പിസിബി ബോർഡിൽ RF സർക്യൂട്ടും ഡിജിറ്റൽ സർക്യൂട്ടും എങ്ങനെ സ്ഥാപിക്കാം?

അനലോഗ് സർക്യൂട്ടും (RF) ഡിജിറ്റൽ സർക്യൂട്ടും (മൈക്രോകൺട്രോളർ) വ്യക്തിഗതമായി നന്നായി പ്രവർത്തിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിൽ, നിങ്ങൾ രണ്ടും ഒരേ സർക്യൂട്ട് ബോർഡിൽ വയ്ക്കുകയും ഒരേ പവർ സപ്ലൈ ഉപയോഗിച്ച് ഒരുമിച്ച് പ്രവർത്തിക്കുകയും ചെയ്താൽ, മുഴുവൻ സിസ്റ്റവും അസ്ഥിരമാകാൻ സാധ്യതയുണ്ട്. ഭൂമിക്കും പോസിറ്റീവ് പവർ സപ്ലൈക്കും ഇടയിൽ ഡിജിറ്റൽ സിഗ്നൽ ഇടയ്ക്കിടെ മാറുന്നതിനാലാണിത് (വലുപ്പം 3 V), കാലയളവ് വളരെ ചെറുതാണ്, പലപ്പോഴും ns ലെവലാണ്. വലിയ ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡും ചെറിയ സ്വിച്ചിംഗ് സമയവും കാരണം, ഈ ഡിജിറ്റൽ സിഗ്നലുകളിൽ സ്വിച്ചിംഗ് ഫ്രീക്വൻസിയിൽ നിന്ന് സ്വതന്ത്രമായ ധാരാളം ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി ഘടകങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. അനലോഗ് ഭാഗത്ത്, ആൻ്റിന ട്യൂണിംഗ് ലൂപ്പിൽ നിന്ന് വയർലെസ് ഉപകരണത്തിൻ്റെ സ്വീകരിക്കുന്ന ഭാഗത്തേക്കുള്ള സിഗ്നൽ പൊതുവെ 1μV-യിൽ കുറവാണ്.

സെൻസിറ്റീവ് ലൈനുകളുടെയും ശബ്ദമയമായ സിഗ്നൽ ലൈനുകളുടെയും അപര്യാപ്തമായ ഒറ്റപ്പെടൽ ഒരു പതിവ് പ്രശ്നമാണ്. മുകളിൽ സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, ഡിജിറ്റൽ സിഗ്നലുകൾക്ക് ഉയർന്ന സ്വിംഗ് ഉണ്ട് കൂടാതെ ധാരാളം ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി ഹാർമോണിക്സ് അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. പിസിബിയിലെ ഡിജിറ്റൽ സിഗ്നൽ വയറിംഗ് സെൻസിറ്റീവ് അനലോഗ് സിഗ്നലുകളോട് ചേർന്നാണെങ്കിൽ, ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി ഹാർമോണിക്സ് കപ്പിൾഡ് കഴിഞ്ഞേക്കാം. RF ഉപകരണങ്ങളുടെ സെൻസിറ്റീവ് നോഡുകൾ സാധാരണയായി ഫേസ്-ലോക്ക്ഡ് ലൂപ്പിൻ്റെ (PLL) ലൂപ്പ് ഫിൽട്ടർ സർക്യൂട്ട്, ബാഹ്യ വോൾട്ടേജ് നിയന്ത്രിത ഓസിലേറ്റർ (VCO) ഇൻഡക്‌ടർ, ക്രിസ്റ്റൽ റഫറൻസ് സിഗ്നൽ, ആൻ്റിന ടെർമിനൽ എന്നിവയാണ്, സർക്യൂട്ടിൻ്റെ ഈ ഭാഗങ്ങൾ കൈകാര്യം ചെയ്യണം. പ്രത്യേക ശ്രദ്ധയോടെ.

ഇൻപുട്ട്/ഔട്ട്പുട്ട് സിഗ്നലിന് നിരവധി V യുടെ സ്വിംഗ് ഉള്ളതിനാൽ, വൈദ്യുതി വിതരണ ശബ്ദത്തിന് (50 mV-ൽ താഴെ) ഡിജിറ്റൽ സർക്യൂട്ടുകൾ പൊതുവെ സ്വീകാര്യമാണ്. അനലോഗ് സർക്യൂട്ടുകൾ വൈദ്യുതി വിതരണ ശബ്‌ദത്തോട്, പ്രത്യേകിച്ച് ബർ വോൾട്ടേജുകളിലേക്കും മറ്റ് ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി ഹാർമോണിക്‌സുകളിലേക്കും സെൻസിറ്റീവ് ആണ്. അതിനാൽ, ആർഎഫ് (അല്ലെങ്കിൽ മറ്റ് അനലോഗ്) സർക്യൂട്ടുകൾ അടങ്ങിയ പിസിബി ബോർഡിലെ പവർ ലൈൻ റൂട്ടിംഗ് സാധാരണ ഡിജിറ്റൽ സർക്യൂട്ട് ബോർഡിലെ വയറിംഗിനെക്കാൾ കൂടുതൽ ശ്രദ്ധാലുവായിരിക്കണം, കൂടാതെ ഓട്ടോമാറ്റിക് റൂട്ടിംഗ് ഒഴിവാക്കണം. ആധുനിക മൈക്രോകൺട്രോളറുകളുടെ CMOS പ്രോസസ് ഡിസൈൻ കാരണം, ഓരോ ആന്തരിക ക്ലോക്ക് സൈക്കിളിലും ഒരു മൈക്രോകൺട്രോളർ (അല്ലെങ്കിൽ മറ്റ് ഡിജിറ്റൽ സർക്യൂട്ട്) ഒരു ചെറിയ സമയത്തേക്ക് കറണ്ടിൻ്റെ ഭൂരിഭാഗവും പെട്ടെന്ന് വലിച്ചെടുക്കും എന്നതും ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്.

RF സർക്യൂട്ട് ബോർഡിന് എല്ലായ്പ്പോഴും വൈദ്യുതി വിതരണത്തിൻ്റെ നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഒരു ഗ്രൗണ്ട് ലൈൻ ലെയർ ഉണ്ടായിരിക്കണം, അത് ശരിയായി കൈകാര്യം ചെയ്തില്ലെങ്കിൽ ചില വിചിത്രമായ പ്രതിഭാസങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കിയേക്കാം. ഒരു ഡിജിറ്റൽ സർക്യൂട്ട് ഡിസൈനർക്ക് ഇത് മനസ്സിലാക്കാൻ ബുദ്ധിമുട്ടായിരിക്കാം, കാരണം ഭൂരിഭാഗം ഡിജിറ്റൽ സർക്യൂട്ടുകളും ഗ്രൗണ്ടിംഗ് ലെയർ ഇല്ലാതെ പോലും നന്നായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. RF ബാൻഡിൽ, ഒരു ചെറിയ വയർ പോലും ഒരു ഇൻഡക്റ്റർ പോലെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഏകദേശം കണക്കാക്കിയാൽ, ഒരു മില്ലിമീറ്റർ നീളത്തിൻ്റെ ഇൻഡക്‌ടൻസ് ഏകദേശം 1 nH ആണ്, 434 MHz-ൽ 10 mm PCB ലൈനിൻ്റെ ഇൻഡക്റ്റീവ് റിയാക്‌ടൻസ് ഏകദേശം 27 Ω ആണ്. ഗ്രൗണ്ട് ലൈൻ ലെയർ ഉപയോഗിക്കുന്നില്ലെങ്കിൽ, ഭൂരിഭാഗം ഗ്രൗണ്ട് ലൈനുകളും ദൈർഘ്യമേറിയതായിരിക്കും, കൂടാതെ സർക്യൂട്ട് ഡിസൈൻ സവിശേഷതകൾക്ക് ഉറപ്പുനൽകുന്നില്ല.

റേഡിയോ ഫ്രീക്വൻസിയും മറ്റ് ഭാഗങ്ങളും ഉൾക്കൊള്ളുന്ന സർക്യൂട്ടുകളിൽ ഇത് പലപ്പോഴും അവഗണിക്കപ്പെടുന്നു. RF ഭാഗം കൂടാതെ, സാധാരണയായി ബോർഡിൽ മറ്റ് അനലോഗ് സർക്യൂട്ടുകൾ ഉണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന്, അനലോഗ് ഇൻപുട്ടുകളും ബാറ്ററി വോൾട്ടേജും മറ്റ് പാരാമീറ്ററുകളും അളക്കാൻ അനലോഗ്-ടു-ഡിജിറ്റൽ കൺവെർട്ടറുകൾ (എഡിസി) പല മൈക്രോകൺട്രോളറുകൾക്കും ബിൽറ്റ്-ഇൻ ഉണ്ട്. ആർഎഫ് ട്രാൻസ്മിറ്ററിൻ്റെ ആൻ്റിന ഈ പിസിബിക്ക് സമീപം (അല്ലെങ്കിൽ ഓൺ) ആണെങ്കിൽ, എമിറ്റഡ് ഹൈ-ഫ്രീക്വൻസി സിഗ്നൽ എഡിസിയുടെ അനലോഗ് ഇൻപുട്ടിൽ എത്തിയേക്കാം. ഏതൊരു സർക്യൂട്ട് ലൈനിനും ഒരു ആൻ്റിന പോലെ RF സിഗ്നലുകൾ അയയ്ക്കാനോ സ്വീകരിക്കാനോ കഴിയുമെന്ന കാര്യം മറക്കരുത്. ADC ഇൻപുട്ട് ശരിയായി പ്രോസസ്സ് ചെയ്തില്ലെങ്കിൽ, ADC-യിലേക്കുള്ള ESD ഡയോഡ് ഇൻപുട്ടിൽ RF സിഗ്നൽ സ്വയം-എക്സൈറ്റ് ചെയ്തേക്കാം, ഇത് ADC വ്യതിയാനത്തിന് കാരണമാകുന്നു.

ചിത്രം 1

ഗ്രൗണ്ട് ലെയറിലേക്കുള്ള എല്ലാ കണക്ഷനുകളും കഴിയുന്നത്ര ചെറുതായിരിക്കണം, കൂടാതെ ഗ്രൗണ്ട് ത്രൂ-ഹോൾ ഘടകത്തിൻ്റെ പാഡിന് (അല്ലെങ്കിൽ വളരെ അടുത്ത്) സ്ഥാപിക്കണം. ഗ്രൗണ്ട് ത്രൂ-ഹോൾ പങ്കിടാൻ രണ്ട് ഗ്രൗണ്ട് സിഗ്നലുകളെ ഒരിക്കലും അനുവദിക്കരുത്, ഇത് ത്രൂ-ഹോൾ കണക്ഷൻ ഇംപെഡൻസ് കാരണം രണ്ട് പാഡുകൾക്കിടയിൽ ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്ക് ഉണ്ടാക്കും. ഡീകൂപ്പിംഗ് കപ്പാസിറ്റർ പിന്നിനോട് കഴിയുന്നത്ര അടുത്ത് വയ്ക്കണം, കൂടാതെ വിഘടിപ്പിക്കേണ്ട ഓരോ പിന്നിലും കപ്പാസിറ്റർ ഡീകൂപ്പിംഗ് ഉപയോഗിക്കണം. ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള സെറാമിക് കപ്പാസിറ്ററുകൾ ഉപയോഗിച്ച്, വൈദ്യുത തരം "NPO", "X7R" എന്നിവയും മിക്ക ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും നന്നായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. തിരഞ്ഞെടുത്ത കപ്പാസിറ്റൻസിൻ്റെ അനുയോജ്യമായ മൂല്യം അതിൻ്റെ പരമ്പര അനുരണനം സിഗ്നൽ ആവൃത്തിക്ക് തുല്യമായിരിക്കണം.

ഉദാഹരണത്തിന്, 434 MHz-ൽ, SMD-മൌണ്ട് ചെയ്ത 100 pF കപ്പാസിറ്റർ നന്നായി പ്രവർത്തിക്കും, ഈ ആവൃത്തിയിൽ, കപ്പാസിറ്ററിൻ്റെ കപ്പാസിറ്റീവ് പ്രതിപ്രവർത്തനം ഏകദേശം 4 Ω ആണ്, കൂടാതെ ദ്വാരത്തിൻ്റെ ഇൻഡക്റ്റീവ് റിയാക്‌ടൻസ് അതേ ശ്രേണിയിലാണ്. സീരീസിലെ കപ്പാസിറ്ററും ദ്വാരവും സിഗ്നൽ ഫ്രീക്വൻസിക്ക് ഒരു നോച്ച് ഫിൽട്ടർ ഉണ്ടാക്കുന്നു, ഇത് ഫലപ്രദമായി വേർപെടുത്താൻ അനുവദിക്കുന്നു. 868 മെഗാഹെർട്‌സിൽ, 33 പി എഫ് കപ്പാസിറ്ററുകൾ അനുയോജ്യമായ തിരഞ്ഞെടുപ്പാണ്. RF വിഘടിപ്പിച്ച ചെറിയ മൂല്യമുള്ള കപ്പാസിറ്ററിന് പുറമേ, കുറഞ്ഞ ആവൃത്തിയെ വേർപെടുത്താൻ വൈദ്യുതി ലൈനിൽ ഒരു വലിയ മൂല്യമുള്ള കപ്പാസിറ്ററും സ്ഥാപിക്കണം, 2.2 μF സെറാമിക് അല്ലെങ്കിൽ 10μF ടാൻ്റലം കപ്പാസിറ്റർ തിരഞ്ഞെടുക്കാം.

അനലോഗ് സർക്യൂട്ട് ഡിസൈനിലെ അറിയപ്പെടുന്ന ഒരു സാങ്കേതികതയാണ് സ്റ്റാർ വയറിംഗ്. സ്റ്റാർ വയറിംഗ് - ബോർഡിലെ ഓരോ മൊഡ്യൂളിനും സാധാരണ പവർ സപ്ലൈ പവർ പോയിൻ്റിൽ നിന്ന് സ്വന്തം പവർ ലൈൻ ഉണ്ട്. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, സ്റ്റാർ വയറിംഗ് അർത്ഥമാക്കുന്നത് സർക്യൂട്ടിൻ്റെ ഡിജിറ്റൽ, ആർഎഫ് ഭാഗങ്ങൾക്ക് അവരുടേതായ വൈദ്യുതി ലൈനുകൾ ഉണ്ടായിരിക്കണം, കൂടാതെ ഈ പവർ ലൈനുകൾ ഐസിക്ക് സമീപം പ്രത്യേകം വേർപെടുത്തണം. ഇത് അക്കങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള വേർതിരിവാണ്

RF ഭാഗത്ത് നിന്നുള്ള ഭാഗികവും വൈദ്യുതി വിതരണ ശബ്ദവും ഫലപ്രദമായ രീതി. ശക്തമായ ശബ്ദമുള്ള മൊഡ്യൂളുകൾ ഒരേ ബോർഡിൽ സ്ഥാപിച്ചിട്ടുണ്ടെങ്കിൽ, ഇൻഡക്‌ടർ (മാഗ്നറ്റിക് ബീഡ്) അല്ലെങ്കിൽ ചെറിയ പ്രതിരോധ പ്രതിരോധം (10 Ω) വൈദ്യുത ലൈനിനും മൊഡ്യൂളിനും ഇടയിൽ ശ്രേണിയിൽ ബന്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയും, കൂടാതെ കുറഞ്ഞത് 10 μF ൻ്റെ ടാൻ്റലം കപ്പാസിറ്ററും ഈ മൊഡ്യൂളുകളുടെ പവർ സപ്ലൈ ഡീകൂപ്പിംഗ് ആയി ഉപയോഗിക്കണം. അത്തരം മൊഡ്യൂളുകൾ RS 232 ഡ്രൈവറുകൾ അല്ലെങ്കിൽ സ്വിച്ചിംഗ് പവർ സപ്ലൈ റെഗുലേറ്ററുകളാണ്.

നോയ്‌സ് മൊഡ്യൂളിൽ നിന്നും ചുറ്റുമുള്ള അനലോഗ് ഭാഗത്തിൽ നിന്നുമുള്ള ഇടപെടൽ കുറയ്ക്കുന്നതിന്, ബോർഡിലെ ഓരോ സർക്യൂട്ട് മൊഡ്യൂളിൻ്റെയും ലേഔട്ട് പ്രധാനമാണ്. ഇടപെടൽ ഒഴിവാക്കാൻ സെൻസിറ്റീവ് മൊഡ്യൂളുകൾ (RF ഭാഗങ്ങളും ആൻ്റിനകളും) ശബ്ദമുള്ള മൊഡ്യൂളുകളിൽ നിന്ന് (മൈക്രോ കൺട്രോളറുകളും RS 232 ഡ്രൈവറുകളും) എപ്പോഴും അകറ്റി നിർത്തണം. മുകളിൽ സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, RF സിഗ്നലുകൾ അയയ്‌ക്കുമ്പോൾ ADC-കൾ പോലുള്ള മറ്റ് സെൻസിറ്റീവ് അനലോഗ് സർക്യൂട്ട് മൊഡ്യൂളുകൾക്ക് തടസ്സമുണ്ടാക്കാം. താഴ്ന്ന പ്രവർത്തന ബാൻഡുകളിലും (27 മെഗാഹെർട്സ് പോലുള്ളവ) ഉയർന്ന പവർ ഔട്ട്പുട്ട് ലെവലിലുമാണ് മിക്ക പ്രശ്നങ്ങളും ഉണ്ടാകുന്നത്. ഗ്രൗണ്ടുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഒരു RF ഡീകൂപ്ലിംഗ് കപ്പാസിറ്റർ (100p F) ഉപയോഗിച്ച് സെൻസിറ്റീവ് പോയിൻ്റുകൾ വിഘടിപ്പിക്കുന്നത് നല്ലൊരു ഡിസൈൻ പരിശീലനമാണ്.

ഒരു ബാഹ്യ ഡിജിറ്റൽ സർക്യൂട്ടിലേക്ക് RF ബോർഡിനെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് നിങ്ങൾ കേബിളുകൾ ഉപയോഗിക്കുകയാണെങ്കിൽ, വളച്ചൊടിച്ച ജോഡി കേബിളുകൾ ഉപയോഗിക്കുക. ഓരോ സിഗ്നൽ കേബിളും GND കേബിൾ (DIN/ GND, DOUT/ GND, CS/ GND, PWR _ UP/ GND) ഉപയോഗിച്ച് ഇരട്ടിയാക്കിയിരിക്കണം. RF സർക്യൂട്ട് ബോർഡും ഡിജിറ്റൽ ആപ്ലിക്കേഷൻ സർക്യൂട്ട് ബോർഡും ട്വിസ്റ്റഡ്-പെയർ കേബിളിൻ്റെ GND കേബിളുമായി ബന്ധിപ്പിക്കാൻ ഓർമ്മിക്കുക, കേബിളിൻ്റെ നീളം കഴിയുന്നത്ര ചെറുതായിരിക്കണം. RF ബോർഡിനെ പവർ ചെയ്യുന്ന വയറിംഗും GND (VDD/ GND) ഉപയോഗിച്ച് വളച്ചൊടിച്ചിരിക്കണം.

图片 2