पीसीबी बोर्ड पर आरएफ सर्किट और डिजिटल सर्किट दोनों कैसे लगाएं?

यदि एनालॉग सर्किट (आरएफ) और डिजिटल सर्किट (माइक्रोकंट्रोलर) व्यक्तिगत रूप से अच्छी तरह से काम करते हैं, लेकिन एक बार जब आप दोनों को एक ही सर्किट बोर्ड पर रख देते हैं और एक साथ काम करने के लिए एक ही बिजली आपूर्ति का उपयोग करते हैं, तो पूरा सिस्टम अस्थिर होने की संभावना है।इसका मुख्य कारण यह है कि डिजिटल सिग्नल अक्सर जमीन और सकारात्मक बिजली आपूर्ति (आकार 3 वी) के बीच घूमता रहता है, और अवधि विशेष रूप से कम होती है, अक्सर एनएस स्तर पर।बड़े आयाम और छोटे स्विचिंग समय के कारण, इन डिजिटल सिग्नलों में बड़ी संख्या में उच्च-आवृत्ति घटक होते हैं जो स्विचिंग आवृत्ति से स्वतंत्र होते हैं।एनालॉग भाग में, एंटीना ट्यूनिंग लूप से वायरलेस डिवाइस के प्राप्त भाग तक सिग्नल आम तौर पर 1μV से कम होता है।

संवेदनशील लाइनों और शोर सिग्नल लाइनों का अपर्याप्त अलगाव एक लगातार समस्या है।जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, डिजिटल सिग्नल में उच्च स्विंग होती है और इसमें बड़ी संख्या में उच्च-आवृत्ति हार्मोनिक्स होते हैं।यदि पीसीबी पर डिजिटल सिग्नल वायरिंग संवेदनशील एनालॉग सिग्नल के निकट है, तो उच्च-आवृत्ति हार्मोनिक्स को अतीत में जोड़ा जा सकता है।आरएफ उपकरणों के संवेदनशील नोड्स आमतौर पर चरण-लॉक लूप (पीएलएल), बाहरी वोल्टेज नियंत्रित ऑसीलेटर (वीसीओ) प्रारंभ करनेवाला, क्रिस्टल संदर्भ सिग्नल और एंटीना टर्मिनल के लूप फ़िल्टर सर्किट होते हैं, और सर्किट के इन हिस्सों का इलाज किया जाना चाहिए विशेष देखभाल के साथ.

चूंकि इनपुट/आउटपुट सिग्नल में कई वी का स्विंग होता है, डिजिटल सर्किट आमतौर पर बिजली आपूर्ति शोर (50 एमवी से कम) के लिए स्वीकार्य होते हैं।एनालॉग सर्किट बिजली आपूर्ति शोर के प्रति संवेदनशील होते हैं, विशेष रूप से बर्र वोल्टेज और अन्य उच्च आवृत्ति हार्मोनिक्स के प्रति।इसलिए, आरएफ (या अन्य एनालॉग) सर्किट वाले पीसीबी बोर्ड पर पावर लाइन रूटिंग को सामान्य डिजिटल सर्किट बोर्ड पर वायरिंग की तुलना में अधिक सावधान रहना चाहिए, और स्वचालित रूटिंग से बचना चाहिए।यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि आधुनिक माइक्रोकंट्रोलर के सीएमओएस प्रक्रिया डिजाइन के कारण, एक माइक्रोकंट्रोलर (या अन्य डिजिटल सर्किट) प्रत्येक आंतरिक घड़ी चक्र के दौरान थोड़े समय के लिए अचानक अधिकांश करंट को सोख लेगा।

आरएफ सर्किट बोर्ड में हमेशा बिजली आपूर्ति के नकारात्मक इलेक्ट्रोड से जुड़ी एक ग्राउंड लाइन परत होनी चाहिए, जिसे अगर ठीक से नहीं संभाला गया तो कुछ अजीब घटनाएं उत्पन्न हो सकती हैं।डिजिटल सर्किट डिजाइनर के लिए इसे समझना मुश्किल हो सकता है, क्योंकि अधिकांश डिजिटल सर्किट ग्राउंडिंग परत के बिना भी अच्छी तरह से काम करते हैं।आरएफ बैंड में, एक छोटा तार भी एक प्रेरक की तरह काम करता है।मोटे तौर पर गणना की गई, प्रति मिमी लंबाई का अधिष्ठापन लगभग 1 एनएच है, और 434 मेगाहर्ट्ज पर 10 मिमी पीसीबी लाइन का प्रेरक प्रतिक्रिया लगभग 27 Ω है।यदि ग्राउंड लाइन परत का उपयोग नहीं किया जाता है, तो अधिकांश ग्राउंड लाइनें लंबी होंगी और सर्किट डिज़ाइन विशेषताओं की गारंटी नहीं देगा।

इसे अक्सर उन सर्किटों में नजरअंदाज कर दिया जाता है जिनमें रेडियो फ्रीक्वेंसी और अन्य हिस्से होते हैं।आरएफ भाग के अलावा, बोर्ड पर आमतौर पर अन्य एनालॉग सर्किट होते हैं।उदाहरण के लिए, कई माइक्रोकंट्रोलर्स में एनालॉग इनपुट के साथ-साथ बैटरी वोल्टेज या अन्य मापदंडों को मापने के लिए अंतर्निहित एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स (एडीसी) होते हैं।यदि आरएफ ट्रांसमीटर का एंटीना इस पीसीबी के पास (या उस पर) स्थित है, तो उत्सर्जित उच्च-आवृत्ति सिग्नल एडीसी के एनालॉग इनपुट तक पहुंच सकता है।यह न भूलें कि कोई भी सर्किट लाइन एंटीना की तरह आरएफ सिग्नल भेज या प्राप्त कर सकती है।यदि एडीसी इनपुट को ठीक से संसाधित नहीं किया गया है, तो आरएफ सिग्नल एडीसी में ईएसडी डायोड इनपुट में स्व-उत्तेजित हो सकता है, जिससे एडीसी विचलन हो सकता है।

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जमीन की परत से सभी कनेक्शन यथासंभव छोटे होने चाहिए, और जमीन के माध्यम से छेद को घटक के पैड पर (या बहुत करीब) रखा जाना चाहिए।कभी भी दो ग्राउंड सिग्नलों को ग्राउंड थ्रू-होल साझा करने की अनुमति न दें, जिससे थ्रू-होल कनेक्शन प्रतिबाधा के कारण दो पैडों के बीच क्रॉसस्टॉक हो सकता है।डिकॉउलिंग कैपेसिटर को यथासंभव पिन के करीब रखा जाना चाहिए, और प्रत्येक पिन पर कैपेसिटर डिकॉउलिंग का उपयोग किया जाना चाहिए जिसे डिकॉउप करने की आवश्यकता है।उच्च गुणवत्ता वाले सिरेमिक कैपेसिटर का उपयोग करते हुए, ढांकता हुआ प्रकार "एनपीओ" है, "एक्स7आर" भी अधिकांश अनुप्रयोगों में अच्छा काम करता है।चयनित धारिता का आदर्श मान ऐसा होना चाहिए कि इसकी श्रृंखला अनुनाद सिग्नल आवृत्ति के बराबर हो।

उदाहरण के लिए, 434 मेगाहर्ट्ज पर, एसएमडी-माउंटेड 100 पीएफ कैपेसिटर अच्छी तरह से काम करेगा, इस आवृत्ति पर, कैपेसिटर की कैपेसिटिव प्रतिक्रिया लगभग 4 Ω है, और छेद की प्रेरक प्रतिक्रिया उसी सीमा में है।संधारित्र और श्रृंखला में छेद सिग्नल आवृत्ति के लिए एक नॉच फिल्टर बनाते हैं, जिससे इसे प्रभावी ढंग से अलग किया जा सकता है।868 मेगाहर्ट्ज पर, 33 पी एफ कैपेसिटर एक आदर्श विकल्प हैं।आरएफ डिकौपल्ड छोटे मूल्य संधारित्र के अलावा, कम आवृत्ति को वियुग्मित करने के लिए एक बड़े मूल्य संधारित्र को भी बिजली लाइन पर रखा जाना चाहिए, 2.2 μF सिरेमिक या 10μF टैंटलम संधारित्र चुन सकते हैं।

एनालॉग सर्किट डिज़ाइन में स्टार वायरिंग एक प्रसिद्ध तकनीक है।स्टार वायरिंग - बोर्ड पर प्रत्येक मॉड्यूल की सामान्य बिजली आपूर्ति पावर बिंदु से अपनी स्वयं की बिजली लाइन होती है।इस मामले में, स्टार वायरिंग का मतलब है कि सर्किट के डिजिटल और आरएफ भागों की अपनी बिजली लाइनें होनी चाहिए, और इन बिजली लाइनों को आईसी के पास अलग से अलग किया जाना चाहिए।यह संख्याओं से अलगाव है

आरएफ भाग से आंशिक और बिजली आपूर्ति शोर के लिए एक प्रभावी विधि।यदि गंभीर शोर वाले मॉड्यूल को एक ही बोर्ड पर रखा जाता है, तो प्रारंभ करनेवाला (चुंबकीय मनका) या छोटे प्रतिरोध प्रतिरोध (10 Ω) को बिजली लाइन और मॉड्यूल के बीच श्रृंखला में जोड़ा जा सकता है, और कम से कम 10 μF का टैंटलम संधारित्र इन मॉड्यूलों की बिजली आपूर्ति को अलग करने के लिए इसका उपयोग किया जाना चाहिए।ऐसे मॉड्यूल आरएस 232 ड्राइवर या स्विचिंग बिजली आपूर्ति नियामक हैं।

शोर मॉड्यूल और आसपास के एनालॉग भाग से हस्तक्षेप को कम करने के लिए, बोर्ड पर प्रत्येक सर्किट मॉड्यूल का लेआउट महत्वपूर्ण है।हस्तक्षेप से बचने के लिए संवेदनशील मॉड्यूल (आरएफ पार्ट्स और एंटेना) को हमेशा शोर वाले मॉड्यूल (माइक्रोकंट्रोलर और आरएस 232 ड्राइवर) से दूर रखा जाना चाहिए।जैसा कि ऊपर बताया गया है, आरएफ सिग्नल भेजे जाने पर एडीसी जैसे अन्य संवेदनशील एनालॉग सर्किट मॉड्यूल में हस्तक्षेप का कारण बन सकते हैं।अधिकांश समस्याएँ निचले ऑपरेटिंग बैंड (जैसे 27 मेगाहर्ट्ज) के साथ-साथ उच्च पावर आउटपुट स्तर पर होती हैं।जमीन से जुड़े आरएफ डिकॉउलिंग कैपेसिटर (100p F) के साथ संवेदनशील बिंदुओं को अलग करना एक अच्छा डिज़ाइन अभ्यास है।

यदि आप आरएफ बोर्ड को बाहरी डिजिटल सर्किट से कनेक्ट करने के लिए केबल का उपयोग कर रहे हैं, तो ट्विस्टेड-पेयर केबल का उपयोग करें।प्रत्येक सिग्नल केबल को GND केबल (DIN/ GND, DOUT/ GND, CS/ GND, PWR _ UP/ GND) के साथ जोड़ा जाना चाहिए।आरएफ सर्किट बोर्ड और डिजिटल एप्लिकेशन सर्किट बोर्ड को ट्विस्टेड-पेयर केबल के जीएनडी केबल से कनेक्ट करना याद रखें, और केबल की लंबाई यथासंभव कम होनी चाहिए।आरएफ बोर्ड को शक्ति देने वाली वायरिंग भी जीएनडी (वीडीडी/जीएनडी) के साथ मुड़ी हुई होनी चाहिए।

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