Si24R1 Preliminary 超低功耗高性能 2.4GHz GFSK 无线收发芯片 IRQ 6 VCC 7 8 VSS XO 9 封装图 VDD_PA 11 RFP Si24R1 12 RFN 13 QFN20 4×4 5 MISO 4 MOSI 3 SCK VCC 15 1 CE VSS 20 CSN VDD_D 19 2 VCC 18 14 17 VSS VSS 结构框图 无线鼠标、键盘 无线遥控、体感设备 有源 RFID、NFC 智能电网、智能家居 无线音频 无线数据传输模块 低功耗自组网无线传感网节点 XI 接收灵敏度：<-83dBm @2MHz 最高发射功率：7dBm 接收电流（2Mbps）<15mA 发射电流(2Mbps)<12.5mA（0dBm) 10MHz 四线 SPI 模块 内部集成智能 ARQ 基带协议引擎 收发数据硬件中断输出 „ 支持 1bit RSSI 输出 „ 极少外围器件,降低系统应用成本 „ QFN20 封装或 OB 封装 „ „ „ „ „ „ ‹ ‹ ‹ ‹ ‹ ‹ ‹ 10 工作在 2.4GHz ISM 频段 调制方式：GFSK/FSK 数据速率：2Mbps/1Mbps/250Kbps 超低关断功耗：<0.7µA 超低待机功耗：<17µA 快速启动时间： <130µS 内部集成高 PSRR LDO 宽电源电压范围：1.9-3.6V 数字 IO 电压: 3.3V/5V 低成本晶振：16MHz±60ppm 16 „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ 应用范围 IREF 主要特性 Preliminary Si24R1 术语缩写 术语 ARQ ART ARD BER CE CRC CSN DPL GFSK IRQ ISM LSB Mbps MCU MHz MISO MOSI MSB PA PID PLD RX TX PWR_DWN PWR_UP RF_CH RSSI RX RX_DR SCK SPI TX TX_DS XTAL 描述 Auto Repeat-reQuest Auto ReTransmission Auto Retransmission Delay Bit Error Rate Chip Enable Cyclic Redundancy Check Chip Select Dynamic Payload Length Gaussian Frequency Shift Keying Interrupt Request Industrial-Scientific-Medical Least Significant Bit Megabit per second Micro Controller Unit Mega Hertz Master In Slave Out Master Out Slave In Most Significant Bit Power Amplifier Packet Identity Payload RX TX Power Down Power UP Radio Frequency Channel Received Signal Strength Indicator Receiver Receive Data Ready SPI Clock Serial Peripheral Interface Transmitter Transmit Data Sent Crystal 中文描述 自动重传请求 自动重发 自动重传延迟 误码率 芯片使能 循环冗余校验 片选 动态载波长度 高斯频移键控 中断请求 工业-科学-医学 最低有效位 兆位每秒 微控制器 兆赫兹 主机输入从机输出 主机输出从机输入 最高有效位 功率放大器 数据包识别位 载波 接收端 发射端 掉电 上电 射频通道 信号强度指示器 接收机 接收数据准备就绪 SPI 时钟 串行外设接口 发射机 已发数据 晶体振荡器 Preliminary Si24R1 简介 Si24R1 是一颗工作在 2.4GHz ISM 频段，专为低功耗无线场合设计，集成嵌 入 式 ARQ 基 带 协 议 引 擎 的 无 线 收 发 器 芯 片 。 工 作 频 率 范 围 为 2400MHz-2525MHz，共有 126 个 1MHz 带宽的信道。 Si24R1 采用 GFSK/FSK 数字调制与解调技术。数据传输速率与 PA 输出功率 都可以调节，支持 2Mbps,1Mbps,250Kbps 三种数据速率。高的数据速率可以在 更短的时间完成同样的数据收发，因此可以具有更低的功耗。 Si24R1 针对低功耗应用场合进行了特别优化，在关断模式下，所有寄存器 值与 FIFO 值保持不变，关断电流小于 0.7uA；在待机模式下，时钟保持工作， 电流小于 17uA，并且可以在不到 130uS 时间内开始数据的收发。 Si24R1 操作方式非常方便， 只需要微控制器（MCU）通过 SPI 接口对芯片 少数几个寄存器配置即可以实现数据的收发通信。嵌入式 ARQ 基带引擎基于包 通信原理，支持多种通信模式，可以手动或全自动 ARQ 协议操作。内部集成收 发 FIFO，可以保证芯片与 MCU 数据连续传输，增强型 ARQ 基带协议引擎能处 理所有高速操作，因此大大降低了 MCU 的系统消耗。 Si24R1 具有非常低的系统应用成本，只需要一个 MCU 和少外围无源器件 即可以组成一个无线数据收发系统。内部集成高 PSRR 的 LDO 电源，保证 1.9-3.6V 宽电源范围内稳定工作；数字 IO 兼容 3.3V/5V 两种电压，可以与各种 MCU 接口。 Si24R1 Preliminary 引脚信息 图 2.1 Si24R1 引脚信息图（QF ×4 封装） 端口 1 端口名称 CE 表 2.1 引脚功能描述 端口类型 功能描述 DI 芯片开启信号，激活 RX 或 TX 模式 2 CSN DI SPI 片选信号 3 SCK DI SPI 时钟信号 4 MOSI DI SPI 输入信号 5 MISO DO SPI 输出信号 6 IRQ DO 可屏蔽中断信号，低电平有效 7 VCC Power 电源（+1.9 ~ +3.6V，DC） 8 VSS Power 地（0V） 9 XO AO 晶体振荡器输出引脚 10 XI AI 晶体振荡器输入引脚 11 VDD_PA Power 给内置 PA 供电的电源输出引脚（+1.8Ｖ） 12 RFP RF 天线接口 1 13 RFN RF 天线接口 2 14 VSS Power 地（0V） 15 VCC Power 电源（+1.9 ~ +3.6V，DC） 16 IREF AI 基准电流 17 VSS Power 地（0V） 18 VCC Power 电源（+1.9 ~ +3.6V，DC） 19 VDD_D PO 内部数字电路电源，须接去耦电容 20 VSS Power 地（0V） Die exposed Power 地（0V） Si24R1 Preliminary 主要参数指标 极限参数 工作条件 最小值 最大值 单位 -0.3 3.6 V 0 V -0.3 5.25 V VSS to VCC VSS to VCC V 100 mW 电源电压 VCC VSS 输入电压 VI 输出电压 VO 总功耗 温度 工作温度范围 -40 +100 ℃ 存储温度 -40 +125 ℃ 电气指标 条件：VCC=3V,VSS=0V TA=27℃ 符号 参数 最小值 VDD 电源电压范围 1.9 ISHD 典型值 最大值 单位 3.6 V Shutdown 模式电流 0.7 µA ISTB Standby 模式电流 17 µA IIDLE Idle-TX 模式电流 290 µA IRX@2MHZ RX 模式电流@2Mbps 15 mA IRX@1MHZ RX 模式电流@1Mbps 14.5 mA IRX@250kbps RX 模 式 电 流 20kbps 14 mA ITX@7dBm TX 模式电流@7dBm 23 mA ITX@0dBm TX 模式电流@0dBm 12.5 mA ITX@-6dBm TX 模式电流@-6dBm 11 mA ITX@-12dBm TX 模式电流@-12dBm 8.5 mA 备注 OP 参数 RF 参数 FOP RF 频率范围 2400 FCH RF 信道间隔 1 RGFSK 数据速率 250 2525 MHz MHz 2000 2Mpbs 时 至 少为 2MHz Kbps RX 参数 RXSENS@2Mbps 灵敏度@2Mbps -83 dBm BER=0.1% RXSENS@1Mbps 灵敏度@1Mbps -87 dBm BER=0.1% Si24R1 Preliminary RXSENS@250Kbps 灵敏度@250kbps -96 dBm C/ICO@2Mbps 同信道选择性 6 dB C/I1st@2Mbps C/I2ND@2Mbps st 邻道选择性 2MHz 0 dB nd 邻道选择性 4MHz -20 dB rd 邻道选择性 6MHz -26 dB 7 dB 1 2 C/I3RD@2Mbps 3 C/ICO@1Mbps 同信道选择性 C/I1st@1Mbps C/I2ND@1Mbps C/I3RD@1Mbps st 邻道选择性 2MHz 6 dB nd 邻道选择性 4MHz -21 dB rd 邻道选择性 6MHz -30 dB 1 2 3 TX 参数 PRF RF 输出功率 PBW@2Mbps 调制带宽@2Mbps 2.1 MHz PBW@1Mbps 调制带宽@1Mbps 1.1 MHz PRF1 PRF2 -30 7 dBm st 邻道功率 2MHz -20 dBm nd 邻道功率 4MHz -46 dBm 1 2 晶振参数 FXO 晶振频率 16 MHz ΔF 频偏 ±60 ppm ESR 等效损耗电阻 100 Ω BER=0.1% Si24R1 Preliminary 封装 TOP VIEW E D A1 A U SIDE VIEW Si24R1 Preliminary SYMBOL A A1 b c D D2 e E2 E Ne Nd L h U L/F 载体尺寸(mil) MIN MILLIMETER NOM MAX 0.70 0.75 0.80 — 0.02 0.05 0.18 0.25 0.30 0.18 0.20 0.25 3.90 4.00 4.10 2.55 2.65 2.75 0.50BSC 2.55 2.65 2.75 3.90 4.00 4.10 2.00BSC 2.00BSC 0.35 0.40 0.45 0.30 0.35 0.40 0.20 REF. 114×114 Si24R1 Preliminary 典型应用原理图 R1 22K 1% C3 33nF VCC C2 1nF 20 19 18 17 16 C1 10nF 1 2 3 4 5 CE CSN SCK MO SI MISO ANT VCC VSS Si24R1 RFN RFP VD D_PA 15 14 13 12 11 C8 L2 3.9nH L1 8.2nH IRQ VC C VS S XTN XTP CE CSN SCK MOSI MISO ANT1 VS S VDD_D VC C VS S IREF U1 1.5pF C9 1pF L3 6 7 8 9 10 2.7nH IRQ C6 2.2nF C7 4.7pF Y1 16MHz C4 12pF C5 12pF 器件名称 数值 形式 描述 C1 10nF 0402 X7R, +/- 10% C2 1nF 0402 X7R, +/- 10% C3 33nF 0402 X7R, +/- 10% C4 12pF 0402 NPO, +/- 2% C5 12pF 0402 NPO, +/- 2% C 2.2nF 0402 X7R, +/- 10% 7 4.7pF 0402 NPO, +/- 0.25pF C8 1.5pF 0402 NPO, +/- 0.1pF C9 1.0pF 0402 NPO, +/- 0.1pF L1 8.2nH 0402 chip inductor, +/- 5% L2 3.9nH 0402 chip inductor, +/- 5% L3 2.7nH 0402 chip inductor, +/- 5% R1 22KΩ 0402 +/- 1% R2 Not mouted 0402 Y1 U1 +/-60ppm, CL=12pF QFN20 04×04 Preliminary Si24R1 PCB 布线 下图所示 PCB 布线是上述电路典型原理图的 PCB 布线例子，这里的 PCB 板均为 1.6mm 的 FR-4 双面板，在顶层和底层各有一个敷铜面，顶层和底层的敷 铜面通过大量过孔连接，而在天线的下面则没有铜面。 片上天线顶层丝印图（0402 元件） Preliminary 片上天线顶层布线图（0402 元件） 片上天线底层布线图 Si24R1