Si le circuit analogique (RF) et le circuit numérique (microcontrôleur) fonctionnent bien individuellement, mais une fois que vous avez placé les deux sur le même circuit imprimé et utilisé la même alimentation pour fonctionner ensemble, l'ensemble du système risque d'être instable. Cela est principalement dû au fait que le signal numérique oscille fréquemment entre la masse et l'alimentation positive (taille 3 V), et que la période est particulièrement courte, souvent au niveau ns. En raison de leur grande amplitude et de leur faible temps de commutation, ces signaux numériques contiennent un grand nombre de composantes haute fréquence indépendantes de la fréquence de commutation. Dans la partie analogique, le signal de la boucle d'accord d'antenne vers la partie réception de l'appareil sans fil est généralement inférieur à 1 μV.
Une isolation inadéquate des lignes sensibles et des lignes de signaux bruyantes est un problème fréquent. Comme mentionné ci-dessus, les signaux numériques ont un swing élevé et contiennent un grand nombre d’harmoniques haute fréquence. Si le câblage du signal numérique sur le PCB est adjacent à des signaux analogiques sensibles, des harmoniques haute fréquence peuvent être couplées. Les nœuds sensibles des appareils RF sont généralement le circuit de filtre de boucle de la boucle à verrouillage de phase (PLL), l'inductance de l'oscillateur externe commandé en tension (VCO), le signal de référence du cristal et la borne d'antenne, et ces parties du circuit doivent être traitées avec un soin particulier.
Le signal d'entrée/sortie ayant une oscillation de plusieurs V, les circuits numériques sont généralement acceptables pour le bruit d'alimentation (inférieur à 50 mV). Les circuits analogiques sont sensibles au bruit de l’alimentation, en particulier aux tensions de bavure et autres harmoniques haute fréquence. Par conséquent, le routage des lignes électriques sur la carte PCB contenant des circuits RF (ou autres circuits analogiques) doit être plus prudent que le câblage sur la carte de circuit imprimé numérique ordinaire, et le routage automatique doit être évité. Il convient également de noter qu'un microcontrôleur (ou autre circuit numérique) aspirera soudainement la majeure partie du courant pendant une courte période de temps au cours de chaque cycle d'horloge interne, en raison de la conception du processus CMOS des microcontrôleurs modernes.
Le circuit imprimé RF doit toujours avoir une couche de ligne de terre connectée à l'électrode négative de l'alimentation, ce qui peut produire des phénomènes étranges s'il n'est pas manipulé correctement. Cela peut être difficile à comprendre pour un concepteur de circuits numériques, car la plupart des circuits numériques fonctionnent bien même sans couche de mise à la terre. Dans la bande RF, même un fil court agit comme un inducteur. Calculée grossièrement, l'inductance par mm de longueur est d'environ 1 nH et la réactance inductive d'une ligne PCB de 10 mm à 434 MHz est d'environ 27 Ω. Si la couche de ligne de terre n'est pas utilisée, la plupart des lignes de terre seront plus longues et le circuit ne garantira pas les caractéristiques de conception.
Ceci est souvent négligé dans les circuits contenant la radiofréquence et d’autres composants. En plus de la partie RF, la carte contient généralement d'autres circuits analogiques. Par exemple, de nombreux microcontrôleurs disposent de convertisseurs analogique-numérique (CAN) intégrés pour mesurer les entrées analogiques ainsi que la tension de la batterie ou d'autres paramètres. Si l'antenne de l'émetteur RF est située à proximité (ou sur) de ce PCB, le signal haute fréquence émis peut atteindre l'entrée analogique de l'ADC. N'oubliez pas que n'importe quelle ligne de circuit peut envoyer ou recevoir des signaux RF comme une antenne. Si l'entrée de l'ADC n'est pas correctement traitée, le signal RF peut s'auto-exciter dans l'entrée de la diode ESD de l'ADC, provoquant une déviation de l'ADC.
Toutes les connexions à la couche de terre doivent être aussi courtes que possible et le trou traversant de terre doit être placé (ou très proche) du plot du composant. Ne laissez jamais deux signaux de masse partager un trou traversant de terre, ce qui pourrait provoquer une diaphonie entre les deux plots en raison de l'impédance de connexion du trou traversant. Le condensateur de découplage doit être placé aussi près que possible de la broche, et le découplage du condensateur doit être utilisé sur chaque broche qui doit être découplée. Utilisant des condensateurs céramiques de haute qualité, le type diélectrique est « NPO », « X7R » fonctionne également bien dans la plupart des applications. La valeur idéale de la capacité sélectionnée doit être telle que sa résonance série soit égale à la fréquence du signal.
Par exemple, à 434 MHz, le condensateur 100 pF monté sur CMS fonctionnera bien, à cette fréquence, la réactance capacitive du condensateur est d'environ 4 Ω et la réactance inductive du trou est dans la même plage. Le condensateur et le trou en série forment un filtre coupe-bande pour la fréquence du signal, lui permettant d'être efficacement découplé. À 868 MHz, les condensateurs 33 p F constituent un choix idéal. En plus du condensateur de petite valeur découplé RF, un condensateur de grande valeur doit également être placé sur la ligne électrique pour découpler la basse fréquence, vous pouvez choisir un condensateur en céramique de 2,2 μF ou au tantale de 10 μF.
Le câblage en étoile est une technique bien connue dans la conception de circuits analogiques. Câblage en étoile - Chaque module de la carte possède sa propre ligne électrique à partir du point d'alimentation commun. Dans ce cas, le câblage en étoile signifie que les parties numériques et RF du circuit doivent avoir leurs propres lignes électriques, et ces lignes électriques doivent être découplées séparément à proximité du circuit intégré. C'est une séparation des chiffres
Une méthode efficace pour le bruit partiel et d'alimentation de la partie RF. Si les modules avec un bruit important sont placés sur la même carte, l'inductance (perle magnétique) ou la petite résistance (10 Ω) peut être connectée en série entre la ligne électrique et le module, et le condensateur au tantale d'au moins 10 μF doit être utilisé comme découplage d’alimentation de ces modules. Ces modules sont des pilotes RS 232 ou des régulateurs d'alimentation à découpage.
Afin de réduire les interférences du module de bruit et de la partie analogique environnante, la disposition de chaque module de circuit sur la carte est importante. Les modules sensibles (pièces RF et antennes) doivent toujours être tenus à l'écart des modules bruyants (microcontrôleurs et pilotes RS 232) pour éviter les interférences. Comme mentionné ci-dessus, les signaux RF peuvent provoquer des interférences avec d'autres modules de circuits analogiques sensibles tels que les CAN lors de leur envoi. La plupart des problèmes surviennent dans les bandes de fonctionnement inférieures (telles que 27 MHz) ainsi que dans les niveaux de puissance de sortie élevés. C'est une bonne pratique de conception de découpler les points sensibles avec un condensateur de découplage RF (100p F) connecté à la terre.
Si vous utilisez des câbles pour connecter la carte RF à un circuit numérique externe, utilisez des câbles à paire torsadée. Chaque câble de signal doit être jumelé avec le câble GND (DIN/ GND, DOUT/ GND, CS/ GND, PWR _ UP/ GND). N'oubliez pas de connecter la carte de circuit imprimé RF et la carte de circuit imprimé d'application numérique avec le câble GND du câble à paire torsadée, et la longueur du câble doit être aussi courte que possible. Le câblage qui alimente la carte RF doit également être torsadé avec GND (VDD/GND).
