作者: TI 工程师 Daniel Fang/Frank Xiao

 

CC13/26XX是TI全新一代支持Sub1G、2.4G 私有协议、BLE、Zigbee、RF4CE和6LowPan的超低功耗多协议SOC处理器。CC2640为BLE低功耗蓝牙芯片, CC1310为支持低于1GHz的无线产品SOC。在datasheet都标注其支持的温度范围为-40至85℃,而在实验室高低温箱做高低温测试,运行CW载波,频偏在该温度范围下似乎都超出了范围。那实际研发的终端产品在-40至85℃还能稳定工作吗?

图一

下面我们以CC2640实际做测试,运行CW载波,设置中心频点2.402GHz,发射功率5dBm;

  1. CC2640在室温20℃上电,升温到85℃,持续15分钟,然后降温到-40℃,同样持续15分钟,整个过程测试正常;

全温度范围测试似乎没什么问题,我们进一步做下面两个极端测试。

  1. CC2640在室温20℃上电运行,然后升温。在最高极限+85℃时对芯片进行断电复位操作,然后温度再逐步降到-35℃,在-35℃时测得的频谱图如下,我们发现此时中心频点发生偏移。

图二

  1. 接着上面的实验继续降低到最低-40℃,在此刻对芯片进行断电复位操作,然后温度再逐步升到85℃,在85℃时,我们发现中心频点偏移到2.40072GHz。

通过上面两个极端实验我们发现,通过在任一极限的温度点复位后,在运行到温度的另一端,频偏增加明显,而室温上电后整个温度范围内没有复位操作,测试正常,这是什么原因呢?

这是因为CC13/CC26XX的射频信号时钟均来自于芯片外部的24M晶振源,而实时操作系统RTOS对外部24M晶振执行calibration校准发生在:

 

  1. 上电启动,复位或者从Standby唤醒时刻,执行calibration PLL 校准
  2. 校准之后再进入Tx或Rx状态

而在发CW连续发载波的过程中,只有上电一开始执行了一次频率校准,而后芯片一直处于Tx连续发送状态,不再执行calibration 校准,因此随着温度变化而发生偏移,导致频偏增大。而一旦有Reset或退出Standby状态,便会执行calibration校准,频率立刻恢复正常。所以在上述频偏很大的时候做Reset操作,发出的CW频点便立刻恢复正常。

 

下面我们同样对CC1310进行高低温实验进行验证:非调制CW波,中心频点433M,最大功率发送。

温度(℃)

实测频率(MHz)

实测功率(dBm)

频偏(KHz)

-40

432.9946

14.9

-5.4

-35

432.9966

14.84

-3.4

-30

432.9981

14.83

-1.9

-25

433.184

14.8

184

-20

433.0003

14.71

0.3

图三

1.-20至50℃ 频偏比较正常;

2.-25 至-40℃频偏加大,如上表,在-25℃频点为433.184Mhz,最大频偏达到184KHz,但是复位后频率恢复正常,432.9994Mhz, 14.8dBm;

3. 55℃至85℃频偏增加,但是同样复位后恢复正常,频率正常;

结论:

在实验室我们可以通过一些极端测试反映出频偏和温度之间的关系,但是一旦有复位操作频率立刻恢复正常,验证了 calibration执行的重要性。

在实际产品中,CC2640打开POWER_SAVING,不管是CC2640还是CC1310在两次收发的间歇,RTOS都会自动进入Standby模式,因此在Tx和Rx之前都会提前执行calibration校准,所以实际产品在-40至85℃工作是不存在频偏问题,没有问题。