1.1. Mô tả chung
KT0830E là IC kỹ thuật số thu FM chất lượng cao trong việc thu phát sóng tín hiệu FM trong các điều kiện khác nhau.
IC KT0830E là loại chip đơn nhân thu nhận tín hiệu FM một các chính xác mà không cần có bộ lọc hoặc các thiết bị tần số điều chỉnh bên ngoài. Nó có một kiến trúc thu tần số thấp IF, một LNA được tích hợ đầy đủ, tự động điều chỉnh tần số(AGC), bộ ADC chất lượng cao. Trình điều khiển Class-AB bị loại bỏ trên chip nên ta cần phải có một số trình điều khiển âm thanh mở rộng bên ngoài hoặc có thể kết nối trực tiếp qua tai nghe stereo.
Bộ điều chỉnh LDO trên chip cho phép chip hoạt động với các nguồn điện khác nhau từ 1,8 V đến 3.6V và dòng tiêu thụ ở chế độ hoạt động chỉ khoảng 19mA và ít hơn 20uA khi ở chế độ chờ để kéo dài tuổi thọ pin.
1.2. Các tính năng cơ bản của IC
• Là IC đơn nhân thu sóng FM tần số thấp
• Điều chỉnh kênh, âm lượng, lựa chọn tần số trực tiếp • Giải điều chế số FM
• Bộ xử lý âm thanh nổi kỹ thuật số
• Tích hợp bộ lọc tiếng ồn thấp PLL và VCO • Hỗ trợ dải băng tần FM rộng (64-109MHz) • Trình điều khiển tai nghe tích hợp lớp • Hoạt động với độ chính xác cao
• SNR: 64dB • THD: <0.3%
• Độ nhạy cao: -106dBm
• Điện áp cung cấp thấp 19.5mA (hoạt động), <20uA (chế độ chờ) • Sử dụng thạch anh ngoài 32.768kHz
• Tự động kiểm soát tần số (AFC) • Điều khiển tự động (AGC)
• 16 chân giao tiếp
Các chân giao tiếp với VĐK
• SCLK và SCLO giao tiếp với PIC qua chuẩn giao tiếp I2C
• CMOD: Để ở mức thấp(LOW)
• POWER_ON: Tín hiệu vào ở mức cao thì IC ở chế độ làm việc, ngược lại IC ở chế độ standby
4. Mô tả chức năng
4.1. Tổng quan
KT0830E là IC đơn nhân thu FM chất lượng cao vì hầu như nó triệt tiêu được tất cả các thành phần tín hiệu không mong muốn bên ngoài. Nó không cần có bộ lọc mở rộng. Khả năng điều chỉnh số độc quyền dựa trên kiến trúc tần số thấp IF, được tích hợp đầy đủ LNA( Low Noise Amplifier), điều khiển tự động (AGC), ADCs hiệu suất cao, chất lượng lọc tương tự và các bộ lọc kỹ thuật số ổn định, và trên chip cũng tích hợp chế độ lọc tiếng ồn thấp tự điều chỉnh VCO. Trình điều khiển Class-AB bị loại bỏ trên chip nên ta cần phải có một số trình điều khiển âm thanh mở rộng bên ngoài hoặc có thể kết nối tai nghe stereo trực tiếp.
4.2. Thu sóng FM
Hiệu năng cao khi hoạt động ở tần số trung gian IF(Intermediate frequency) với cấu trúc thu sóng được sử dụng trong KT0830E để chuyển đổi tín hiệu RF sang tín hiệu IF. Tín hiệu IF được số hóa với một độ phân giải cao để chuyển từ tín hiệu tương tự sang dạng tín hiệu kỹ thuật số thông qua bộ (ADC) và tất cả những tín hiệu sau đó bao gồm lọc kênh, giải điều chế FM, giải mã âm thanh nổi được thực hiện dưới dạng tín hiệu số. Để cải thiện năng lượng trong phạm vi của tín hiệu RF, một vòng lặp điều khiển tự động (AGC) được sử dụng cùng với bộ khuếch đại tiếng ồn thấp (LNA). KT0830E cũng cung cấp cấu hình anten với nhiều loại hình anten như anten ngắn, anten dài hoặc dạng tai nghe (dây âm thanh) thông qua thanh ghi ANTTYP <1:0>
4.3.1. Bộ giải mã âm thanh nổi
Tín hiệu số IF được đưa vào bộ giải điều chế FM nơi mà tín hiệu sẽ được khử biến điệu và đầu ra tín hiệu được ghép kỹ thuật số (MPX) bao gồm tín hiệu audio L + R, LR, tần số trung tâm là giải tần 19KHz. Tín hiệu kênh trái và tín hiệu kênh phải có thể được chiết xuất từ các tín hiệu MPX bằng cách thêm vào và trừ đi L + R tín hiệu và tín hiệu LR. Sơ đồ phổ được thể hiện trong hình.
4.3.2. Mute
KT0830E có thể được tắt cứng bằng cách thiết lập thanh ghi MUTE_B ở trạng thái 0 và đầu ra của tín hiệu âm thanh được thiết lập để chế độ điện áp thông thường. Ngoài ra còn có chế độ tắt mềm được kích hoạt bằng cách thiết lập thanh ghi SMUTE_B về trạng thái 0. Trong chế độ này, âm lượng sẽ suy yếu khi tiếp nhận tín hiệu xấu (khi RSSI là dưới một mức nhất định được xác định
bởi thanh ghi SMTH <1:0>.) Sự suy giảm và chiều sâu có thể được cấu hình tương ứng thông qua thanh ghi SMUTER <1 : 0> và SMUTEA <1:00>
4.3.3. Trộn Stereo / Mono
Để có được trải nghiệm nghe một cách thoải mái, KT0830E pha trộn tín hiệu âm thanh stereo với tín hiệu đơn sắc (mono) khi sự thu nhận tín hiệu bị yếu. Mức độ pha trộn tín hiệu được set trong thanh ghi BLNDADJ <1:0>. Sự pha trộn bị vô hiệu hóa khi DBLND được thiết lập ở mức 1.
4.3.4. Chế độ tăng cường âm trầm
KT0830 cũng cung cấp một tính năng tăng cường âm thanh kỹ thuật số là tăng BASS. Để tăng thêm bass, ta có thể lập trình chế độ đó thông qua thanh ghi BASS<1:0> . Nếu thanh ghi BASS<1:0>(địa chỉ thanh ghi 0x04) ở trạng thái 00 thì tính năng này sẽ bị vô hiệu.
4.4. DAC, trình điều khiển và lọc âm thanh
Tính năng chuyển đổi tín hiệu từ số sang tương tự được tích hợp với độ tin cậy và khả năng lọc nhiễu cao. Tai nghe và loa ngoài với trở kháng thấp hơn 16 ohms có thể được dùng trực tiếp mà không cần thêm trình điều khiển âm thanh bên ngoài. Một mạch chống ngược dòng tích hợp giúp loại bỏ các âm thanh không mong muốn trong khi bật hoặc tắt nguồn điện.
Hoạt động trong băng tần từ 64MHz đến 110MHz. IC dao động với tần số thạch anh ngoài 32,768 kHz với dung sai tần số là ± 100ppm(parts percent million) . Chip bắt đầu điều chỉnh trực tiếp khi thanh ghi TUNE được thiết lập ở mức 1. Tần số kênh có thể được lập trình và điều chỉnh bằng cách thiết lập CHAN < 9:00 > và có thể được xác định bằng:
Tần số ( MHz ) = 50 kHz × CHAN < 9:0 > + 64 MHz
Quá trình tìm kiếm được bắt đầu bằng cách thiết lập SEEK để ở mức 1. Định hướng tìm kiếm kênh được xác định bởi thanh ghi SEEKUP . Giới hạn bờ kênh được xác định bởi BAND < 1:0 > và bước tìm kiếm được thiết lập bởi thanh ghi SPACE < 1:0 > . KT0830E tự động điều chỉnh và tìm kiếm đến trạm đáp ứng đầu tiên . Chỉ tiêu tìm kiếm được thiết lập bởi thanh ghi SEEKTH < 3:0 > . Nếu kênh không đủ điều kiện thì kênh sẽ không được tìm thấy, IC sẽ trả lại tần số kênh trước đó và khi đó bit SF / BL được set ở mức "1". Khi bit AutoTune được set ở mức 1, chip sẽ tự động điều chỉnh các kênh tìm thấy, nếu không sự tìm kiếm kênh sẽ hoàn tất. Trong quá trình tìm kiếm, các kênh hiện tại có thể được đọc ra từ bit READCH < 9:0 >.
4.6. Quá trình cấp dòng điện
KT0830E được cung cấp năng lượng khi chân POWER_ON được kéo lên mức cao (HIGH). Ta cần chờ khoảng 400ms để có thể cấu hình chip thông qua giao diện nối tiếp.
Chế độ giao tiếp I2C sử dụng 2 chân SCLK và SDIO để truyền dữ liệu. Thiết bị truyền dữ liệu SDIO ở cạnh xuống của SCLK và nhận dữ liệu từ SDIO ở cạnh lên của xung SCLK. Thiết bị nhận sự điều khiển bên ngoài bằng ở SDIO thấp ở sườn xuống của xung SCLK . Sự truyền dữ liệu bắt đầu với điều kiện START và kết thúc với điều kiện STOP. Bộ điều khiển bên ngoài có thể đọc / ghi một dữ liệu 16 bit tại địa chỉ cụ thể hoặc đọc/ ghi số mong muốn của thanh ghi dữ liệu liên tục từ các địa chỉ được thiết lập cho đến khi điều kiện STOP xảy ra.
I2C interface timing diagram
Trong quá trình ghi dữ liệu, sự điều khiển tác động từ bên ngoài có thể gửi lệnh & dữ liệu theo trình tự sau : Điều kiện START -> 7 bit địa chỉ chip và bit Write command ( "0") -> 8 bit địa chỉ thanh ghi -> ghi dữ liệu n [ 15:8 ] - > ghi dữ liệu n [ 7:0 ] -> ghi dữ liệu n +1 [ 15:08 ] -> ghi dữ liệu n +1 [ 7:0 ] -> ... -> điều kiện STOP xảy ra thì quá trình dừng lại.
Đối với quá trình đọc dữ liệu, bộ điều khiển bên ngoài gửi lệnh & dữ liệu theo trình tự sau : Điều kiện START -> 7 bit địa chỉ chip và bit Write command ( "0") -> 8 bit địa chỉ thanh ghi n -> 7 bit địa chỉ chip và bit Read command ( " 1 ") , sau đó thiết bị sẽ gửi dữ liệu đọc n [ 15:8 ] -> dữ liệu đọc n [ 07:00 ] -> dữ liệu đọc n +1 [ 15:08 ] -> dữ liệu đọc n +1 [ 07:00 ] -> ... đến điều kiện STOP thì dừng quá trình đọc.
6. Sơ đồ thanh ghi
Bao gồm các thanh ghi lưu trữ về mã tần số kênh, các thông số hiệu chuẩn, tình trạng hoạt động, các chế độ và điều khiển điện hoạt động, khả năng truy cập bởi các bộ điều khiển số, và các bộ điều khiển ngoại vi bên ngoài thông qua giao diện kết nối…
Tất cả các thanh ghi đều có độ rộng 16 bit. Bộ điều khiển logic thường được hoạt động ở mức cao trừ trường hợp đặc biệt. Tất cả các thanh ghi sẽ được tự động thiết lập giá trị mặc định sau khi bật hoặc khởi động lại IC.
7. Config Register
7.1. Device ID Register (Reg 0x00)
7.6. DSP Configuration Register A (Reg 0x05)
7.9. Misc Reg (Reg 0x0D)
7.10. System Configuration Register (Reg 0x0F)
7.12. Status Register B (Reg 0x13)
