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

Si el circuit analògic (RF) i el circuit digital (microcontrolador) funcionen bé individualment, però un cop els poseu 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 a que el senyal digital oscil·la sovint entre el terra i la font d'alimentació positiva (mida 3 V), i el període és particularment curt, sovint de 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 que són independents de la freqüència de commutació.A la part analògica, el senyal del bucle de sintonització de l'antena a la part receptora del dispositiu sense fil és generalment inferior a 1 μV.

L'aïllament inadequat de les línies sensibles i les 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 del senyal digital de la PCB és adjacent a senyals analògics sensibles, es poden acoblar els harmònics d'alta freqüència.Els nodes sensibles dels dispositius de RF solen ser el circuit de filtre de bucle del bucle de bloqueig de fase (PLL), l'inductor de l'oscil·lador controlat de voltatge extern (VCO), el senyal de referència de cristall i el terminal de l'antena, i aquestes parts del circuit s'han de tractar amb especial cura.

Com que el senyal d'entrada/sortida té un swing de diversos V, els circuits digitals són generalment acceptables per al soroll de la font d'alimentació (menys de 50 mV).Els circuits analògics són sensibles al soroll de la font d'alimentació, especialment als voltatges de rebava i 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 tenir més cura que el cablejat de la placa de circuit digital normal i s'ha d'evitar l'encaminament automàtic.També cal tenir en compte que un microcontrolador (o un altre circuit digital) absorbirà 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 dels microcontroladors moderns.

La placa de circuit de RF sempre ha de tenir una capa de línia de terra connectada a l'elèctrode negatiu de la font d'alimentació, que pot produir alguns fenòmens estranys si no es gestiona correctament.Això pot ser difícil d'entendre per a un dissenyador de circuits digitals, perquè la majoria de circuits digitals funcionen bé fins i tot sense la capa de connexió a terra.A la banda de RF, fins i tot un cable curt actua com un inductor.Calculada aproximadament, la inductància per mm de longitud és d'aproximadament 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 línia de terra, la majoria de línies de terra seran més llargues i el circuit no garantirà les característiques de disseny.

Això sovint es passa per alt en els circuits que contenen la radiofreqüència i altres parts.A més de la part de RF, normalment hi ha altres circuits analògics a la placa.Per exemple, molts microcontroladors tenen convertidors analògic-digital (ADC) integrats per mesurar entrades analògiques, així com la tensió de la bateria o altres paràmetres.Si l'antena del transmissor de RF es troba a prop (o sobre) d'aquesta 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 de RF com una antena.Si l'entrada de l'ADC no es processa correctament, el senyal de RF pot autoexcitar-se a l'entrada del díode ESD a l'ADC, provocant una desviació de l'ADC.

图片 1

Totes les connexions a la capa de terra han de ser tan curtes com sigui possible i el forat de terra s'ha de col·locar (o molt a prop) del coixinet del component.No permeteu mai que dos senyals de terra comparteixin un forat passant a terra, cosa que pot provocar una diafonia entre els dos coixinets a causa de la impedància de connexió del forat passant.El condensador de desacoblament s'ha de col·locar el més a prop possible del pin, i el desacoblament del condensador s'ha d'utilitzar a cada pin que s'hagi de 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 capacitat 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 en 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 en sèrie formen un filtre d'osca per a la freqüència del senyal, cosa que permet desacoblar-lo de manera efectiva.A 868 MHz, els condensadors de 33 p F són una opció ideal.A més del condensador de petit valor desacoblat de RF, també s'ha de col·locar un condensador de gran valor a la línia elèctrica per desacoblar la baixa freqüència, es pot triar un condensador ceràmic de 2,2 μF o un condensador de tàntal de 10 μF.

El cablejat en estrella és una tècnica coneguda en el disseny de circuits analògics.Cablejat en estrella: cada mòdul del tauler té la seva pròpia línia elèctrica des del punt d'alimentació comú.En aquest cas, el cablejat en estrella 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 l'IC.Això és una separació dels números

Un mètode eficaç per al soroll parcial i d'alimentació de la part de RF.Si els mòduls amb soroll intens es col·loquen a la mateixa placa, l'inductor (gran magnètic) o la resistència de resistència petita (10 Ω) es poden connectar en sèrie entre la línia elèctrica i el mòdul, i el condensador de tàntal d'almenys 10 μF s'ha d'utilitzar com a desacoblament de la font d'alimentació d'aquests mòduls.Aquests mòduls són controladors RS 232 o reguladors d'alimentació commutada.

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

Si utilitzeu cables per connectar la placa de RF a un circuit digital extern, feu servir cables de parell trenat.Cada cable de senyal ha d'estar agermanat amb el cable GND (DIN/ GND, DOUT/ GND, CS/ GND, PWR _ UP/ GND).Recordeu connectar la placa de circuit de RF i la placa de circuit de l'aplicació digital amb el cable GND del cable de parell trenat i la longitud del cable ha de ser el més curta possible.El cablejat que alimenta la placa de RF també s'ha de retorçar amb GND (VDD/GND).

图片 2