【经验】多协议SoC芯片EFR32上的HFXO电容器组（CTune）校准

时间： 2019-09-15 来源：Silicon Labs

技术问答

CTune澄清

多协议SoC芯片EFR32配有可配置的内部电容器组，用于加载外部晶体，以实现正确的操作和频率校准。通常称这个电容器组为CTune的配置值。

期间的启动阶段此CTUNE值施加HFXO。下面的等式给出了电容的编程值和实际值之间的关系：

CTune = Cpar + CTune <8：0> * 40fF

根据参考手册（EFR32MG14参考手册），其中Cpar表示寄生电容，这取决于电路板类型，布局，温度和晶体类型。内部电容大小与频率成反比，因此较高的电容值会导致HFXO频率降低。

该CTune负责无线链路的质量，它正确地设置了HFXO时钟，适用于无线电时钟。无线电时钟由合成器使用，因此，不正确的设置可能导致两个设备之间的无线电链路中断。

所述CTune校准值可以被存储在非易失性存储器。所有SILICON LABS模块和无线电板均经过工厂校准，CTune值存储在设备信息页面上，而其他Silicon Labs无线电板则配有保存CTune值的外部EEPROM。

在定制板上始终执行校准，是测量每个设计10-20板的HFXO频率的优选方法。并获得可用于所有设备的平均CTune值。以这种方式，可以获得足够好的校准值。显然，可以为每块电路板进行最佳校准，但需要更长时间。

使用RAIL设置CTune

设置CTune值的最简单方法是调用RAIL_SetTune（）API。第一个参数是RAIL句柄（类似于大多数RAIL API），第二个参数是要使用的CTune校准值。虽然后者是uint_32类型变量，但API仅使用低9位（屏蔽为0x1FF），因此该参数的有效范围介于0和511之间。RAIL API不会拒绝更高的值，应用程序的责任是防止配置错误。

校准过程

在重置初始化校准后，按顺序在RAILTEST编程的设备上发出以下命令：

RAILTEST以rx模式启动器件，因此首先器件应切换到IDLE模式，因为PA Power只能在RAIL_RF_STATE_IDLE 状态下更改。此步骤的目的将在下一节中介绍。可以使用命令读取实际的CTune变量getCTune。然后写入此值，可以使用该setCTune命令完成。配置完成后，该setTxTone 1命令将无线电设置为带有CW信号的发送模式。

更改CTune值，需要发出以下命令：

此过程与初始化过程非常相似。禁用发送模式并调用rx 0无线电后，可以获得新的CTune值。

HFXO自动启动和CTune配置

在CMU_HFXOAutostartEnable( )，经过从EM2 / 3唤醒启用自动启动。如果使用后两个参数中的任何一个调用此API true，则会阻止重新启动HFXO，从而阻止更改CTune值。请注意，默认情况下蓝牙堆栈中已启用此功能。

测量

测量使用频谱分析仪完成，并使用EFR32MG14无线电板（BRD4169A）在868 MHz频率下完成。建议使用传导RF连接进行这些校准。还建议在测量期间使用低功率输出（由RAIL_SetTxPower（）API配置），以避免由PA的电流消耗引起的温度升高引起的校准漂移。

最佳测试信号是CW信号，可以通过调用RAIL_SetTxStream（）API来传输。为获得更好的分辨率，选择了更小的视频带宽.

低电容频率分辨率（高频）

第一次捕获显示可实现的低电容分辨率：使用CTune值0到9测量频率。

在该频率区域中，平均频率步长为1540Hz。

频率分辨率全范围

分辨率在整个频率范围内不是线性的。这已通过以下图片显示：

测量每个尖峰，CTune从0增加到250。

最佳CTune值

在学习了一般配置可能性之后，可以通过迭代方法找到最佳CTune值。将标记设置为所需频率（在本例中为868 MHz）并更改CTune值，直到无线电以此频率发送。在我们的例子中，最佳值是317（工厂校准322）。第三张图显示了使用邻居值进行的最佳校准。

频率漂移

由于芯片正在升温影响晶体的共振频率，因此具有更高的传输功率，最难找到最佳值。当应用更高的传输功率时，在2分钟内以“最大保持”模式捕获上述图片。结果表明频率漂移为0.5 KHz，这可能导致校准不准确。

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