探究CC2640 CC1310高低温测试
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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；
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。
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
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：
上电启动，复位或者从standby唤醒时刻，执行calibration pll 校准
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。
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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；
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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。
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
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：
上电启动，复位或者从standby唤醒时刻，执行calibration pll 校准
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。
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