Als het analoge circuit (RF) en het digitale circuit (microcontroller) afzonderlijk goed werken, maar zodra je de twee op dezelfde printplaat plaatst en dezelfde voeding gebruikt om samen te werken, is het hele systeem waarschijnlijk instabiel.Dit komt vooral doordat het digitale signaal vaak tussen de aarde en de positieve voeding (grootte 3 V) zwaait, en de periode bijzonder kort is, vaak op ns-niveau.Door de grote amplitude en de kleine schakeltijd bevatten deze digitale signalen een groot aantal hoogfrequente componenten die onafhankelijk zijn van de schakelfrequentie.In het analoge deel is het signaal van de antenne-afstemlus naar het ontvangende deel van het draadloze apparaat doorgaans minder dan 1 μV.
Onvoldoende isolatie van gevoelige lijnen en signaallijnen met ruis is een veel voorkomend probleem.Zoals hierboven vermeld, hebben digitale signalen een hoge swing en bevatten ze een groot aantal hoogfrequente harmonischen.Als de digitale signaalbedrading op de printplaat grenst aan gevoelige analoge signalen, kunnen hoogfrequente harmonischen langs worden gekoppeld.De gevoelige knooppunten van RF-apparaten zijn meestal het lusfiltercircuit van de fasevergrendelde lus (PLL), de externe spanningsgestuurde oscillator (VCO), het kristalreferentiesignaal en de antenne-aansluiting, en deze delen van het circuit moeten worden behandeld met speciale zorg.
Omdat het ingangs-/uitgangssignaal een schommeling van enkele V heeft, zijn digitale circuits over het algemeen acceptabel voor voedingruis (minder dan 50 mV).Analoge circuits zijn gevoelig voor voedingruis, vooral voor braamspanningen en andere hoogfrequente harmonischen.Daarom moet de routering van de voedingskabels op de printplaat met RF (of andere analoge) circuits voorzichtiger zijn dan de bedrading op de gewone digitale printplaat, en automatische routering moet worden vermeden.Er moet ook worden opgemerkt dat een microcontroller (of een ander digitaal circuit) gedurende een korte periode tijdens elke interne klokcyclus plotseling het grootste deel van de stroom zal opzuigen, als gevolg van het CMOS-procesontwerp van moderne microcontrollers.
De RF-printplaat moet altijd een aardlijnlaag hebben die is aangesloten op de negatieve elektrode van de voeding, wat vreemde verschijnselen kan veroorzaken als er niet op de juiste manier mee wordt omgegaan.Dit kan voor een ontwerper van digitale circuits moeilijk te begrijpen zijn, omdat de meeste digitale circuits zelfs zonder de aardingslaag goed functioneren.In de RF-band gedraagt zelfs een korte draad zich als een inductor.Ruwweg berekend bedraagt de inductantie per mm lengte ongeveer 1 nH, en de inductieve reactantie van een 10 mm PCB-lijn bij 434 MHz ongeveer 27 Ω.Als de aardlijnlaag niet wordt gebruikt, zullen de meeste aardlijnen langer zijn en garandeert het circuit de ontwerpeigenschappen niet.
Dit wordt vaak over het hoofd gezien in circuits die de radiofrequentie en andere onderdelen bevatten.Naast het RF-gedeelte bevinden zich meestal nog andere analoge circuits op het bord.Veel microcontrollers hebben bijvoorbeeld ingebouwde analoog-naar-digitaal-omzetters (ADC's) om zowel analoge ingangen als de batterijspanning of andere parameters te meten.Als de antenne van de RF-zender zich vlakbij (of op) deze printplaat bevindt, kan het uitgezonden hoogfrequente signaal de analoge ingang van de ADC bereiken.Vergeet niet dat elke circuitlijn RF-signalen kan verzenden of ontvangen, net als een antenne.Als de ADC-ingang niet correct wordt verwerkt, kan het RF-signaal zichzelf exciteren in de ESD-diode-ingang naar de ADC, waardoor ADC-afwijkingen ontstaan.
Alle verbindingen met de grondlaag moeten zo kort mogelijk zijn en het doorvoergat in de grond moet worden geplaatst (of zeer dicht bij) de pad van het onderdeel.Zorg ervoor dat twee aardsignalen nooit een doorgaand aardgat delen. Dit kan overspraak tussen de twee pads veroorzaken vanwege de verbindingsimpedantie van het doorgaande gat.De ontkoppelcondensator moet zo dicht mogelijk bij de pin worden geplaatst en op elke pin die moet worden ontkoppeld, moet condensatorontkoppeling worden gebruikt.Door gebruik te maken van keramische condensatoren van hoge kwaliteit is het diëlektrische type "NPO", "X7R" werkt ook goed in de meeste toepassingen.De ideale waarde van de geselecteerde capaciteit moet zodanig zijn dat de serieresonantie ervan gelijk is aan de signaalfrequentie.
Bij 434 MHz zal de SMD-gemonteerde 100 pF-condensator bijvoorbeeld goed werken, bij deze frequentie is de capacitieve reactantie van de condensator ongeveer 4 Ω, en de inductieve reactantie van het gat ligt in hetzelfde bereik.De condensator en het gat in serie vormen een notch-filter voor de signaalfrequentie, waardoor deze effectief kan worden ontkoppeld.Bij 868 MHz zijn 33 pF-condensatoren een ideale keuze.Naast de RF-ontkoppelde condensator met kleine waarde, moet er ook een condensator met grote waarde op de voedingslijn worden geplaatst om de lage frequentie te ontkoppelen. U kunt kiezen voor een keramische condensator van 2,2 μF of een tantaalcondensator van 10 μF.
Sterbedrading is een bekende techniek bij het ontwerpen van analoge schakelingen.Sterbedrading - Elke module op het bord heeft zijn eigen voedingslijn vanaf het gemeenschappelijke voedingspunt.In dit geval betekent de sterbedrading dat de digitale en RF-delen van het circuit hun eigen stroomlijnen moeten hebben, en dat deze stroomlijnen afzonderlijk moeten worden ontkoppeld nabij het IC.Dit is een scheiding van de cijfers
Een effectieve methode voor gedeeltelijke en voedingsruis uit het RF-gedeelte.Als de modules met ernstige ruis op hetzelfde bord worden geplaatst, kan de inductor (magneetkraal) of de kleine weerstandsweerstand (10 Ω) in serie worden aangesloten tussen de voedingslijn en de module, en de tantaalcondensator van minimaal 10 μF moet worden gebruikt als voedingsontkoppeling van deze modules.Dergelijke modules zijn RS 232-drivers of schakelende voedingsregelaars.
Om de interferentie van de ruismodule en het omliggende analoge deel te verminderen, is de lay-out van elke circuitmodule op het bord belangrijk.Gevoelige modules (RF-onderdelen en antennes) moeten altijd uit de buurt worden gehouden van luidruchtige modules (microcontrollers en RS 232-drivers) om interferentie te voorkomen.Zoals hierboven vermeld, kunnen RF-signalen interferentie veroorzaken met andere gevoelige analoge circuitmodules, zoals ADC's, wanneer ze worden verzonden.De meeste problemen doen zich voor in lagere bedrijfsbanden (zoals 27 MHz) en bij hoge uitgangsvermogensniveaus.Het is een goede ontwerppraktijk om gevoelige punten te ontkoppelen met een RF-ontkoppelcondensator (100p F) die op aarde is aangesloten.
Als u kabels gebruikt om de RF-kaart op een extern digitaal circuit aan te sluiten, gebruik dan twisted-pair-kabels.Elke signaalkabel moet worden gekoppeld aan de GND-kabel (DIN/GND, DOUT/GND, CS/GND, PWR _ UP/GND).Vergeet niet om de RF-printplaat en de digitale applicatieprintplaat aan te sluiten met de GND-kabel van de twisted-pair-kabel, en de kabellengte moet zo kort mogelijk zijn.De bedrading die de RF-kaart van stroom voorziet, moet ook met GND (VDD/GND) zijn getwist.
