ວິທີການວາງທັງວົງຈອນ RF ແລະວົງຈອນດິຈິຕອນໃນກະດານ PCB?

ຖ້າວົງຈອນອະນາລັອກ (RF) ແລະວົງຈອນດິຈິຕອລ (ໄມໂຄຄອນໂທລເລີ) ເຮັດວຽກດີເປັນແຕ່ລະບຸກຄົນ, ແຕ່ເມື່ອທ່ານເອົາສອງອັນໃສ່ໃນກະດານວົງຈອນດຽວກັນ ແລະໃຊ້ການສະຫນອງພະລັງງານດຽວກັນເພື່ອເຮັດວຽກຮ່ວມກັນ, ລະບົບທັງຫມົດແມ່ນເບິ່ງຄືວ່າບໍ່ຫມັ້ນຄົງ.ນີ້ແມ່ນສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຍ້ອນວ່າສັນຍານດິຈິຕອນເລື້ອຍໆ swings ລະຫວ່າງຫນ້າດິນແລະການສະຫນອງພະລັງງານໃນທາງບວກ (ຂະຫນາດ 3 V), ແລະໄລຍະເວລາໂດຍສະເພາະແມ່ນສັ້ນ, ມັກຈະເປັນລະດັບ ns.ເນື່ອງຈາກຄວາມກວ້າງໃຫຍ່ຂອງຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະເວລາສະຫຼັບຂະຫນາດນ້ອຍ, ສັນຍານດິຈິຕອນເຫຼົ່ານີ້ປະກອບດ້ວຍຈໍານວນຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງອົງປະກອບຄວາມຖີ່ສູງທີ່ເປັນເອກະລາດຂອງຄວາມຖີ່ຂອງການສະຫຼັບ.ໃນພາກສ່ວນການປຽບທຽບ, ສັນຍານຈາກ loop tuning ເສົາອາກາດໄປຫາພາກສ່ວນຮັບຂອງອຸປະກອນໄຮ້ສາຍໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນຫນ້ອຍກ່ວາ 1μV.

ການໂດດດ່ຽວທີ່ບໍ່ພຽງພໍຂອງສາຍທີ່ລະອຽດອ່ອນ ແລະສາຍສັນຍານທີ່ບໍ່ມີສຽງເປັນບັນຫາເລື້ອຍໆ.ດັ່ງທີ່ໄດ້ກ່າວມາຂ້າງເທິງ, ສັນຍານດິຈິຕອນມີ swing ສູງແລະປະກອບດ້ວຍຈໍານວນຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງຄວາມຖີ່ຂອງການປະສົມກົມກຽວ.ຖ້າສາຍສັນຍານດິຈິຕອລຢູ່ໃນ PCB ຕິດກັບສັນຍານອະນາລັອກທີ່ລະອຽດອ່ອນ, ຄວາມຖີ່ຄວາມຖີ່ສູງອາດຈະຖືກສົມທົບກັບໄລຍະຜ່ານມາ.ໂນດທີ່ລະອຽດອ່ອນຂອງອຸປະກອນ RF ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນວົງຈອນການກັ່ນຕອງ loop ຂອງວົງຈອນໄລຍະລັອກ (PLL), ແຮງດັນພາຍນອກຄວບຄຸມ oscillator (VCO) inductor, ສັນຍານການອ້າງອິງໄປເຊຍກັນແລະ terminal ເສົາອາກາດ, ແລະພາກສ່ວນເຫຼົ່ານີ້ຂອງວົງຈອນຄວນໄດ້ຮັບການປະຕິບັດ. ດ້ວຍການດູແລພິເສດ.

ເນື່ອງຈາກສັນຍານ input/output ມີ swing ຂອງ V ຫຼາຍ, ວົງຈອນດິຈິຕອນໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນຍອມຮັບສໍາລັບສິ່ງລົບກວນການສະຫນອງພະລັງງານ (ຫນ້ອຍກວ່າ 50 mV).ວົງຈອນອະນາລັອກມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ກັບສິ່ງລົບກວນການສະຫນອງພະລັງງານ, ໂດຍສະເພາະກັບແຮງດັນຂອງ burr ແລະການປະສົມກົມກຽວຄວາມຖີ່ສູງອື່ນໆ.ດັ່ງນັ້ນ, ເສັ້ນທາງສາຍໄຟຟ້າໃນກະດານ PCB ທີ່ມີວົງຈອນ RF (ຫຼືອະນາລັອກອື່ນໆ) ຕ້ອງມີຄວາມລະມັດລະວັງຫຼາຍກ່ວາສາຍໄຟຢູ່ໃນກະດານວົງຈອນດິຈິຕອນທໍາມະດາ, ແລະເສັ້ນທາງອັດຕະໂນມັດຄວນຫຼີກເວັ້ນ.ຄວນສັງເກດວ່າ microcontroller (ຫຼືວົງຈອນດິຈິຕອນອື່ນໆ) ທັນທີທັນໃດຈະດູດກະແສໄຟຟ້າສ່ວນໃຫຍ່ໃນໄລຍະເວລາສັ້ນໆໃນລະຫວ່າງແຕ່ລະຮອບວຽນພາຍໃນ, ເນື່ອງຈາກການອອກແບບຂະບວນການ CMOS ຂອງ microcontrollers ທີ່ທັນສະໄຫມ.

ກະດານວົງຈອນ RF ຄວນມີຊັ້ນສາຍດິນສະເຫມີທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັບ electrode ລົບຂອງການສະຫນອງພະລັງງານ, ເຊິ່ງອາດຈະເຮັດໃຫ້ເກີດປະກົດການແປກປະຫລາດຖ້າບໍ່ຖືກຈັດການຢ່າງຖືກຕ້ອງ.ນີ້ອາດຈະເປັນການຍາກສໍາລັບຜູ້ອອກແບບວົງຈອນດິຈິຕອນທີ່ຈະເຂົ້າໃຈ, ເພາະວ່າວົງຈອນດິຈິຕອນສ່ວນໃຫຍ່ເຮັດວຽກໄດ້ດີເຖິງແມ່ນວ່າບໍ່ມີຊັ້ນດິນ.ໃນແຖບ RF, ເຖິງແມ່ນວ່າສາຍສັ້ນເຮັດຫນ້າທີ່ຄ້າຍຄື inductor.ການຄິດໄລ່ໂດຍປະມານ, inductance ຕໍ່ mm ຄວາມຍາວແມ່ນປະມານ 1 nH, ແລະ reactance inductive ຂອງສາຍ PCB 10 mm ຢູ່ທີ່ 434 MHz ແມ່ນປະມານ 27 Ω.ຖ້າຊັ້ນສາຍດິນບໍ່ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້, ສາຍດິນສ່ວນໃຫຍ່ຈະຍາວກວ່າແລະວົງຈອນຈະບໍ່ຮັບປະກັນຄຸນລັກສະນະຂອງການອອກແບບ.

ອັນນີ້ມັກຈະຖືກມອງຂ້າມຢູ່ໃນວົງຈອນທີ່ບັນຈຸຄວາມຖີ່ວິທະຍຸ ແລະພາກສ່ວນອື່ນໆ.ນອກເຫນືອໄປຈາກສ່ວນ RF, ປົກກະຕິແລ້ວມີວົງຈອນການປຽບທຽບອື່ນໆຢູ່ໃນກະດານ.ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ, microcontrollers ຈໍານວນຫຼາຍມີຕົວແປງສັນຍານແບບອະນາລັອກເປັນດິຈິຕອນ (ADC) ເພື່ອວັດແທກການປ້ອນຂໍ້ມູນການປຽບທຽບເຊັ່ນດຽວກັນກັບແຮງດັນຂອງຫມໍ້ໄຟຫຼືຕົວກໍານົດການອື່ນໆ.ຖ້າເສົາອາກາດຂອງເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານ RF ຕັ້ງຢູ່ໃກ້ (ຫຼືຢູ່ເທິງ) PCB ນີ້, ສັນຍານຄວາມຖີ່ສູງທີ່ປ່ອຍອອກມາອາດຈະໄປເຖິງການປ້ອນຂໍ້ມູນແບບອະນາລັອກຂອງ ADC.ຢ່າລືມວ່າສາຍວົງຈອນສາມາດສົ່ງ ຫຼືຮັບສັນຍານ RF ໄດ້ຄືກັບເສົາອາກາດ.ຖ້າການປ້ອນຂໍ້ມູນ ADC ບໍ່ໄດ້ຖືກປະມວນຜົນຢ່າງຖືກຕ້ອງ, ສັນຍານ RF ອາດຈະເຮັດໃຫ້ຕົນເອງຕື່ນເຕັ້ນໃນ ESD diode input ໄປຫາ ADC, ເຊິ່ງກໍ່ໃຫ້ເກີດການ deviation ADC.

图片1

ການເຊື່ອມຕໍ່ທັງຫມົດກັບຊັ້ນຫນ້າດິນຕ້ອງສັ້ນທີ່ສຸດເທົ່າທີ່ເປັນໄປໄດ້, ແລະຫນ້າດິນຜ່ານຂຸມຄວນຈະຖືກວາງ (ຫຼືໃກ້ຊິດກັບ) ແຜ່ນຂອງອົງປະກອບ.ຫ້າມບໍ່ໃຫ້ສັນຍານພື້ນດິນສອງສັນຍານແບ່ງປັນຜ່ານຂຸມ, ເຊິ່ງສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດການເວົ້າຂ້າມລະຫວ່າງສອງແຜ່ນໄດ້ເນື່ອງຈາກການຂັດຂວາງການເຊື່ອມຕໍ່ຜ່ານຮູ.ຕົວເກັບປະຈຸ decoupling ຄວນຖືກວາງໄວ້ໃກ້ pin ເທົ່າທີ່ເປັນໄປໄດ້, ແລະ capacitor decoupling ຄວນຖືກນໍາໃຊ້ໃນແຕ່ລະ pin ທີ່ຕ້ອງການ decoupled.ການນໍາໃຊ້ຕົວເກັບປະຈຸ ceramic ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ, ປະເພດ dielectric ແມ່ນ "NPO", "X7R" ຍັງເຮັດວຽກໄດ້ດີໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກສ່ວນໃຫຍ່.ຄ່າທີ່ເຫມາະສົມຂອງ capacitance ທີ່ເລືອກຄວນຈະເປັນເຊັ່ນ resonance ຊຸດຂອງມັນເທົ່າກັບຄວາມຖີ່ຂອງສັນຍານ.

ຕົວຢ່າງ, ຢູ່ 434 MHz, SMD-mounted 100 pF capacitor ຈະເຮັດວຽກໄດ້ດີ, ໃນຄວາມຖີ່ນີ້, capacitive reactance ຂອງ capacitor ແມ່ນປະມານ 4 Ω, ແລະ reactance inductive ຂອງຂຸມແມ່ນຢູ່ໃນລະດັບດຽວກັນ.capacitor ແລະຂຸມໃນຊຸດປະກອບເປັນຕົວກອງ notch ສໍາລັບຄວາມຖີ່ຂອງສັນຍານ, ເຮັດໃຫ້ມັນສາມາດ decoupled ປະສິດທິພາບ.ຢູ່ທີ່ 868 MHz, 33 p F capacitor ເປັນທາງເລືອກທີ່ເຫມາະສົມ.ນອກເຫນືອໄປຈາກ RF decoupled ຕົວເກັບປະຈຸມູນຄ່າຂະຫນາດນ້ອຍ, capacitor ມູນຄ່າຂະຫນາດໃຫຍ່ຍັງຄວນຈະຖືກວາງໃສ່ສາຍໄຟຟ້າເພື່ອ decouple ຄວາມຖີ່ຕ່ໍາ, ສາມາດເລືອກ capacitor 2.2 μF ceramic ຫຼື 10μF tantalum.

ສາຍໄຟດາວເປັນເຕັກນິກທີ່ຮູ້ຈັກກັນດີໃນການອອກແບບວົງຈອນອະນາລັອກ.ສາຍໄຟດາວ - ແຕ່ລະໂມດູນຢູ່ໃນກະດານມີສາຍໄຟຟ້າຂອງຕົນເອງຈາກຈຸດໄຟຟ້າທົ່ວໄປ.ໃນກໍລະນີນີ້, ສາຍໄຟດາວຫມາຍຄວາມວ່າພາກສ່ວນດິຈິຕອນແລະ RF ຂອງວົງຈອນຄວນຈະມີສາຍໄຟຟ້າຂອງຕົນເອງ, ແລະສາຍໄຟເຫຼົ່ານີ້ຄວນຈະຖືກຕັດແຍກແຍກຕ່າງຫາກຢູ່ໃກ້ກັບ IC.ນີ້ແມ່ນການແຍກອອກຈາກຕົວເລກ

ວິທີການທີ່ມີປະສິດທິພາບສໍາລັບການສະຫນອງສຽງບາງສ່ວນແລະພະລັງງານຈາກສ່ວນ RF.ຖ້າໂມດູນທີ່ມີສິ່ງລົບກວນຮ້າຍແຮງຖືກວາງຢູ່ໃນກະດານດຽວກັນ, ຕົວ inductor (ລູກປັດແມ່ເຫຼັກ) ຫຼືຄວາມຕ້ານທານຂະຫນາດນ້ອຍ (10 Ω) ສາມາດເຊື່ອມຕໍ່ເປັນຊຸດລະຫວ່າງສາຍໄຟແລະໂມດູນ, ແລະຕົວເກັບປະຈຸ tantalum ຢ່າງຫນ້ອຍ 10 μF. ຕ້ອງຖືກໃຊ້ເປັນຕົວແຍກການສະໜອງພະລັງງານຂອງໂມດູນເຫຼົ່ານີ້.ໂມດູນດັ່ງກ່າວແມ່ນໄດເວີ RS 232 ຫຼືຕົວຄວບຄຸມການສະຫນອງພະລັງງານສະຫຼັບ.

ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການລົບກວນຈາກໂມດູນສິ່ງລົບກວນແລະສ່ວນການປຽບທຽບທີ່ອ້ອມຮອບ, ຮູບແບບຂອງແຕ່ລະໂມດູນວົງຈອນຢູ່ໃນກະດານແມ່ນມີຄວາມສໍາຄັນ.ໂມດູນທີ່ລະອຽດອ່ອນ (ຊິ້ນສ່ວນ RF ແລະເສົາອາກາດ) ຄວນຖືກເກັບໄວ້ຢູ່ຫ່າງຈາກໂມດູນທີ່ມີສຽງດັງ (ໄມໂຄຄອນໂທຣເລີ ແລະໄດເວີ RS 232) ເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການລົບກວນ.ດັ່ງທີ່ໄດ້ກ່າວມາຂ້າງເທິງ, ສັນຍານ RF ສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດການແຊກແຊງກັບໂມດູນວົງຈອນອະນາລັອກທີ່ລະອຽດອ່ອນອື່ນໆເຊັ່ນ ADCs ເມື່ອພວກມັນຖືກສົ່ງ.ບັນຫາສ່ວນໃຫຍ່ເກີດຂື້ນໃນແຖບປະຕິບັດງານຕ່ໍາ (ເຊັ່ນ: 27 MHz) ເຊັ່ນດຽວກັນກັບລະດັບຜົນຜະລິດພະລັງງານສູງ.ມັນ​ເປັນ​ການ​ປະ​ຕິ​ບັດ​ການ​ອອກ​ແບບ​ທີ່​ດີ​ທີ່​ຈະ decouple ຈຸດ​ລະ​ອຽດ​ອ່ອນ​ທີ່​ມີ RF decoupling capacitor (100p F​) ເຊື່ອມ​ຕໍ່​ກັບ​ດິນ​.

ຖ້າທ່ານກໍາລັງໃຊ້ສາຍເພື່ອເຊື່ອມຕໍ່ກະດານ RF ກັບວົງຈອນດິຈິຕອນພາຍນອກ, ໃຫ້ໃຊ້ສາຍຄູ່ບິດ.ສາຍສັນຍານແຕ່ລະອັນຕ້ອງຖືກບິດດ້ວຍສາຍ GND (DIN/ GND, DOUT/ GND, CS/ GND, PWR _ UP/ GND).ຢ່າລືມເຊື່ອມຕໍ່ແຜງວົງຈອນ RF ແລະແຜ່ນວົງຈອນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກດິຈິຕອນດ້ວຍສາຍ GND ຂອງສາຍຄູ່ບິດ, ແລະຄວາມຍາວຂອງສາຍຄວນສັ້ນເທົ່າທີ່ເປັນໄປໄດ້.ສາຍໄຟທີ່ໃຫ້ພະລັງງານກັບກະດານ RF ຍັງຕ້ອງບິດດ້ວຍ GND (VDD/ GND).

图片 2