TDA5051A的工作原理及其應用

摘要：TDA5051A是飛利浦公司最新推出的一款高度整合的家庭自動(dòng)化專(zhuān)用電源調制解調芯片，通過(guò)組建家庭網(wǎng)絡(luò )，用戶(hù)可以隨時(shí)隨地通過(guò)家中的供電線(xiàn)路操控家用電器。文中介紹了TDA5051A的內部組成、管腳功能及工作原理，并給出了其典型應用電路。

關(guān)鍵詞：TDA5051A 家庭自動(dòng)化 家庭網(wǎng)絡(luò )

1 引言

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們在成功開(kāi)發(fā)并應用了工業(yè)自動(dòng)化和辦公自動(dòng)化后，又將目前轉移到了與生活信息相關(guān)的家庭中，所謂家庭自動(dòng)化，顧名思義就是指在住宅內將各種家用設備通過(guò)網(wǎng)絡(luò )聯(lián)在一起，在中心控制計算機的管理和控制下，依照主人的旨意，使各種家電設備相互配合，各負其責，實(shí)現家務(wù)勞動(dòng)和家庭管理的高度自動(dòng)化，為家庭各成員提供盡可能的服務(wù)。家庭自動(dòng)化的對象不僅包括各種電氣廚房設施、音視頻設備，還包括空調、保安系統、火警系統、照明系統以及未來(lái)的家庭辦公娛樂(lè )系統。如何將家用設備組成網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據通信是家庭自動(dòng)化技術(shù)研究的一個(gè)重要課題。目前國際上也制定了與家庭自動(dòng)化相關(guān)的開(kāi)放式標準CEBus和一系列規范，規范中給出了家庭網(wǎng)絡(luò )的不同媒體傳輸技術(shù)，若采用傳統的鋪設專(zhuān)門(mén)電纜線(xiàn)的方法，則電纜線(xiàn)的安裝和維護費用較高，而且不便于分支、連線(xiàn)；而采用電力線(xiàn)作為通信媒體則不需另外布線(xiàn)，可直接利用已有電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通信，并且線(xiàn)路可以遍布建筑的各個(gè)角落，非常便于與其他智能家電設備集成，實(shí)現家庭自動(dòng)化，因此這種技術(shù)方法具有無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。文中介紹了家庭自動(dòng)化專(zhuān)用MODEM芯片TDA5051A，它是飛利浦公司最新推出的一款高度整合的家庭自動(dòng)化專(zhuān)用電源調制解調芯片。該芯片是專(zhuān)為通過(guò)電力線(xiàn)或路或任何雙線(xiàn)直流電、交流電線(xiàn)進(jìn)行數字信號傳輸而設計的，用于家庭自動(dòng)化系統中家庭智能控制器與電力線(xiàn)及電力線(xiàn)與家用電器設備之間提供介面連接，使家庭用戶(hù)可以隨時(shí)隨時(shí)通過(guò)家中的供電線(xiàn)路控制每一個(gè)家用電器。

2 TDA5051A的工作原理

TDA5051A是一個(gè)電源專(zhuān)用調制解調器芯片，主要用在A(yíng)SK調制方式、波特率為600或1200的家庭電力載波網(wǎng)絡(luò )中，采用5V單電源供電，符合EN50065-2對免受電磁波干擾影響的嚴格規定。該芯片采用互補金屬氧化物半導體（CMOS）結構，具有低功耗、高可靠性以及溫度穩定等特性?？芍苯优c微處理器的TTL/CMOS電平引腳相接，芯片內置時(shí)鐘電路，時(shí)鐘電路的輸出引腳可為微處理器提供計時(shí)功能。TDA5051A引腳排列如圖1所示，引腳功能如表1所列。

表1 TDA5051A引腳功能

TDA5051A內部電路原理框圖如圖2所示。由圖中可以看出，其內部電路由ROM存儲器、D/A轉換器、A/D轉換器、邏輯控制器、振蕩器、數字解調器、數字帶通濾波器、電源及計數器等部分組成。

TDA5051A有發(fā)送和接收兩種工作模式，另外為了方便系統調試還專(zhuān)門(mén)設計了測試功能。在發(fā)送模式下，數字信號通過(guò)DATAIN引腳輸入到芯片內部，考慮到外部環(huán)境的變化，為獲得更好的穩定性，芯片的載波頻率可由微處理器控制，也可由芯片本身的振蕩器產(chǎn)生。由DATA IN引腳輸入的信號經(jīng)過(guò)模擬調制后，再由特定電路進(jìn)行整形，這樣可以很好的抑制干擾，提高抗干擾能力。最后再將信號由模擬信號發(fā)送端TXout(10腳)直接送出。在接收模式下，模擬信號接收端RXIN（14腳）接收到模擬信號以后，由D/A轉換器換為數字信號，再經(jīng)數字帶通濾器濾波和數字解調器解調后，先由數字信號輸出端DATA IN（2腳）輸出。模擬信號接收端RX IN（14腳）內置了一個(gè)（-6～+30dB）自動(dòng)增益放大器，使接收到的模擬信號始終處在數字解調器的靈敏區，以提高抗干擾能力，降低誤碼率。

需要注意的是，在發(fā)送模式中，電路的接收部分仍然有效，并且能夠接收和識別傳輸的信號。

3 在組建家庭網(wǎng)絡(luò )系統中的應用

采用電力線(xiàn)組建家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )時(shí)，網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構為總線(xiàn)型，系統結構如圖3所示。系統由一個(gè)主控單元、220V電力線(xiàn)傳輸通道和若干并接在電力線(xiàn)上的受控單元組成，全部采用單片機為中心處理器。一個(gè)主控單元可控制多個(gè)受控單元，主控單元負責發(fā)出控制命令，命令中含有地址信息和控制信息，經(jīng)TDA5051A調制后通過(guò)電力線(xiàn)傳輸到各受控單元，受控單元接收到信息后，核對地址，只有當收到的地址與自身的地址相符并校驗無(wú)誤后，才按照接收到的命令控制設備工作，并向主控單元回送信息。TDA5051A與單片機的接口電路及TDA5051A與電力線(xiàn)的接口電路如圖5所示。

4 結束語(yǔ)

重點(diǎn)介紹了TDA5051A的工作原理，以及利用TDA5051A如何組建家庭網(wǎng)絡(luò )，限于篇幅，未能涉及通信及軟件編程。需要注意的是，利用TDA5051A組建家庭網(wǎng)絡(luò )實(shí)現數據通信時(shí)，應在同一相線(xiàn)上掛接家電設備，以獲得最好的通信效果。