ວິທີການວາງທັງວົງຈອນ RF ແລະວົງຈອນດິຈິຕອນໃນກະດານ PCB?

ຖ້າວົງຈອນອະນາລັອກ (RF) ແລະວົງຈອນດິຈິຕອລ (ໄມໂຄຄອນໂທລເລີ) ເຮັດວຽກດີເປັນແຕ່ລະບຸກຄົນ, ແຕ່ເມື່ອທ່ານເອົາສອງອັນໃສ່ໃນກະດານວົງຈອນດຽວກັນ ແລະໃຊ້ການສະຫນອງພະລັງງານດຽວກັນເພື່ອເຮັດວຽກຮ່ວມກັນ, ລະບົບທັງຫມົດແມ່ນເບິ່ງຄືວ່າບໍ່ຫມັ້ນຄົງ. ນີ້ແມ່ນສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຍ້ອນວ່າສັນຍານດິຈິຕອນເລື້ອຍໆ swings ລະຫວ່າງຫນ້າດິນແລະການສະຫນອງພະລັງງານໃນທາງບວກ (ຂະຫນາດ 3 V), ແລະໄລຍະເວລາໂດຍສະເພາະແມ່ນສັ້ນ, ມັກຈະເປັນລະດັບ ns. ເນື່ອງຈາກຄວາມກວ້າງຂວາງຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະເວລາສະຫຼັບຂະຫນາດນ້ອຍ, 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 ອາດຈະກະຕຸ້ນຕົນເອງໃນ 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. ຈະຕ້ອງໃຊ້ເປັນການແຍກການສະຫນອງພະລັງງານຂອງໂມດູນເຫຼົ່ານີ້. ໂມດູນດັ່ງກ່າວແມ່ນໄດເວີ RS 232 ຫຼືຕົວຄວບຄຸມການສະຫນອງພະລັງງານສະຫຼັບ.

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