Com col·locar el circuit de RF i el circuit digital a la placa de PCB?

Si el circuit analògic (RF) i el circuit digital (microcontrolador) funcionen bé individualment, però un cop poseu els dos a la mateixa placa de circuit i utilitzeu la mateixa font d’alimentació per treballar junts, és probable que tot el sistema sigui inestable. Això es deu principalment al senyal digital que es mou freqüentment entre el sòl i la font d’alimentació positiva (mida 3 V), i el període és particularment curt, sovint nivell NS. A causa de la gran amplitud i el petit temps de commutació, aquests senyals digitals contenen un gran nombre de components d’alta freqüència independents de la freqüència de commutació. A la part analògica, el senyal del bucle d’afinació de l’antena a la part receptora del dispositiu sense fils és generalment inferior a 1 μV.

L’aïllament inadequat de línies sensibles i línies de senyal sorolloses és un problema freqüent. Com s'ha esmentat anteriorment, els senyals digitals tenen un gran swing i contenen un gran nombre d'harmònics d'alta freqüència. Si el cablejat de senyal digital al PCB és contigu a senyals analògics sensibles, es poden acoblar harmònics d'alta freqüència. Els nodes sensibles dels dispositius RF solen ser el circuit de filtre de bucle del bucle bloquejat en fase (PLL), l’inductor de l’oscil·lador controlat de tensió externa (VCO), el senyal de referència de cristall i el terminal d’antena i aquestes parts del circuit s’han de tractar amb atenció especial.

Com que el senyal d’entrada/sortida té un balanç de diverses v, els circuits digitals són generalment acceptables per al soroll d’alimentació (menys de 50 mV). Els circuits analògics són sensibles al soroll d’alimentació, especialment a les tensions de les borses i a altres harmònics d’alta freqüència. Per tant, l’encaminament de la línia elèctrica a la placa PCB que conté circuits RF (o altres analògics) ha de ser més atent que el cablejat de la placa de circuit digital ordinari i s’ha d’evitar l’encaminament automàtic. També cal destacar que un microcontrolador (o un altre circuit digital) xuclarà de sobte la major part del corrent durant un curt període de temps durant cada cicle de rellotge intern, a causa del disseny del procés CMOS de microcontroladors moderns.

La placa de circuit RF sempre ha de tenir una capa de línia de terra connectada a l’elèctrode negatiu de l’alimentació, que pot produir alguns fenòmens estranys si no es manegen correctament. Això pot ser difícil que un dissenyador de circuits digitals entengui, perquè la majoria dels circuits digitals funcionen bé fins i tot sense la capa de terra. A la banda de RF, fins i tot un fil de fil curt actua com un inductor. Es calcula aproximadament, la inductància per mm de longitud és d’uns 1 NH i la reactància inductiva d’una línia de PCB de 10 mm a 434 MHz és d’uns 27 Ω. Si no s’utilitza la capa de la línia de terra, la majoria de les línies de terra seran més llargues i el circuit no garantirà les característiques del disseny.

Sovint es passa per alt en circuits que contenen la freqüència de ràdio i altres parts. A més de la porció de RF, normalment hi ha altres circuits analògics al tauler. Per exemple, molts microcontroladors tenen convertidors analògics i digitals integrats (ADCs) per mesurar les entrades analògiques, així com la tensió de la bateria o altres paràmetres. Si l’antena del transmissor de RF es troba a prop (o activat) aquest PCB, el senyal d’alta freqüència emès pot arribar a l’entrada analògica de l’ADC. No oblideu que qualsevol línia de circuit pot enviar o rebre senyals RF com una antena. Si l’entrada ADC no es processa correctament, el senyal RF pot autoexcitar-se a l’entrada del díode ESD a l’ADC, provocant la desviació ADC.

图片 1

Totes les connexions a la capa de terra han de ser el més curtes possibles i s’ha de col·locar el forat a terra (o molt a prop) del coixinet del component. No permeteu mai que dos senyals terrestres comparteixin un forat de terra, cosa que pot provocar una crisi entre les dues coixinetes a causa de la impedància de la connexió del forat. El condensador de desacoblament s’ha de col·locar el més a prop possible del passador i s’ha d’utilitzar el desacoblament del condensador a cada passador que cal desacoblar. Utilitzant condensadors ceràmics d'alta qualitat, el tipus dielèctric és "NPO", "X7R" també funciona bé en la majoria d'aplicacions. El valor ideal de la capacitança seleccionada hauria de ser tal que la seva ressonància en sèrie sigui igual a la freqüència del senyal.

Per exemple, a 434 MHz, el condensador de 100 PF muntat per SMD funcionarà bé, a aquesta freqüència, la reactància capacitiva del condensador és d’uns 4 Ω i la reactància inductiva del forat es troba en el mateix rang. El condensador i el forat de la sèrie formen un filtre Notch per a la freqüència del senyal, permetent que es desacobli eficaçment. A 868 MHz, els condensadors de 33 P F són una opció ideal. A més del condensador de valor petit desacoblat de RF, un condensador de gran valor també s’ha de col·locar a la línia d’alimentació per desacoblar la baixa freqüència, pot triar un condensador de ceràmica de 2,2 μF o 10 μF.

El cablejat Star és una tècnica coneguda en el disseny de circuits analògics. Cobriment d’estrelles: cada mòdul de la placa té la seva pròpia línia elèctrica des del punt d’alimentació d’alimentació comuna. En aquest cas, el cablejat d’estrelles significa que les parts digitals i RF del circuit haurien de tenir les seves pròpies línies elèctriques, i aquestes línies elèctriques s’han de desacoblar per separat a prop de la IC. Es tracta d’una separació dels números

Un mètode eficaç per al soroll parcial i d’alimentació d’alimentació de la porció de RF. Si els mòduls amb soroll sever es col·loquen a la mateixa placa, l’inductor (perla magnètica) o la petita resistència de resistència (10 Ω) es poden connectar en sèrie entre la línia d’alimentació i el mòdul, i el condensador de tàntal d’almenys 10 μF s’ha d’utilitzar com a desacoblació d’alimentació d’aquests mòduls. Aquests mòduls són controladors Rs 232 o reguladors d'alimentació de commutació.

Per tal de reduir la interferència del mòdul de soroll i de la part analògica circumdant, és important la disposició de cada mòdul de circuit a la placa. Els mòduls sensibles (parts de RF i antenes) sempre s’han de mantenir allunyats dels mòduls sorollosos (microcontroladors i controladors Rs 232) per evitar interferències. Com s'ha esmentat anteriorment, els senyals RF poden provocar interferències a altres mòduls de circuit analògic sensibles com els ADC quan s'envien. La majoria de problemes es produeixen en bandes de funcionament més baixes (com ara 27 MHz), així com nivells elevats de potència. És una bona pràctica de disseny per desacoblar punts sensibles amb un condensador de desacoblament de RF (100p F) connectat a terra.

Si utilitzeu cables per connectar la placa RF a un circuit digital extern, utilitzeu cables de parells retorçats. Cada cable de senyal ha de ser agermanat amb el cable GND (DIN/ GND, DOUT/ GND, CS/ GND, PWR _ UP/ GND). No oblideu connectar la placa de circuit RF i la placa de circuit d’aplicacions digitals amb el cable GND del cable de paràmetres retorçats, i la longitud del cable ha de ser el més curta possible. El cablejat que potencia el tauler de RF també ha de ser retorçat amb GND (VDD/ GND).

图片 2