Se o circuito analógico (RF) e o circuito digital (microcontrolador) funcionarem bem individualmente, mas depois de colocar os dois na mesma placa de circuito e usar a mesma fonte de alimentação para trabalharem juntos, todo o sistema provavelmente ficará instável. Isto ocorre principalmente porque o sinal digital oscila frequentemente entre o terra e a fonte de alimentação positiva (tamanho 3 V), e o período é particularmente curto, muitas vezes no nível ns. Devido à grande amplitude e ao pequeno tempo de comutação, estes sinais digitais contêm um grande número de componentes de alta frequência que são independentes da frequência de comutação. Na parte analógica, o sinal do circuito de sintonia da antena para a parte receptora do dispositivo sem fio é geralmente inferior a 1μV.
O isolamento inadequado de linhas sensíveis e linhas de sinal ruidosas é um problema frequente. Conforme mencionado acima, os sinais digitais têm uma grande oscilação e contêm um grande número de harmônicos de alta frequência. Se a fiação do sinal digital na PCB estiver adjacente a sinais analógicos sensíveis, harmônicos de alta frequência poderão ser acoplados. Os nós sensíveis dos dispositivos de RF são geralmente o circuito de filtro de loop do loop de bloqueio de fase (PLL), o indutor do oscilador controlado por tensão externa (VCO), o sinal de referência de cristal e o terminal da antena, e essas partes do circuito devem ser tratadas com cuidado especial.
Como o sinal de entrada/saída tem uma oscilação de vários V, os circuitos digitais são geralmente aceitáveis para ruído da fonte de alimentação (menos de 50 mV). Os circuitos analógicos são sensíveis ao ruído da fonte de alimentação, especialmente às tensões de rebarba e outros harmônicos de alta frequência. Portanto, o roteamento da linha de alimentação na placa PCB contendo circuitos RF (ou outros circuitos analógicos) deve ser mais cuidadoso do que a fiação na placa de circuito digital comum, e o roteamento automático deve ser evitado. Deve-se notar também que um microcontrolador (ou outro circuito digital) absorverá repentinamente a maior parte da corrente por um curto período de tempo durante cada ciclo de clock interno, devido ao design do processo CMOS dos microcontroladores modernos.
A placa de circuito de RF deve sempre ter uma camada de aterramento conectada ao eletrodo negativo da fonte de alimentação, o que pode produzir alguns fenômenos estranhos se não for manuseado corretamente. Isto pode ser difícil para um projetista de circuito digital entender, porque a maioria dos circuitos digitais funciona bem mesmo sem a camada de aterramento. Na banda de RF, mesmo um fio curto atua como um indutor. Calculada aproximadamente, a indutância por mm de comprimento é de cerca de 1 nH, e a reatância indutiva de uma linha PCB de 10 mm a 434 MHz é de cerca de 27 Ω. Se a camada de linha de aterramento não for usada, a maioria das linhas de aterramento será mais longa e o circuito não garantirá as características do projeto.
Isso geralmente é esquecido em circuitos que contêm radiofrequência e outras peças. Além da porção de RF, normalmente existem outros circuitos analógicos na placa. Por exemplo, muitos microcontroladores possuem conversores analógico-digitais (ADCs) integrados para medir entradas analógicas, bem como tensão da bateria ou outros parâmetros. Se a antena do transmissor de RF estiver localizada próxima (ou sobre) esta PCB, o sinal de alta frequência emitido poderá atingir a entrada analógica do ADC. Não esqueça que qualquer linha de circuito pode enviar ou receber sinais de RF como uma antena. Se a entrada do ADC não for processada corretamente, o sinal de RF pode se autoexcitar na entrada do diodo ESD para o ADC, causando desvio do ADC.
Todas as conexões com a camada de aterramento devem ser tão curtas quanto possível, e o orifício de passagem de aterramento deve ser colocado (ou muito próximo) da almofada do componente. Nunca permita que dois sinais de aterramento compartilhem um orifício de passagem de aterramento, o que pode causar diafonia entre os dois blocos devido à impedância da conexão do orifício de passagem. O capacitor de desacoplamento deve ser colocado o mais próximo possível do pino, e o desacoplamento do capacitor deve ser usado em cada pino que precisa ser desacoplado. Usando capacitores cerâmicos de alta qualidade, o tipo dielétrico é "NPO", "X7R" também funciona bem na maioria das aplicações. O valor ideal da capacitância selecionada deve ser tal que sua ressonância em série seja igual à frequência do sinal.
Por exemplo, em 434 MHz, o capacitor de 100 pF montado em SMD funcionará bem; nessa frequência, a reatância capacitiva do capacitor é de cerca de 4 Ω e a reatância indutiva do furo está na mesma faixa. O capacitor e o furo em série formam um filtro notch para a frequência do sinal, permitindo que ele seja efetivamente desacoplado. Em 868 MHz, os capacitores de 33 pF são a escolha ideal. Além do capacitor de pequeno valor desacoplado de RF, um capacitor de grande valor também deve ser colocado na linha de energia para desacoplar a baixa frequência, pode escolher um capacitor de cerâmica de 2,2 μF ou de tântalo de 10 μF.
A fiação em estrela é uma técnica bem conhecida no projeto de circuitos analógicos. Fiação em estrela - Cada módulo da placa possui sua própria linha de alimentação do ponto de alimentação comum da fonte de alimentação. Neste caso, a fiação em estrela significa que as partes digital e de RF do circuito devem ter suas próprias linhas de energia, e essas linhas de energia devem ser desacopladas separadamente perto do IC. Esta é uma separação dos números
Um método eficaz para ruído parcial e de fonte de alimentação da porção de RF. Se os módulos com ruído severo forem colocados na mesma placa, o indutor (esfera magnética) ou a pequena resistência (10 Ω) pode ser conectado em série entre a linha de alimentação e o módulo, e o capacitor de tântalo de pelo menos 10 μF deve ser utilizado como desacoplamento da fonte de alimentação destes módulos. Esses módulos são drivers RS 232 ou reguladores de fonte de alimentação chaveada.
Para reduzir a interferência do módulo de ruído e da parte analógica circundante, o layout de cada módulo de circuito na placa é importante. Módulos sensíveis (peças de RF e antenas) devem ser sempre mantidos afastados de módulos ruidosos (microcontroladores e drivers RS 232) para evitar interferências. Conforme mencionado acima, os sinais de RF podem causar interferência em outros módulos de circuitos analógicos sensíveis, como ADCs, quando são enviados. A maioria dos problemas ocorre em bandas operacionais mais baixas (como 27 MHz), bem como em níveis de saída de alta potência. É uma boa prática de projeto desacoplar pontos sensíveis com um capacitor de desacoplamento de RF (100p F) conectado ao terra.
Se você estiver usando cabos para conectar a placa RF a um circuito digital externo, use cabos de par trançado. Cada cabo de sinal deve ser geminado com o cabo GND (DIN/GND, DOUT/GND, CS/GND, PWR _ UP/GND). Lembre-se de conectar a placa de circuito RF e a placa de circuito de aplicação digital com o cabo GND do cabo de par trançado, e o comprimento do cabo deve ser o mais curto possível. A fiação que alimenta a placa RF também deve ser trançada com GND (VDD/GND).
