Kako postaviti RF vezje in digitalno vezje na ploščo PCB?

Če analogni vezje (RF) in digitalno vezje (mikrokontroler) dobro delujeta posamično, vendar ko enkrat postavite obe na isto vezje in uporabite isti napajanje, da bi sodelovali, bo celoten sistem verjetno nestabilen. To je predvsem zato, ker digitalni signal pogosto niha med tlemi in pozitivnim napajanjem (velikost 3 V), obdobje pa je še posebej kratko, pogosto nivo NS. Zaradi velike amplitude in majhnega časa preklopa ti digitalni signali vsebujejo veliko število visokofrekvenčnih komponent, ki so neodvisne od preklopne frekvence. V analognem delu je signal iz antenske nastavitvene zanke na sprejemni del brezžične naprave na splošno manjši od 1 μV.

Neustrezna izolacija občutljivih linij in hrupnih signalnih linij je pogosta težava. Kot že omenjeno, imajo digitalni signali visok zamah in vsebujejo veliko število visokofrekvenčnih harmonik. Če je digitalni signalni ožičenje na PCB v bližini občutljivih analognih signalov, se lahko visokofrekvenčne harmonike povežejo preteklost. Občutljiva vozlišča RF naprav so ponavadi filtrirni vezje zanke za zanko (PLL), induktor zunanjega napetosti (VCO), kristalni referenčni signal in antenski terminal ter te dele vezja s posebno skrbnostjo.

Ker ima vhodni/izhodni signal nihanje več V, so digitalna vezja na splošno sprejemljiva za hrup napajanja (manj kot 50 mV). Analogna vezja so občutljiva na hrup napajanja, zlasti na napetosti in druge visokofrekvenčne harmonike. Zato mora biti usmerjanje daljnovoda na plošči PCB, ki vsebuje RF (ali druga analogna) vezja, bolj previdno kot ožičenje na navadni digitalni vezji in se je treba izogibati samodejnemu usmerjanju. Prav tako je treba opozoriti, da bo mikrokontroler (ali drugo digitalno vezje) nenadoma sesal večino toka za kratek čas med vsakim notranjim ciklom uro, zaradi procesa CMOS procesa sodobnih mikrokontrolerjev.

RF vezja mora imeti vedno plast talne črte, ki je povezana z negativno elektrodo napajanja, ki lahko povzroči nekaj čudnih pojavov, če se ne ravna pravilno. To je morda težko razumeti oblikovalec digitalnega vezja, saj večina digitalnih vezij dobro deluje tudi brez ozemljitvenega sloja. V RF pasu celo kratka žica deluje kot induktor. Približno izračunano je induktivnost na mm dolžino približno 1 nh, induktivna reaktanca 10 mm PCB črte pri 434 MHz pa približno 27 Ω. Če plast talne črte ne uporablja, bo večina talnih linij daljša in vezje ne bo zagotovilo oblikovalskih značilnosti.

To je pogosto spregledano v vezjih, ki vsebujejo radiofrekvenco in druge dele. Poleg RF dela so na plošči običajno tudi druga analogna vezja. Na primer, mnogi mikrokontrolerji imajo vgrajene analogne do-digitalne pretvornike (ADC) za merjenje analognih vhodov, pa tudi napetosti akumulatorja ali drugih parametrov. Če je antena RF oddajnika nameščena v bližini (ali naprej) tega PCB, lahko oddaja visokofrekvenčni signal doseže analogni vhod ADC. Ne pozabite, da lahko katera koli linija vezja pošilja ali sprejema RF signale, kot je antena. Če vhod ADC ni pravilno obdelan, se lahko RF signal v vhodu diode ESD v ADC samoizčita, kar povzroči odstopanje ADC.

图片 1

Vse povezave s plastjo ozemljitve morajo biti čim bolj kratke, tla skozi luknjo pa mora biti postavljena (ali zelo blizu) blazinice komponente. Nikoli ne dovolite, da si dva tal signala delita zemljo skozi luknjo, kar lahko povzroči prekrivanje med obema blazinicama zaradi impedance povezave skozi luknjo. Kondenzator ločitve je treba namestiti čim bližje zatiču in ločevanje kondenzatorja uporabiti na vsakem zatiču, ki ga je treba ločiti. Z uporabo kakovostnih keramičnih kondenzatorjev je dielektrični tip "NPO", "X7R" tudi v večini aplikacij dobro deluje. Idealna vrednost izbrane kapacitivnosti mora biti takšna, da je njegova serijska resonanca enaka frekvenci signala.

Na primer, pri 434 MHz bo kondenzator 100 PF, nameščen SMD, dobro deloval, na tej frekvenci je kapacitivna reaktanca kondenzatorja približno 4 Ω, induktivna reaktanca luknje pa je v istem območju. Kondenzator in luknja v seriji tvorita zarezni filter za frekvenco signala, kar omogoča učinkovito ločitev. Pri 868 MHz so 33 P F kondenzatorji idealna izbira. Poleg kondenzatorja z majhno vrednostjo RF je treba na daljnovodi namestiti tudi kondenzator velike vrednosti, da se loči z nizko frekvenco, lahko izbere 2,2 μF keramični ali 10 μF kondenzator Tantalum.

Zvezdna ožičenje je dobro znana tehnika v analognem vezju. Zvezdni ožičenje - Vsak modul na plošči ima svoj daljnovod iz skupne napajalne napajalne točke. V tem primeru zvezda ožičenje pomeni, da bi morali digitalni in RF deli vezja imeti svoje daljnovode, te daljnovode pa je treba ločiti ločeno v bližini IC. To je ločitev od številk

Učinkovita metoda za delni in napajalni hrup iz RF dela. Če se moduli s hudim hrupom namestijo na isto ploščo, lahko induktor (magnetna kroglica) ali majhna upornost (10 Ω) lahko priključimo vrsto med daljnovodi in modulom, kondenzator Tantalum, vsaj 10 μF, pa je treba uporabiti kot dekovanje napajanja teh modulov. Takšni moduli so Rs 232 gonilnikov ali preklopni regulatorji napajanja.

Za zmanjšanje motenj iz modula hrupa in okoliškega analognega dela je pomembna postavitev vsakega modula vezja na plošči. Občutljive module (RF deli in antene) je treba vedno držati stran od hrupnih modulov (mikrokontrolerjev in gonilnikov RS 232), da se izognete motnjam. Kot že omenjeno, lahko RF signali povzročijo motnje na druge občutljive analogne vezje, kot so ADC, ko jih pošljejo. Večina težav se pojavlja v nižjih obratovalnih pasovih (na primer 27 MHz), pa tudi z visokimi stopnjami izhoda. Dobra oblikovalska praksa je, da se občutljive točke ločijo s kondenzatorjem RF ločitve (100p F), priključenega na tla.

Če uporabljate kable za povezovanje plošče RF z zunanjim digitalnim vezjem, uporabite kable z zavitimi pari. Vsak signalni kabel mora biti povojen z GND kablom (DIN/ GND, DOUT/ GND, CS/ GND, PWR _ UP/ GND). Ne pozabite, da priključite ploščo RF vezja in digitalno aplikacijsko vezje z GND kablom kabla zvitega para, dolžina kabla pa naj bo čim manjša. Ožičenje, ki poganja RF plošča, mora biti tudi zasukano z GND (VDD/ GND).

图片 2