Wenn der Analog Circuit (RF) und der digitale Schaltkreis (Mikrocontroller) einzeln gut funktionieren. Sobald Sie jedoch die beiden auf die gleiche Schaltkreisplatine gesetzt haben und die gleiche Stromversorgung verwenden, ist das gesamte System wahrscheinlich instabil. Dies liegt hauptsächlich daran, dass das digitale Signal häufig zwischen dem Boden und der positiven Stromversorgung (Größe 3 V) schwingt und die Periode besonders kurz ist, häufig NS -Niveau. Aufgrund der großen Amplitude und der kleinen Schaltzeit enthalten diese digitalen Signale eine große Anzahl von Hochfrequenzkomponenten, die unabhängig von der Schaltfrequenz sind. Im analogen Teil beträgt das Signal von der Antennenstimmschleife zum empfangenden Teil des drahtlosen Geräts im Allgemeinen weniger als 1 & mgr; V.
Eine unzureichende Isolierung empfindlicher Linien und laute Signallinien ist ein häufiges Problem. Wie oben erwähnt, haben digitale Signale einen hohen Schwung und enthalten eine große Anzahl hochfrequenter Harmonischer. Wenn die digitale Signalverkabelung auf der PCB an empfindliche analoge Signale nebeneinander liegt, können Hochfrequenzharmonische möglicherweise vergangen gekoppelt werden. Die empfindlichen Knoten von RF-Geräten sind normalerweise der Schleifenfilterkreis des Phasen-Locked Loop (PLL), des externen Spannungsozillators (VCO), des Kristallreferenzsignals und des Antennenanterminals, und diese Teile der Schaltung sollten mit besonderer Sorgfalt behandelt werden.
Da das Eingangs-/Ausgangssignal einen Schwung von mehreren V aufweist, sind digitale Schaltkreise für Netzteilrauschen (weniger als 50 mV) allgemein akzeptabel. Analoge Schaltungen sind empfindlich gegenüber Stromversorgungsgeräuschen, insbesondere für Gratspannungen und andere Harmonische mit hoher Frequenz. Daher muss die Stromleitungsrouting auf der PCB -Karte, die HF (oder andere analoge) Schaltungen enthält, vorsichtiger sein als die Verkabelung auf der gewöhnlichen digitalen Leiterplatte, und automatisches Routing sollte vermieden werden. Es ist auch zu beachten, dass ein Mikrocontroller (oder ein anderer digitaler Schaltkreis) während jedes internen Taktzyklus aufgrund des CMOS -Prozessdesigns moderner Mikrocontroller plötzlich den größten Teil des Stroms für einen kurzen Zeitraum in jedem internen Taktzyklus saugen.
Die RF -Leiterplatte sollte immer eine Erdungsleitungsschicht haben, die mit der negativen Elektrode der Stromversorgung angeschlossen ist, was möglicherweise einige seltsame Phänomene erzeugen kann, wenn sie nicht ordnungsgemäß behandelt werden. Dies kann für einen digitalen Schaltungsdesigner schwierig zu verstehen sein, da die meisten digitalen Schaltkreise auch ohne Erdungsschicht gut funktionieren. Im RF -Band wirkt selbst ein kurzer Draht wie ein Induktor. Ungefähr berechnet, beträgt die Induktivität pro mm Länge bei etwa 1 NH und die induktive Reaktanz einer 10 mM PCB -Linie bei 434 MHz etwa 27 Ω. Wenn die Bodenlinienschicht nicht verwendet wird, sind die meisten Grundleitungen länger und die Schaltung garantiert die Entwurfseigenschaften nicht.
Dies wird in Schaltungen, die die Funkfrequenz und andere Teile enthalten, oft übersehen. Zusätzlich zum RF -Teil gibt es normalerweise andere analoge Schaltkreise auf der Tafel. Beispielsweise haben viele Mikrocontroller integrierte Analog-zu-Digital-Wandler (ADCs), um analoge Eingänge sowie Batteriespannung oder andere Parameter zu messen. Wenn sich die Antenne des HF-Senders in der Nähe (oder an dieser) Leiterplatte befindet, kann das emittierte Hochfrequenzsignal den analogen Eingang des ADC erreichen. Vergessen Sie nicht, dass eine Leiterlinie HF -Signale wie eine Antenne senden oder empfangen kann. Wenn der ADC-Eingang nicht ordnungsgemäß verarbeitet wird, kann das RF-Signal in der ESD-Diodeneingabe in die ADC selbster selbst werden, was zu einer ADC-Abweichung führt.
Alle Verbindungen zur Erdungsschicht müssen so kurz wie möglich sein, und der Boden durch das Loch sollte das Kissen der Komponente platziert (oder sehr nahe) platziert werden. Lassen Sie niemals zwei Bodensignale ein Boden durch das Durchleiten teilen, was aufgrund der Durchschnittsverbindungsimpedanz zwischen den beiden Pads zum Übersprechen führen kann. Der Entkopplungskondensator sollte so nahe wie möglich am Stift platziert werden, und die Entkopplung von Kondensatoren sollte an jedem Stift verwendet werden, der entkoppelt werden muss. Mit hochwertigen Keramikkondensatoren ist der dielektrische Typ "NPO", "X7R" auch in den meisten Anwendungen gut. Der ideale Wert der ausgewählten Kapazität sollte so sein, dass seine Serienresonanz der Signalfrequenz entspricht.
Beispielsweise funktioniert der SMD-100-PF-Kondensator bei 434 MHz bei dieser Frequenz gut, die kapazitive Reaktanz des Kondensators etwa 4 Ω und die induktive Reaktanz des Lochs liegt im gleichen Bereich. Der Kondensator und das Loch in Serie bilden einen Notch -Filter für die Signalfrequenz, sodass es effektiv entkoppelt werden kann. Bei 868 MHz sind 33 P F -Kondensatoren eine ideale Wahl. Zusätzlich zum HF -Kondensator mit kleinem Wert sollte auch ein großer Wertkondensator auf die Stromleitung platziert werden, um die niedrige Frequenz zu entkoppeln, und einen 2,2 μF -Keramik- oder 10 μF -Tantal -Kondensator auswählen.
Sternverdrahtung ist eine bekannte Technik im analogen Schaltungsdesign. Sternverdrahtung - Jedes Modul auf der Tafel hat eine eigene Stromleitung vom gemeinsamen Stromversorgungsleistungspunkt. In diesem Fall bedeutet die Sternverdrahtung, dass die digitalen und HF -Teile der Schaltung ihre eigenen Stromleitungen haben sollten und diese Stromleitungen in der Nähe des IC separat entkoppelt werden sollten. Dies ist eine Trennung von den Zahlen
Eine effektive Methode für teilweise und Stromversorgungsgeräusche aus dem RF -Teil. Wenn die Module mit schwerem Rauschen auf derselben Platine platziert werden, kann der Induktor (Magnetkügelchen) oder der kleine Widerstandswiderstand (10 Ω) in Reihe zwischen der Stromleitung und dem Modul angeschlossen werden, und der Tantal -Kondensator von mindestens 10 μF muss als Stromversorgungskopplung dieser Module verwendet werden. Solche Module sind Rs 232 -Treiber oder Schaltversorgungsregulatoren.
Um die Interferenz aus dem Rauschmodul und dem umgebenden analogen Teil zu verringern, ist das Layout jedes Schaltungsmoduls auf der Platine wichtig. Sensitive Module (HF -Teile und Antennen) sollten immer von lauten Modulen (Mikrocontroller und Rs 232 -Treiber) ferngehalten werden, um Störungen zu vermeiden. Wie oben erwähnt, können HF -Signale beim Senden von anderen empfindlichen analogen Schaltungsmodulen wie ADCs Störungen verursachen. Die meisten Probleme treten bei niedrigeren Betriebsbändern (z. B. 27 MHz) sowie in hohen Leistungsniveaus auf. Es ist eine gute Designpraxis, um empfindliche Punkte mit einem HF -Entkopplungskondensator (100p F) zu entkoppeln, der mit dem Boden verbunden ist.
Wenn Sie Kabel verwenden, um die RF-Platine an eine externe digitale Schaltung zu verbinden, verwenden Sie Twisted-Pair-Kabel. Jedes Signalkabel muss mit dem GND -Kabel (DIN/ GND, DOUT/ GND, CS/ GND, PWR _ UP/ GND) gezwungen werden. Denken Sie daran, die RF-Leiterplatte und die digitale Anwendungsschaltplatte mit dem GND-Kabel des Twisted-Pair-Kabels anzuschließen, und die Kabellänge sollte so kurz wie möglich sein. Die Verkabelung, die das RF-Board befördert, muss ebenfalls mit GND (VDD/ GND) verdreht werden.
