아날로그 회로(RF)와 디지털 회로(마이크로컨트롤러)가 개별적으로 잘 작동하지만 일단 두 개를 동일한 회로 기판에 놓고 동일한 전원 공급 장치를 사용하여 함께 작동하면 전체 시스템이 불안정해질 가능성이 높습니다. 이는 주로 디지털 신호가 접지와 양극 전원 공급 장치(크기 3V) 사이에서 자주 스윙하고 주기가 특히 짧으며 종종 ns 레벨이기 때문입니다. 진폭이 크고 스위칭 시간이 짧기 때문에 이러한 디지털 신호에는 스위칭 주파수와 무관한 고주파 성분이 많이 포함되어 있습니다. 아날로그 부분에서 안테나 튜닝 루프에서 무선 장치의 수신 부분으로 전달되는 신호는 일반적으로 1μV 미만입니다.
민감한 라인과 잡음이 있는 신호 라인의 부적절한 절연은 빈번한 문제입니다. 위에서 언급한 것처럼 디지털 신호는 스윙이 크고 고주파 고조파가 많이 포함되어 있습니다. PCB의 디지털 신호 배선이 민감한 아날로그 신호에 인접해 있는 경우 고주파수 고조파가 결합될 수 있습니다. RF 장치의 민감한 노드는 일반적으로 PLL(위상 고정 루프)의 루프 필터 회로, 외부 VCO(전압 제어 발진기) 인덕터, 수정 참조 신호 및 안테나 단자이며, 회로의 이러한 부분은 처리되어야 합니다. 특별한주의를 기울여.
입력/출력 신호에는 수 V의 스윙이 있으므로 디지털 회로는 일반적으로 전원 공급 장치 노이즈(50mV 미만)에 허용됩니다. 아날로그 회로는 전원 공급 장치 노이즈, 특히 버 전압 및 기타 고주파 고조파에 민감합니다. 따라서 RF(또는 기타 아날로그) 회로가 포함된 PCB 기판의 전원선 라우팅은 일반 디지털 회로 기판의 배선보다 더 주의해야 하며 자동 라우팅은 피해야 합니다. 또한 현대 마이크로컨트롤러의 CMOS 프로세스 설계로 인해 마이크로컨트롤러(또는 기타 디지털 회로)는 각 내부 클록 사이클 동안 짧은 시간 동안 대부분의 전류를 갑자기 빨아들인다는 점에 유의해야 합니다.
RF 회로 기판에는 항상 전원 공급 장치의 음극에 연결된 접지선 레이어가 있어야 하며, 제대로 처리하지 않으면 이상한 현상이 발생할 수 있습니다. 대부분의 디지털 회로는 접지층 없이도 잘 작동하기 때문에 디지털 회로 설계자가 이를 이해하기 어려울 수 있습니다. RF 대역에서는 짧은 와이어라도 인덕터처럼 작동합니다. 대략적으로 계산하면 mm 길이당 인덕턴스는 약 1nH이고, 434MHz에서 10mm PCB 라인의 유도성 리액턴스는 약 27Ω입니다. 접지선 레이어를 사용하지 않으면 대부분의 접지선이 길어지고 회로가 설계 특성을 보장할 수 없게 됩니다.
이는 무선 주파수 및 기타 부품을 포함하는 회로에서 종종 간과됩니다. RF 부분 외에도 일반적으로 보드에는 다른 아날로그 회로가 있습니다. 예를 들어 많은 마이크로 컨트롤러에는 아날로그 입력과 배터리 전압 또는 기타 매개변수를 측정하기 위한 ADC(아날로그-디지털 변환기)가 내장되어 있습니다. RF 송신기의 안테나가 이 PCB 근처(또는 위에)에 있는 경우 방출된 고주파 신호가 ADC의 아날로그 입력에 도달할 수 있습니다. 모든 회로 라인은 안테나처럼 RF 신호를 보내거나 받을 수 있다는 점을 잊지 마십시오. ADC 입력이 제대로 처리되지 않으면 RF 신호가 ADC에 입력되는 ESD 다이오드에서 자체 여기되어 ADC 편차가 발생할 수 있습니다.
접지 레이어에 대한 모든 연결은 가능한 짧아야 하며 접지 스루홀은 부품의 패드에 배치(또는 매우 가깝게)되어야 합니다. 두 개의 접지 신호가 접지 스루홀을 공유하는 것을 허용하지 마십시오. 그러면 스루홀 연결 임피던스로 인해 두 패드 사이에 혼선이 발생할 수 있습니다. 디커플링 커패시터는 가능한 한 핀에 가깝게 배치해야 하며, 디커플링이 필요한 각 핀에는 커패시터 디커플링을 사용해야 합니다. 고품질 세라믹 커패시터를 사용하는 유전체 유형은 "NPO"이며 "X7R"도 대부분의 응용 분야에서 잘 작동합니다. 선택된 커패시턴스의 이상적인 값은 직렬 공진이 신호 주파수와 동일해야 합니다.
예를 들어, 434MHz에서는 SMD 장착 100pF 커패시터가 잘 작동합니다. 이 주파수에서 커패시터의 용량성 리액턴스는 약 4Ω이고 홀의 유도성 리액턴스는 동일한 범위에 있습니다. 커패시터와 직렬 구멍은 신호 주파수에 대한 노치 필터를 형성하여 효과적으로 분리할 수 있습니다. 868MHz에서는 33pF 커패시터가 이상적인 선택입니다. RF 디커플링된 작은 값 커패시터 외에도 큰 값 커패시터도 전력선에 배치하여 저주파를 분리해야 하며 2.2μF 세라믹 또는 10μF 탄탈륨 커패시터를 선택할 수 있습니다.
스타 배선은 아날로그 회로 설계에서 잘 알려진 기술입니다. 스타 배선 - 보드의 각 모듈에는 공통 전원 공급 장치 전원 지점에서 나오는 자체 전원 라인이 있습니다. 이 경우 스타 배선은 회로의 디지털 및 RF 부분에 자체 전원 라인이 있어야 하며 이러한 전원 라인은 IC 근처에서 별도로 분리되어야 함을 의미합니다. 이것은 숫자와의 분리입니다.
RF 부분의 부분 노이즈와 전원 노이즈에 대한 효과적인 방법입니다. 노이즈가 심한 모듈을 동일 보드에 배치하는 경우 전원선과 모듈 사이에 인덕터(마그네틱 비드)나 작은 저항 저항(10Ω)을 직렬로 연결할 수 있으며, 최소 10μF의 탄탈륨 커패시터를 사용한다. 이 모듈의 전원 공급 장치 분리로 사용해야 합니다. 이러한 모듈은 RS 232 드라이버 또는 스위칭 전원 공급 장치 조정기입니다.
노이즈 모듈과 주변 아날로그 부품의 간섭을 줄이기 위해서는 보드 위의 각 회로 모듈의 레이아웃이 중요합니다. 민감한 모듈(RF 부품 및 안테나)은 간섭을 피하기 위해 항상 잡음이 많은 모듈(마이크로컨트롤러 및 RS 232 드라이버)에서 멀리 떨어져 있어야 합니다. 위에서 언급한 것처럼 RF 신호는 전송 시 ADC와 같은 다른 민감한 아날로그 회로 모듈에 간섭을 일으킬 수 있습니다. 대부분의 문제는 낮은 작동 대역(예: 27MHz)과 높은 전력 출력 레벨에서 발생합니다. 접지에 연결된 RF 디커플링 커패시터(100p F)를 사용하여 민감한 지점을 분리하는 것이 좋은 설계 방법입니다.
케이블을 사용하여 RF 보드를 외부 디지털 회로에 연결하는 경우 연선 케이블을 사용하십시오. 각 신호 케이블은 GND 케이블(DIN/ GND, DOUT/ GND, CS/ GND, PWR _ UP/ GND)과 한 쌍으로 묶여 있어야 합니다. RF 회로 기판과 디지털 응용 회로 기판은 트위스트 페어 케이블의 GND 케이블로 연결해야 하며 케이블 길이는 최대한 짧아야 합니다. RF 보드에 전원을 공급하는 배선도 GND(VDD/GND)로 꼬아야 합니다.
