Якщо аналогова схема (РЧ) і цифрова схема (мікроконтролер) добре працюють окремо, але після того, як ви помістите їх на одну друковану плату та використовуєте той самий джерело живлення для спільної роботи, вся система, швидше за все, буде нестабільною.Це головним чином через те, що цифровий сигнал часто коливається між землею та позитивним джерелом живлення (розмір 3 В), а період особливо короткий, часто на рівні ns.Завдяки великій амплітуді і малому часу перемикання ці цифрові сигнали містять велику кількість високочастотних складових, які не залежать від частоти перемикання.В аналоговій частині сигнал від петлі налаштування антени до приймальної частини бездротового пристрою зазвичай становить менше 1 мкВ.
Неадекватна ізоляція чутливих ліній і сигнальних ліній із шумом є частою проблемою.Як згадувалося вище, цифрові сигнали мають високий розмах і містять велику кількість високочастотних гармонік.Якщо проводка цифрового сигналу на друкованій платі розташована поруч із чутливими аналоговими сигналами, високочастотні гармоніки можуть проходити повз.Чутливими вузлами радіочастотних пристроїв зазвичай є схема контурного фільтра фазової автопідстройки частоти (ФАПЧ), індуктор зовнішнього генератора, керованого напругою (VCO), опорний сигнал кристала та термінал антени, і ці частини схеми повинні бути оброблені з особливою обережністю.
Оскільки вхідний/вихідний сигнал має коливання в кілька В, цифрові схеми, як правило, прийнятні для шуму джерела живлення (менше 50 мВ).Аналогові схеми чутливі до шуму джерела живлення, особливо до напруги задирок та інших високочастотних гармонік.Таким чином, прокладка лінії живлення на платі друкованої плати, що містить радіочастотні (або інші аналогові) схеми, повинна бути більш ретельною, ніж проводка на звичайній цифровій платі, і слід уникати автоматичної прокладки.Слід також зазначити, що мікроконтролер (або інша цифрова схема) раптово всмоктуватиме більшу частину струму протягом короткого періоду часу протягом кожного внутрішнього тактового циклу через CMOS-схему процесу сучасних мікроконтролерів.
ВЧ-плата завжди повинна мати шар лінії заземлення, підключений до негативного електрода джерела живлення, який може спричинити деякі дивні явища, якщо не поводитися належним чином.Розробнику цифрових схем це може бути важко зрозуміти, оскільки більшість цифрових схем добре працюють навіть без заземлюючого шару.У радіочастотному діапазоні навіть короткий дріт діє як індуктор.Приблизно підраховано, індуктивність на мм довжини становить приблизно 1 нГн, а індуктивний реактивний опір 10-міліметрової лінії друкованої плати на частоті 434 МГц становить приблизно 27 Ом.Якщо шар лінії заземлення не використовується, більшість ліній заземлення будуть довшими, і схема не гарантуватиме проектні характеристики.
Це часто не помічається в схемах, які містять радіочастоту та інші частини.Крім радіочастотної частини, зазвичай на платі є інші аналогові схеми.Наприклад, багато мікроконтролерів мають вбудовані аналого-цифрові перетворювачі (АЦП) для вимірювання аналогових входів, а також напруги акумулятора чи інших параметрів.Якщо антена радіочастотного передавача розташована поблизу (або на) цій платі, випромінюваний високочастотний сигнал може досягти аналогового входу АЦП.Не забувайте, що будь-яка лінія може надсилати або приймати радіочастотні сигнали, як антена.Якщо вхід АЦП не обробляється належним чином, радіочастотний сигнал може самозбуджуватися на вході діода електростатичного розряду до АЦП, викликаючи відхилення АЦП.
Усі з’єднання із заземлюючим шаром мають бути якомога коротшими, а наскрізний отвір для заземлення слід розташовувати (або дуже близько до) майданчика компонента.Ніколи не дозволяйте двом сигналам заземлення спільно використовувати наскрізний отвір заземлення, що може спричинити перехресні перешкоди між двома контактними майданчиками через опір з’єднання наскрізного отвору.Розв’язувальний конденсатор слід розташувати якомога ближче до виводу, а розв’язування конденсатора слід використовувати на кожному виводі, який потрібно від’єднати.Використання високоякісних керамічних конденсаторів типу діелектрика «NPO», «X7R» також добре працює в більшості застосувань.Ідеальне значення вибраної ємності має бути таким, щоб її послідовний резонанс дорівнював частоті сигналу.
Наприклад, на частоті 434 МГц буде добре працювати встановлений на SMD конденсатор ємністю 100 пФ, на цій частоті ємнісний реактивний опір конденсатора становить близько 4 Ом, а індуктивний реактивний опір отвору знаходиться в тому ж діапазоні.Послідовно з’єднані конденсатор і отвір утворюють режекторний фільтр для частоти сигналу, що дозволяє ефективно розв’язувати його.На частоті 868 МГц ідеальним вибором є конденсатори 33 pF.На додаток до РЧ-розв’язаного конденсатора малого номіналу, конденсатор великого номіналу також слід розмістити на лінії електропередачі, щоб роз’єднати низьку частоту, можна вибрати керамічний 2,2 мкФ або танталовий конденсатор 10 мкФ.
Розводка зіркою є добре відомою технікою в розробці аналогових схем.Розводка зіркою - кожен модуль на платі має власну лінію живлення від загальної точки живлення джерела живлення.У цьому випадку зіркоподібне з’єднання означає, що цифрова та радіочастотна частини схеми повинні мати власні лінії живлення, і ці лінії електроживлення повинні бути роз’єднані окремо біля мікросхеми.Це відрив від цифр
Ефективний метод часткового шуму та шуму джерела живлення від радіочастотної частини.Якщо модулі з сильним шумом розміщено на одній платі, котушку індуктивності (магнітну кульку) або малий опір опору (10 Ом) можна підключити послідовно між лінією живлення та модулем, а також танталовий конденсатор щонайменше 10 мкФ. має використовуватись як роз’єднання джерела живлення цих модулів.Такими модулями є драйвери RS 232 або імпульсні регулятори живлення.
Щоб зменшити перешкоди від шумового модуля та навколишньої аналогової частини, важливе розташування кожного схемного модуля на платі.Чутливі модулі (радіочастоти та антени) слід завжди тримати подалі від шумних модулів (мікроконтролерів і драйверів RS 232), щоб уникнути перешкод.Як згадувалося вище, радіочастотні сигнали можуть створювати перешкоди для інших чутливих модулів аналогових схем, таких як АЦП, коли вони надсилаються.Більшість проблем виникає в нижчих робочих діапазонах (наприклад, 27 МГц), а також у високих рівнях вихідної потужності.Хорошою практикою проектування є роз’єднання чутливих точок за допомогою радіочастотного розв’язувального конденсатора (100p F), підключеного до землі.
Якщо ви використовуєте кабелі для підключення радіочастотної плати до зовнішньої цифрової схеми, використовуйте кабелі з витою парою.Кожен сигнальний кабель має бути здвоєний із кабелем GND (DIN/ GND, DOUT/ GND, CS/ GND, PWR _ UP/ GND).Пам’ятайте, що друковану плату радіочастот і плату цифрового застосування потрібно з’єднати за допомогою кабелю GND витої пари, а довжина кабелю має бути якомога коротшою.Проводка, яка живить радіочастотну плату, також має бути скручена із заземленням (VDD/GND).
