Om den analoga kretsen (RF) och den digitala kretsen (mikrokontrollern) fungerar bra var för sig, men när du väl sätter de två på samma kretskort och använder samma strömförsörjning för att fungera tillsammans, kommer hela systemet sannolikt att vara instabilt. Detta beror främst på att den digitala signalen ofta svänger mellan marken och den positiva strömförsörjningen (storlek 3 V), och perioden är särskilt kort, ofta ns nivå. På grund av den stora amplituden och den lilla kopplingstiden innehåller dessa digitala signaler ett stort antal högfrekventa komponenter som är oberoende av kopplingsfrekvensen. I den analoga delen är signalen från antennavstämningsslingan till den mottagande delen av den trådlösa enheten i allmänhet mindre än 1μV.
Otillräcklig isolering av känsliga linjer och brusiga signallinjer är ett vanligt problem. Som nämnts ovan har digitala signaler ett högt sving och innehåller ett stort antal högfrekventa övertoner. Om den digitala signalkabeln på kretskortet ligger intill känsliga analoga signaler, kan högfrekventa övertoner kopplas förbi. De känsliga noderna för RF-enheter är vanligtvis slingfilterkretsen för den faslåsta slingan (PLL), den externa spänningsstyrda oscillatorns (VCO) induktor, kristallreferenssignalen och antennterminalen, och dessa delar av kretsen bör behandlas med särskild omsorg.
Eftersom in-/utgångssignalen har en svängning på flera V, är digitala kretsar generellt acceptabla för strömförsörjningsbrus (mindre än 50 mV). Analoga kretsar är känsliga för strömförsörjningsbrus, speciellt för gradspänningar och andra högfrekventa övertoner. Därför måste ledningsdragningen på PCB-kortet som innehåller RF-kretsar (eller andra analoga) kretsar vara mer försiktig än ledningarna på det vanliga digitala kretskortet, och automatisk routing bör undvikas. Det bör också noteras att en mikrokontroller (eller annan digital krets) plötsligt kommer att suga in det mesta av strömmen under en kort tidsperiod under varje intern klockcykel, på grund av CMOS-processdesignen hos moderna mikrokontroller.
RF-kretskortet bör alltid ha ett jordledningsskikt anslutet till den negativa elektroden på strömförsörjningen, vilket kan ge några konstiga fenomen om det inte hanteras på rätt sätt. Detta kan vara svårt för en digital kretsdesigner att förstå, eftersom de flesta digitala kretsar fungerar bra även utan jordningsskiktet. I RF-bandet fungerar även en kort tråd som en induktor. Grovt beräknat är induktansen per mm längd cirka 1 nH, och den induktiva reaktansen för en 10 mm PCB-linje vid 434 MHz är cirka 27 Ω. Om jordlinjeskiktet inte används kommer de flesta jordledningar att vara längre och kretsen kommer inte att garantera designegenskaperna.
Detta förbises ofta i kretsar som innehåller radiofrekvensen och andra delar. Förutom RF-delen finns det vanligtvis andra analoga kretsar på kortet. Till exempel har många mikrokontroller inbyggda analog-till-digital-omvandlare (ADC) för att mäta analoga ingångar såväl som batterispänning eller andra parametrar. Om RF-sändarens antenn är placerad nära (eller på) denna PCB, kan den utsända högfrekventa signalen nå den analoga ingången på ADC:n. Glöm inte att vilken kretslinje som helst kan skicka eller ta emot RF-signaler som en antenn. Om ADC-ingången inte behandlas korrekt, kan RF-signalen självexcitera i ESD-diodingången till ADC, vilket orsakar ADC-avvikelse.
Alla anslutningar till jordskiktet måste vara så korta som möjligt, och det genomgående jordhålet ska placeras (eller mycket nära) komponentens dyna. Tillåt aldrig två jordsignaler att dela ett jordat genomgående hål, vilket kan orsaka överhörning mellan de två elektroderna på grund av anslutningsimpedansen genomgående. Frånkopplingskondensatorn ska placeras så nära stiftet som möjligt, och kondensatoravkoppling ska användas vid varje stift som behöver kopplas bort. Genom att använda högkvalitativa keramiska kondensatorer är den dielektriska typen "NPO", "X7R" fungerar också bra i de flesta applikationer. Det ideala värdet för den valda kapacitansen bör vara sådant att dess serieresonans är lika med signalfrekvensen.
Till exempel, vid 434 MHz, kommer den SMD-monterade 100 pF kondensatorn att fungera bra, vid denna frekvens är kondensatorns kapacitiva reaktans cirka 4 Ω, och hålets induktiva reaktans är i samma område. Kondensatorn och hålet i serie bildar ett skårfilter för signalfrekvensen, vilket gör att den effektivt kan kopplas bort. Vid 868 MHz är 33 p F kondensatorer ett idealiskt val. Förutom den RF-frikopplade småvärdeskondensatorn, bör en storvärdeskondensator också placeras på kraftledningen för att frikoppla den låga frekvensen, kan välja en 2,2 μF keramisk eller 10μF tantalkondensator.
Stjärnkabel är en välkänd teknik inom analog kretsdesign. Stjärnkablage - Varje modul på kortet har sin egen kraftledning från den gemensamma strömförsörjningsuttaget. I det här fallet betyder stjärnkabeln att de digitala och RF-delarna av kretsen ska ha sina egna kraftledningar, och dessa kraftledningar ska kopplas bort separat nära IC. Detta är en separation från siffrorna
En effektiv metod för partiellt och strömförsörjningsbrus från RF-delen. Om modulerna med kraftigt brus placeras på samma kort kan induktorn (magnetisk pärla) eller det lilla motståndsmotståndet (10 Ω) seriekopplas mellan kraftledningen och modulen, och tantalkondensatorn på minst 10 μF måste användas som strömförsörjningsavkoppling för dessa moduler. Sådana moduler är RS 232-drivrutiner eller omkopplande strömförsörjningsregulatorer.
För att minska störningarna från brusmodulen och den omgivande analoga delen är layouten av varje kretsmodul på kortet viktig. Känsliga moduler (RF-delar och antenner) ska alltid hållas borta från bullriga moduler (mikrokontroller och RS 232-drivrutiner) för att undvika störningar. Som nämnts ovan kan RF-signaler orsaka störningar på andra känsliga analoga kretsmoduler såsom ADC när de skickas. De flesta problem uppstår i lägre driftsband (som 27 MHz) samt höga uteffektnivåer. Det är en bra designpraxis att koppla bort känsliga punkter med en RF-avkopplingskondensator (100p F) ansluten till jord.
Om du använder kablar för att ansluta RF-kortet till en extern digital krets, använd partvinnade kablar. Varje signalkabel måste kopplas ihop med GND-kabeln (DIN/ GND, DOUT/ GND, CS/ GND, PWR _ UP/ GND). Kom ihåg att ansluta RF-kretskortet och det digitala applikationskretskortet med den tvinnade kabelns GND-kabel, och kabellängden ska vara så kort som möjligt. Ledningarna som driver RF-kortet måste också vara tvinnade med GND (VDD/GND).
