20H、21H、22H、23H四個單元中，各位定義見表5所列。其具體程序清單如下：

Rfegadj:CLRP1．0

SETBP1．2

MOVR0，＃08H

Fregadj1:MOVA,20H

CLRC

RRCA

MOVP1．1，C

SETBP1．0

NOP

CLRP1．0

DJNZR0，Fregadj1

MOVR0＃08H

Fregadj2:MOVA,21H

CLRC

RRCA

MOVP1．1，C

SETBP1．0

NOP

CLRP1．0

DJNZR0，Fregadj2

MOVR0,＃08H

Fregadj3：MOVA，22H

CLRC

RRCA

MOVP1．1，C

SETBP1．0

NOP

CLRP1．0

DJNZR0，Fregadj3

MOVR0，＃03H

Fregadj4：MOVA，23H

CLRC

RRCA

MOVP1．1，C

SETBP1．0

NOP

CLRP1．0

DJNZR0，Fregadj4

RET