Ako analogno kolo (RF) i digitalno kolo (mikrokontroler) rade dobro pojedinačno, ali kada ih stavite na istu ploču i koristite isto napajanje za zajednički rad, cijeli sistem će vjerovatno biti nestabilan.To je uglavnom zbog toga što se digitalni signal često kreće između uzemljenja i pozitivnog napajanja (veličina 3 V), a period je posebno kratak, često ns nivoa.Zbog velike amplitude i malog vremena uključivanja, ovi digitalni signali sadrže veliki broj visokofrekventnih komponenti koje su neovisne o frekvenciji prebacivanja.U analognom dijelu, signal od petlje za podešavanje antene do prijemnog dijela bežičnog uređaja općenito je manji od 1μV.
Neadekvatna izolacija osjetljivih linija i šumnih signalnih linija je čest problem.Kao što je gore spomenuto, digitalni signali imaju veliki zamah i sadrže veliki broj visokofrekventnih harmonika.Ako je ožičenje digitalnog signala na PCB-u u blizini osjetljivih analognih signala, visokofrekventni harmonici mogu biti povezani.Osetljivi čvorovi RF uređaja su obično krug filtera petlje fazno zaključane petlje (PLL), induktor eksternog napona kontrolisanog oscilatora (VCO), referentni signal kristala i terminal antene, a ove delove kola treba tretirati sa posebnom pažnjom.
Budući da ulazno/izlazni signal ima zamah od nekoliko V, digitalna kola su općenito prihvatljiva za šum napajanja (manji od 50 mV).Analogna kola su osjetljiva na šum izvora napajanja, posebno na napone i druge visokofrekventne harmonike.Stoga, usmjeravanje strujnog voda na PCB ploči koja sadrži RF (ili druga analogna) kola mora biti pažljivije od ožičenja na običnoj digitalnoj ploči, a automatsko usmjeravanje treba izbjegavati.Takođe treba napomenuti da će mikrokontroler (ili neko drugo digitalno kolo) iznenada usisati većinu struje u kratkom vremenskom periodu tokom svakog unutrašnjeg ciklusa takta, zbog dizajna CMOS procesa modernih mikrokontrolera.
RF ploča bi uvijek trebala imati sloj uzemljenja spojen na negativnu elektrodu izvora napajanja, što može proizvesti neke čudne pojave ako se njime ne rukuje pravilno.Ovo može biti teško za dizajnera digitalnih kola da razume, jer većina digitalnih kola dobro funkcioniše čak i bez sloja uzemljenja.U RF opsegu čak i kratka žica djeluje kao induktor.Grubo izračunato, induktivnost po mm dužine je oko 1 nH, a induktivna reaktanca 10 mm PCB linije na 434 MHz je oko 27 Ω.Ako se sloj uzemljenja ne koristi, većina vodova uzemljenja će biti duža i kolo neće garantovati karakteristike dizajna.
Ovo se često zanemaruje u krugovima koji sadrže radio frekvenciju i druge dijelove.Osim RF dijela, obično postoje i druga analogna kola na ploči.Na primjer, mnogi mikrokontroleri imaju ugrađene analogno-digitalne pretvarače (ADC) za mjerenje analognih ulaza, kao i napona baterije ili drugih parametara.Ako se antena RF predajnika nalazi u blizini (ili na) ovoj PCB, emitovani visokofrekventni signal može doći do analognog ulaza ADC-a.Ne zaboravite da bilo koja strujna linija može slati ili primati RF signale poput antene.Ako ulaz ADC nije pravilno obrađen, RF signal se može samopobuditi na ulazu ESD diode u ADC, uzrokujući devijaciju ADC-a.
Sve veze sa slojem uzemljenja moraju biti što je moguće kraće, a otvor za uzemljenje treba postaviti (ili vrlo blizu) podloge komponente.Nikada nemojte dozvoliti da dva signala uzemljenja dijele otvor za uzemljenje, što može uzrokovati preslušavanje između dva jastučića zbog impedanse veze kroz rupu.Kondenzator za razdvajanje treba da bude postavljen što bliže pinu, a kondenzatorsko razdvajanje treba koristiti na svakom pinu koji treba da se odvoji.Koristeći visokokvalitetne keramičke kondenzatore, tip dielektrika je "NPO", "X7R" također dobro radi u većini aplikacija.Idealna vrijednost odabrane kapacitivnosti treba biti takva da je njena serijska rezonanca jednaka frekvenciji signala.
Na primjer, na 434 MHz, kondenzator od 100 pF montiran na SMD će dobro raditi, na ovoj frekvenciji, kapacitivna reaktancija kondenzatora je oko 4 Ω, a induktivna reaktancija rupe je u istom rasponu.Kondenzator i otvor u seriji formiraju filtar za urezivanje za frekvenciju signala, omogućavajući da se efikasno odvoji.Na 868 MHz, kondenzatori od 33 pF su idealan izbor.Pored RF odvojenog kondenzatora male vrijednosti, kondenzator velike vrijednosti bi također trebao biti postavljen na strujnu liniju za razdvajanje niske frekvencije, možete odabrati keramički kondenzator od 2,2 μF ili tantal od 10 μF.
Zvjezdano ožičenje je dobro poznata tehnika u dizajnu analognih kola.Zvjezdano ožičenje - Svaki modul na ploči ima svoju liniju napajanja iz zajedničke tačke napajanja.U ovom slučaju, ožičenje u obliku zvijezde znači da digitalni i RF dijelovi kola trebaju imati vlastite električne vodove, a ovi vodovi trebaju biti odvojeni odvojeno u blizini IC-a.Ovo je odvajanje od brojeva
Efikasna metoda za djelomični šum i buku napajanja iz RF dijela.Ako su moduli sa jakom bukom postavljeni na istu ploču, induktor (magnetna perla) ili otpor malog otpora (10 Ω) mogu se spojiti serijski između strujnog voda i modula, a tantalski kondenzator od najmanje 10 μF moraju se koristiti kao razdvajanje napajanja ovih modula.Takvi moduli su RS 232 drajveri ili prekidački regulatori napajanja.
Kako bi se smanjile smetnje od modula šuma i okolnog analognog dijela, važan je raspored svakog modula kola na ploči.Osetljive module (RF delovi i antene) uvek treba držati podalje od bučnih modula (mikrokontrolera i RS 232 drajvera) kako bi se izbegle smetnje.Kao što je gore spomenuto, RF signali mogu uzrokovati smetnje drugim osjetljivim modulima analognog kola, kao što su ADC, kada se šalju.Većina problema se javlja u nižim radnim opsezima (kao što je 27 MHz) kao iu visokim nivoima izlazne snage.Dobra je dizajnerska praksa odvajati osjetljive tačke sa RF kondenzatorom za razdvajanje (100p F) spojenim na uzemljenje.
Ako koristite kablove za povezivanje RF ploče na eksterno digitalno kolo, koristite kablove sa upredenim paricama.Svaki signalni kabl mora biti udvojen sa GND kablom (DIN/ GND, DOUT/ GND, CS/ GND, PWR _ UP/ GND).Ne zaboravite da povežete RF ploču i ploču sa digitalnom aplikacijom sa GND kablom kabla sa upredenom paricom, a dužina kabla treba da bude što je moguće kraća.Ožičenje koje napaja RF ploču takođe mora biti uvrnuto - sa GND (VDD/ GND).
