Dacă circuitul analogic (RF) și circuitul digital (microcontroler) funcționează bine individual, dar odată ce le puneți pe cele două pe aceeași placă de circuite și utilizați aceeași sursă de alimentare pentru a lucra împreună, este posibil ca întregul sistem să fie instabil.Acest lucru se datorează în principal faptului că semnalul digital oscilează frecvent între sol și sursa de alimentare pozitivă (dimensiune 3 V), iar perioada este deosebit de scurtă, adesea la nivel ns.Datorită amplitudinii mari și timpului de comutare mic, aceste semnale digitale conțin un număr mare de componente de înaltă frecvență care sunt independente de frecvența de comutare.În partea analogică, semnalul de la bucla de reglare a antenei către partea de recepție a dispozitivului fără fir este în general mai mic de 1μV.
Izolarea inadecvată a liniilor sensibile și a liniilor de semnal zgomotoase este o problemă frecventă.După cum sa menționat mai sus, semnalele digitale au un swing mare și conțin un număr mare de armonici de înaltă frecvență.Dacă cablurile de semnal digital de pe PCB sunt adiacente semnalelor analogice sensibile, armonicile de înaltă frecvență pot fi cuplate.Nodurile sensibile ale dispozitivelor RF sunt, de obicei, circuitul de filtru de buclă al buclei blocate în fază (PLL), inductorul oscilatorului extern controlat de tensiune (VCO), semnalul de referință de cristal și terminalul antenei, iar aceste părți ale circuitului trebuie tratate cu grijă deosebită.
Deoarece semnalul de intrare/ieșire are o oscilație de câțiva V, circuitele digitale sunt în general acceptabile pentru zgomotul sursei de alimentare (mai puțin de 50 mV).Circuitele analogice sunt sensibile la zgomotul sursei de alimentare, în special la tensiunile de bavuri și alte armonici de înaltă frecvență.Prin urmare, rutarea liniei de alimentare pe placa PCB care conține circuite RF (sau alte circuite analogice) trebuie să fie mai atentă decât cablarea pe placa de circuit digital obișnuită și trebuie evitată rutarea automată.De asemenea, trebuie remarcat faptul că un microcontroler (sau alt circuit digital) va absorbi brusc cea mai mare parte a curentului pentru o perioadă scurtă de timp în timpul fiecărui ciclu de ceas intern, datorită designului procesului CMOS al microcontrolerelor moderne.
Placa de circuit RF ar trebui să aibă întotdeauna un strat de linie de masă conectat la electrodul negativ al sursei de alimentare, care poate produce unele fenomene ciudate dacă nu este manipulat corespunzător.Acest lucru poate fi dificil de înțeles pentru un proiectant de circuite digitale, deoarece majoritatea circuitelor digitale funcționează bine chiar și fără stratul de împământare.În banda RF, chiar și un fir scurt acționează ca un inductor.Calculată aproximativ, inductanța pe mm lungime este de aproximativ 1 nH, iar reactanța inductivă a unei linii PCB de 10 mm la 434 MHz este de aproximativ 27 Ω.Dacă stratul de linie de masă nu este utilizat, majoritatea liniilor de masă vor fi mai lungi și circuitul nu va garanta caracteristicile de proiectare.
Acest lucru este adesea trecut cu vederea în circuitele care conțin frecvența radio și alte părți.În plus față de porțiunea RF, există de obicei și alte circuite analogice pe placă.De exemplu, multe microcontrolere au convertoare analog-digitale (ADC) încorporate pentru a măsura intrările analogice, precum și tensiunea bateriei sau alți parametri.Dacă antena transmițătorului RF este situată lângă (sau pe) acest PCB, semnalul de înaltă frecvență emis poate ajunge la intrarea analogică a ADC.Nu uitați că orice linie de circuit poate trimite sau primi semnale RF ca o antenă.Dacă intrarea ADC nu este procesată corespunzător, semnalul RF se poate autoexcita în intrarea diodei ESD către ADC, provocând deviația ADC.
Toate conexiunile la stratul de împământare trebuie să fie cât mai scurte posibil, iar gaura de trecere a pământului trebuie să fie plasată (sau foarte aproape de) tamponul componentei.Nu permiteți niciodată ca două semnale de masă să împartă o gaură de trecere a pământului, ceea ce poate cauza diafonie între cele două plăcuțe din cauza impedanței de conectare a orificiului de trecere.Condensatorul de decuplare trebuie plasat cât mai aproape de pin, iar decuplarea condensatorului trebuie utilizată la fiecare pin care trebuie decuplat.Folosind condensatoare ceramice de înaltă calitate, tipul dielectric este „NPO”, „X7R” funcționează bine în majoritatea aplicațiilor.Valoarea ideală a capacității selectate ar trebui să fie astfel încât rezonanța sa în serie să fie egală cu frecvența semnalului.
De exemplu, la 434 MHz, condensatorul de 100 pF montat pe SMD va funcționa bine, la această frecvență, reactanța capacitivă a condensatorului este de aproximativ 4 Ω, iar reactanța inductivă a găurii este în același interval.Condensatorul și gaura din serie formează un filtru crestătură pentru frecvența semnalului, permițându-i să fie decuplat eficient.La 868 MHz, condensatorii de 33 p F sunt o alegere ideală.În plus față de condensatorul de valoare mică decuplat RF, un condensator de valoare mare trebuie plasat și pe linia de alimentare pentru a decupla frecvența joasă, se poate alege un condensator ceramic de 2,2 μF sau un condensator de tantal 10 μF.
Cablajul în stea este o tehnică bine-cunoscută în proiectarea circuitelor analogice.Cablare în stea - Fiecare modul de pe placă are propria sa linie de alimentare de la punctul de alimentare comun.În acest caz, cablarea în stea înseamnă că părțile digitale și RF ale circuitului ar trebui să aibă propriile linii de alimentare, iar aceste linii de alimentare ar trebui să fie decuplate separat lângă IC.Aceasta este o separare de numere
O metodă eficientă pentru zgomotul parțial și de alimentare din porțiunea RF.Dacă modulele cu zgomot sever sunt plasate pe aceeași placă, inductorul (granul magnetic) sau rezistența mică de rezistență (10 Ω) pot fi conectate în serie între linia de alimentare și modul, iar condensatorul de tantal de cel puțin 10 μF trebuie utilizat ca decuplare de alimentare a acestor module.Astfel de module sunt drivere RS 232 sau regulatoare de alimentare cu comutare.
Pentru a reduce interferența de la modulul de zgomot și partea analogică din jur, este importantă aspectul fiecărui modul de circuit de pe placă.Modulele sensibile (piese RF și antene) trebuie ținute întotdeauna departe de modulele zgomotoase (microcontrolere și drivere RS 232) pentru a evita interferențele.După cum sa menționat mai sus, semnalele RF pot provoca interferențe cu alte module sensibile de circuit analogic, cum ar fi ADC-urile atunci când sunt trimise.Cele mai multe probleme apar în benzile inferioare de operare (cum ar fi 27 MHz), precum și la niveluri mari de ieșire de putere.Este o bună practică de proiectare de a decupla punctele sensibile cu un condensator de decuplare RF (100p F) conectat la pământ.
Dacă utilizați cabluri pentru a conecta placa RF la un circuit digital extern, utilizați cabluri cu perechi răsucite.Fiecare cablu de semnal trebuie să fie îngemănat cu cablul GND (DIN/ GND, DOUT/ GND, CS/ GND, PWR _ UP/ GND).Nu uitați să conectați placa de circuit RF și placa de circuit al aplicației digitale cu cablul GND al cablului cu pereche răsucită, iar lungimea cablului ar trebui să fie cât mai scurtă posibil.Cablajul care alimentează placa RF trebuie să fie, de asemenea, răsucit cu GND (VDD/GND).
