PCB lövhəsində həm RF dövrəsini, həm də rəqəmsal dövrəni necə yerləşdirmək olar?

Analoq sxem (RF) və rəqəmsal dövrə (mikrokontroller) ayrı-ayrılıqda yaxşı işləyirsə, lakin ikisini eyni dövrə lövhəsinə yerləşdirdikdən və birlikdə işləmək üçün eyni enerji təchizatı istifadə etdikdən sonra, bütün sistemin qeyri-sabit olması ehtimalı var.Bunun səbəbi, rəqəmsal siqnalın tez-tez yer və müsbət enerji təchizatı (ölçüsü 3 V) arasında dəyişməsi və müddətin xüsusilə qısa, çox vaxt ns səviyyəsində olmasıdır.Böyük amplituda və kiçik keçid vaxtına görə bu rəqəmsal siqnallar keçid tezliyindən asılı olmayan çoxlu sayda yüksək tezlikli komponentləri ehtiva edir.Analoq hissədə antenanın tənzimləmə dövrəsindən simsiz cihazın qəbuledici hissəsinə siqnal ümumiyyətlə 1μV-dən azdır.

Həssas xətlərin və səs-küylü siqnal xətlərinin qeyri-adekvat izolyasiyası tez-tez rast gəlinən problemdir.Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, rəqəmsal siqnallar yüksək yellənməyə malikdir və çoxlu sayda yüksək tezlikli harmonikləri ehtiva edir.PCB-dəki rəqəmsal siqnal naqilləri həssas analoq siqnallara bitişikdirsə, yüksək tezlikli harmoniklər keçmişdə birləşdirilə bilər.RF cihazlarının həssas qovşaqları adətən faza kilidlənmiş dövrənin (PLL), xarici gərginliklə idarə olunan osilatorun (VCO) induktoru, kristal istinad siqnalı və antena terminalının dövrə filtri dövrəsidir və dövrənin bu hissələri müalicə edilməlidir. xüsusi qayğı ilə.

Giriş/çıxış siqnalında bir neçə V yelləncək olduğundan, rəqəmsal sxemlər ümumiyyətlə enerji təchizatı səs-küyü üçün (50 mV-dən az) məqbuldur.Analoq sxemlər enerji təchizatı səs-küyünə, xüsusən də burr gərginliklərinə və digər yüksək tezlikli harmoniklərə həssasdır.Buna görə də, RF (və ya digər analoq) sxemləri ehtiva edən PCB lövhəsində elektrik xəttinin marşrutu adi rəqəmsal dövrə lövhəsindəki naqillərdən daha diqqətli olmalı və avtomatik marşrutlaşdırmadan qaçınılmalıdır.Onu da qeyd etmək lazımdır ki, müasir mikrokontrollerlərin CMOS proses dizaynına görə mikrokontroller (və ya digər rəqəmsal dövrə) hər bir daxili takt dövrü ərzində birdən-birə cərəyanın çox hissəsini qısa müddətə udacaq.

RF dövrə lövhəsində həmişə enerji təchizatının mənfi elektroduna qoşulmuş torpaq xətti təbəqəsi olmalıdır ki, bu da düzgün idarə edilmədikdə qəribə hadisələr yarada bilər.Rəqəmsal sxem dizayneri üçün bunu başa düşmək çətin ola bilər, çünki rəqəmsal sxemlərin əksəriyyəti torpaqlama qatı olmadan da yaxşı işləyir.RF diapazonunda hətta qısa bir tel induktor kimi fəaliyyət göstərir.Təxminən hesablanmışdır ki, mm uzunluğa düşən endüktans təxminən 1 nH-dir və 434 MHz-də 10 mm PCB xəttinin endüktif reaktivliyi təxminən 27 Ω-dir.Torpaq xətti təbəqəsi istifadə edilmədikdə, əksər torpaq xətləri daha uzun olacaq və dövrə dizayn xüsusiyyətlərinə zəmanət verməyəcəkdir.

Bu, radio tezliyi və digər hissələri olan sxemlərdə tez-tez nəzərdən qaçırılır.RF hissəsinə əlavə olaraq, lövhədə adətən digər analoq sxemlər var.Məsələn, bir çox mikrokontrollerlər analoq girişləri, həmçinin batareyanın gərginliyini və ya digər parametrləri ölçmək üçün daxili analoqdan rəqəmsal çeviricilərə (ADC) malikdir.RF ötürücünün antenası bu PCB-nin yaxınlığında (və ya üzərində) yerləşirsə, yayılan yüksək tezlikli siqnal ADC-nin analoq girişinə çata bilər.Unutmayın ki, hər hansı bir dövrə xətti antena kimi RF siqnalları göndərə və ya qəbul edə bilər.Əgər ADC girişi düzgün işlənmirsə, RF siqnalı ADC-yə ESD diod girişində özünü həyəcanlandıra bilər və ADC sapmasına səbəb ola bilər.

图片 1

Torpaq təbəqəsi ilə bütün əlaqələr mümkün qədər qısa olmalıdır və yerdən keçən çuxur komponentin yastığına (və ya çox yaxın) yerləşdirilməlidir.Heç vaxt iki yer siqnalının torpaq deşiyini paylaşmasına icazə verməyin ki, bu da keçid empedansına görə iki yastiqciq arasında çarpışmaya səbəb ola bilər.Ayırma kondensatoru pinə mümkün qədər yaxın yerləşdirilməlidir və ayrılması lazım olan hər bir pində kondensatorun ayrılması istifadə edilməlidir.Yüksək keyfiyyətli keramika kondansatörlərindən istifadə edərək, dielektrik növü "NPO", "X7R" də əksər tətbiqlərdə yaxşı işləyir.Seçilmiş tutumun ideal dəyəri elə olmalıdır ki, onun seriya rezonansı siqnal tezliyinə bərabər olsun.

Məsələn, 434 MHz-də SMD-də quraşdırılmış 100 pF kondansatör yaxşı işləyəcək, bu tezlikdə kondansatörün kapasitiv reaksiyası təxminən 4 Ω, çuxurun induktiv reaksiyası isə eyni diapazondadır.Kondansatör və seriyalı dəlik siqnal tezliyi üçün çentik filtri təşkil edərək, onun effektiv şəkildə ayrılmasına imkan verir.868 MHz-də 33 p F kondansatörlər ideal seçimdir.RF-dən ayrılmış kiçik dəyərli kondansatörə əlavə olaraq, aşağı tezliyi ayırmaq üçün elektrik xəttinə böyük dəyərli bir kondansatör də yerləşdirilməlidir, 2,2 μF keramika və ya 10 μF tantal kondansatör seçə bilər.

Ulduz naqilləri analoq dövrə dizaynında məşhur bir texnikadır.Ulduz naqilləri - Lövhədəki hər bir modul ümumi enerji təchizatı enerji nöqtəsindən öz elektrik xəttinə malikdir.Bu halda, ulduz naqilləri o deməkdir ki, dövrənin rəqəmsal və RF hissələrinin öz elektrik xətləri olmalıdır və bu elektrik xətləri IC yaxınlığında ayrıca ayrılmalıdır.Bu rəqəmlərdən ayrılıqdır

RF hissəsindən qismən və enerji təchizatı səs-küyü üçün effektiv üsul.Şiddətli səs-küylü modullar eyni lövhəyə yerləşdirilirsə, endüktans (maqnit muncuq) və ya kiçik müqavimət müqaviməti (10 Ω) elektrik xətti və modul arasında ardıcıl olaraq birləşdirilə bilər və ən azı 10 μF tantal kondansatör. bu modulların enerji təchizatının ayrılması kimi istifadə edilməlidir.Belə modullar RS 232 sürücüləri və ya keçid enerji təchizatı tənzimləyiciləridir.

Səs-küy modulundan və ətrafdakı analoq hissədən müdaxiləni azaltmaq üçün lövhədə hər bir dövrə modulunun yerləşdirilməsi vacibdir.Həssas modullar (RF hissələri və antenalar) müdaxilənin qarşısını almaq üçün həmişə səs-küylü modullardan (mikrokontrollerlər və RS 232 sürücüləri) uzaq saxlanılmalıdır.Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, RF siqnalları göndərildikdə ADC kimi digər həssas analoq sxem modullarına müdaxiləyə səbəb ola bilər.Problemlərin əksəriyyəti aşağı əməliyyat diapazonlarında (məsələn, 27 MHz), eləcə də yüksək güc çıxış səviyyələrində baş verir.Həssas nöqtələri yerə qoşulmuş RF ayırma kondensatoru (100p F) ilə ayırmaq yaxşı dizayn təcrübəsidir.

Əgər siz RF lövhəsini xarici rəqəmsal dövrəyə qoşmaq üçün kabellərdən istifadə edirsinizsə, burulmuş cüt kabellərdən istifadə edin.Hər bir siqnal kabeli GND kabeli ilə birləşdirilməlidir (DIN/ GND, DOUT/ GND, CS/ GND, PWR _ UP/ GND).RF dövrə lövhəsini və rəqəmsal tətbiq platasını bükülmüş cüt kabelin GND kabeli ilə birləşdirməyi unutmayın və kabel uzunluğu mümkün qədər qısa olmalıdır.RF lövhəsini gücləndirən naqillər də GND (VDD/GND) ilə bükülməlidir.

图片 2