Jeśli obwód analogowy (RF) i obwód cyfrowy (mikrokontroler) działają dobrze osobno, ale gdy umieścisz je na tej samej płytce drukowanej i użyjesz tego samego zasilacza do współpracy, cały system prawdopodobnie będzie niestabilny.Dzieje się tak głównie dlatego, że sygnał cyfrowy często waha się między masą a dodatnim zasilaniem (rozmiar 3 V), a okres jest szczególnie krótki, często na poziomie ns.Ze względu na dużą amplitudę i mały czas przełączania te sygnały cyfrowe zawierają dużą liczbę składowych o wysokiej częstotliwości, które są niezależne od częstotliwości przełączania.W części analogowej sygnał z pętli strojenia anteny do części odbiorczej urządzenia bezprzewodowego jest zwykle mniejszy niż 1 μV.
Częstym problemem jest niewystarczająca izolacja wrażliwych linii i zaszumionych linii sygnałowych.Jak wspomniano powyżej, sygnały cyfrowe charakteryzują się dużą zmiennością i zawierają dużą liczbę harmonicznych o wysokiej częstotliwości.Jeśli okablowanie sygnałów cyfrowych na płytce drukowanej sąsiaduje z wrażliwymi sygnałami analogowymi, mogą przedostawać się harmoniczne o wysokiej częstotliwości.Wrażliwymi węzłami urządzeń RF są zwykle obwód filtra pętli pętli synchronizacji fazowej (PLL), cewka zewnętrznego oscylatora sterowanego napięciem (VCO), kryształowy sygnał odniesienia i zacisk anteny. Te części obwodu należy traktować ze szczególną ostrożnością.
Ponieważ sygnał wejściowy/wyjściowy charakteryzuje się wahaniami o kilka V, obwody cyfrowe są ogólnie akceptowalne w przypadku szumów zasilania (mniejszych niż 50 mV).Obwody analogowe są wrażliwe na zakłócenia zasilania, szczególnie na napięcia zadziorowe i inne harmoniczne o wysokiej częstotliwości.Dlatego też prowadzenie linii zasilania na płytce drukowanej zawierającej obwody RF (lub inne obwody analogowe) musi być ostrożniejsze niż okablowanie na zwykłej płytce drukowanej i należy unikać automatycznego trasowania.Należy również zauważyć, że mikrokontroler (lub inny obwód cyfrowy) nagle będzie pobierał większość prądu przez krótki okres czasu podczas każdego cyklu zegara wewnętrznego, ze względu na konstrukcję procesu CMOS nowoczesnych mikrokontrolerów.
Płytka drukowana RF powinna zawsze mieć warstwę uziemienia podłączoną do elektrody ujemnej zasilacza, co może powodować dziwne zjawiska, jeśli nie będzie się z nią właściwie obchodzić.Może to być trudne do zrozumienia dla projektanta obwodów cyfrowych, ponieważ większość obwodów cyfrowych działa dobrze nawet bez warstwy uziemiającej.W paśmie RF nawet krótki przewód działa jak cewka indukcyjna.Z grubsza obliczona indukcyjność na mm długości wynosi około 1 nH, a reaktancja indukcyjna 10 mm linii PCB przy 434 MHz wynosi około 27 Ω.Jeśli warstwa linii uziemiającej nie jest używana, większość linii uziemiających będzie dłuższa, a obwód nie będzie gwarantował właściwości projektowych.
Jest to często pomijane w obwodach zawierających częstotliwość radiową i inne części.Oprócz części RF na płycie znajdują się zwykle inne obwody analogowe.Na przykład wiele mikrokontrolerów ma wbudowane przetworniki analogowo-cyfrowe (ADC) do pomiaru wejść analogowych, a także napięcia akumulatora lub innych parametrów.Jeśli antena nadajnika RF znajduje się w pobliżu (lub na) tej płytce drukowanej, emitowany sygnał o wysokiej częstotliwości może dotrzeć do wejścia analogowego przetwornika ADC.Nie zapominaj, że każda linia obwodu może wysyłać i odbierać sygnały RF, podobnie jak antena.Jeśli wejście ADC nie jest prawidłowo przetworzone, sygnał RF może samowzbudzić się na wejściu diody ESD do ADC, powodując odchylenie ADC.
Wszystkie połączenia z warstwą gruntu muszą być jak najkrótsze, a otwór przelotowy w masie powinien znajdować się (lub bardzo blisko) podkładki elementu.Nigdy nie pozwalaj, aby dwa sygnały uziemienia dzieliły otwór przelotowy z uziemieniem, ponieważ może to spowodować przesłuch między dwoma podkładkami ze względu na impedancję połączenia z otworem przelotowym.Kondensator odsprzęgający powinien być umieszczony jak najbliżej pinu, a kondensator odsprzęgający powinien być zastosowany na każdym pinie, który ma zostać odsprzęgnięty.Wykorzystując wysokiej jakości kondensatory ceramiczne, typ dielektryka to „NPO”, „X7R” również dobrze sprawdza się w większości zastosowań.Idealna wartość wybranej pojemności powinna być taka, aby jej rezonans szeregowy był równy częstotliwości sygnału.
Np. przy 434 MHz kondensator 100 pF zamontowany na SMD będzie dobrze działał, przy tej częstotliwości reaktancja pojemnościowa kondensatora wynosi około 4 Ω, a reaktancja indukcyjna otworu mieści się w tym samym zakresie.Kondensator i otwór połączone szeregowo tworzą filtr wycinający częstotliwość sygnału, umożliwiając jego skuteczne odsprzęgnięcie.Przy częstotliwości 868 MHz idealnym wyborem są kondensatory 33 p F.Oprócz kondensatora o małej wartości oddzielonego RF, na linii zasilającej należy umieścić również kondensator o dużej wartości, aby oddzielić niską częstotliwość. Można wybrać kondensator ceramiczny 2,2 μF lub kondensator tantalowy 10 μF.
Okablowanie w gwiazdę jest dobrze znaną techniką projektowania obwodów analogowych.Okablowanie w gwiazdę – każdy moduł na płytce ma własną linię zasilającą ze wspólnego punktu zasilania.W tym przypadku okablowanie w gwiazdę oznacza, że części cyfrowe i RF obwodu powinny mieć własne linie zasilające, które powinny być oddzielnie oddzielone w pobliżu układu scalonego.To jest oddzielenie od liczb
Skuteczna metoda częściowego szumu i szumu zasilania z części RF.Jeśli moduły generujące duże zakłócenia zostaną umieszczone na tej samej płytce, cewkę indukcyjną (koralik magnetyczny) lub rezystor o małej rezystancji (10 Ω) można połączyć szeregowo pomiędzy linią zasilającą a modułem oraz kondensator tantalowy o pojemności co najmniej 10 μF należy stosować jako odsprzęganie zasilania tych modułów.Takimi modułami są sterowniki RS 232 lub regulatory zasilacza impulsowego.
Aby zredukować zakłócenia pochodzące z modułu szumowego i otaczającej go części analogowej, ważne jest rozmieszczenie każdego modułu obwodu na płytce.Wrażliwe moduły (części RF i anteny) należy zawsze trzymać z dala od zakłócających modułów (mikrokontrolerów i sterowników RS 232), aby uniknąć zakłóceń.Jak wspomniano powyżej, sygnały RF mogą podczas wysyłania powodować zakłócenia w innych wrażliwych modułach obwodów analogowych, takich jak przetworniki ADC.Większość problemów występuje w niższych pasmach roboczych (takich jak 27 MHz) oraz przy wysokich poziomach mocy wyjściowej.Dobrą praktyką projektową jest odsprzęganie wrażliwych punktów za pomocą kondensatora odsprzęgającego RF (100p F) podłączonego do masy.
Jeśli używasz kabli do podłączenia karty RF do zewnętrznego obwodu cyfrowego, użyj skrętki komputerowej.Każdy kabel sygnałowy musi być złączony z kablem GND (DIN/GND, DOUT/GND, CS/GND, PWR_UP/GND).Pamiętaj, aby połączyć płytkę drukowaną RF i płytkę drukowaną aplikacji cyfrowej za pomocą kabla GND skrętki komputerowej, a długość kabla powinna być jak najkrótsza.Okablowanie zasilające płytkę RF również musi być skręcone z GND (VDD/GND).
