Nếu mạch tương tự (RF) và mạch kỹ thuật số (vi điều khiển) hoạt động riêng lẻ tốt, nhưng một khi bạn đặt cả hai trên cùng một bảng mạch và sử dụng cùng một nguồn điện để làm việc cùng nhau thì toàn bộ hệ thống có thể sẽ không ổn định.Điều này chủ yếu là do tín hiệu số thường xuyên dao động giữa mặt đất và nguồn điện dương (cỡ 3 V) và chu kỳ đặc biệt ngắn, thường ở mức ns.Do biên độ lớn và thời gian chuyển mạch nhỏ, các tín hiệu số này chứa một số lượng lớn các thành phần tần số cao độc lập với tần số chuyển mạch.Ở phần tương tự, tín hiệu từ vòng điều chỉnh ăng-ten đến bộ phận nhận của thiết bị không dây thường nhỏ hơn 1μV.
Việc cách ly không đầy đủ các đường nhạy cảm và đường tín hiệu nhiễu là một vấn đề thường xuyên xảy ra.Như đã đề cập ở trên, tín hiệu số có độ dao động cao và chứa một lượng lớn sóng hài tần số cao.Nếu hệ thống dây tín hiệu số trên PCB liền kề với các tín hiệu tương tự nhạy cảm, thì các sóng hài tần số cao có thể được ghép vào quá khứ.Các nút nhạy cảm của thiết bị RF thường là mạch lọc vòng lặp của vòng khóa pha (PLL), cuộn cảm dao động điều khiển điện áp bên ngoài (VCO), tín hiệu tham chiếu tinh thể và đầu cuối ăng ten, và các bộ phận này của mạch phải được xử lý với sự chăm sóc đặc biệt.
Do tín hiệu đầu vào/đầu ra có độ dao động vài V nên các mạch kỹ thuật số thường được chấp nhận đối với nhiễu nguồn điện (nhỏ hơn 50 mV).Mạch analog rất nhạy cảm với nhiễu của nguồn điện, đặc biệt là điện áp burr và các sóng hài tần số cao khác.Do đó, việc định tuyến đường dây điện trên bảng mạch PCB chứa các mạch RF (hoặc các mạch tương tự khác) phải cẩn thận hơn so với việc đi dây trên bảng mạch kỹ thuật số thông thường và nên tránh định tuyến tự động.Cũng cần lưu ý rằng một bộ vi điều khiển (hoặc mạch kỹ thuật số khác) sẽ đột ngột hút phần lớn dòng điện trong một khoảng thời gian ngắn trong mỗi chu kỳ xung nhịp bên trong, do thiết kế quy trình CMOS của các bộ vi điều khiển hiện đại.
Bảng mạch RF phải luôn có lớp dây nối đất nối với cực âm của nguồn điện, điều này có thể tạo ra một số hiện tượng lạ nếu không được xử lý đúng cách.Điều này có thể khó hiểu đối với người thiết kế mạch kỹ thuật số vì hầu hết các mạch kỹ thuật số đều hoạt động tốt ngay cả khi không có lớp nối đất.Trong dải tần RF, ngay cả một sợi dây ngắn cũng hoạt động giống như một cuộn cảm.Tính toán sơ bộ, độ tự cảm trên mỗi mm chiều dài là khoảng 1 nH và điện kháng cảm ứng của đường dây PCB 10 mm ở tần số 434 MHz là khoảng 27 Ω.Nếu không sử dụng lớp dây nối đất thì hầu hết các dây nối đất sẽ dài hơn và mạch điện sẽ không đảm bảo các đặc tính thiết kế.
Điều này thường bị bỏ qua trong các mạch chứa tần số vô tuyến và các bộ phận khác.Ngoài phần RF, trên bo mạch thường có các mạch tương tự khác.Ví dụ, nhiều bộ vi điều khiển có bộ chuyển đổi tương tự sang số (ADC) tích hợp để đo đầu vào tương tự cũng như điện áp pin hoặc các thông số khác.Nếu ăng-ten của máy phát RF được đặt gần (hoặc trên) PCB này, tín hiệu tần số cao phát ra có thể chạm tới đầu vào analog của ADC.Đừng quên rằng bất kỳ đường mạch nào cũng có thể gửi hoặc nhận tín hiệu RF giống như ăng-ten.Nếu đầu vào ADC không được xử lý đúng cách, tín hiệu RF có thể tự kích thích trong đầu vào diode ESD tới ADC, gây ra sai lệch ADC.
Tất cả các kết nối với lớp đất phải càng ngắn càng tốt và lỗ xuyên đất phải được đặt (hoặc rất gần) tấm đệm của bộ phận.Không bao giờ cho phép hai tín hiệu mặt đất chia sẻ lỗ xuyên mặt đất, điều này có thể gây ra nhiễu xuyên âm giữa hai miếng đệm do trở kháng kết nối xuyên lỗ.Tụ tách nên được đặt càng gần chân càng tốt và nên sử dụng tụ tách ở mỗi chân cần tách.Sử dụng tụ gốm chất lượng cao, loại điện môi “NPO”, “X7R” cũng hoạt động tốt trong hầu hết các ứng dụng.Giá trị lý tưởng của điện dung được chọn phải sao cho cộng hưởng nối tiếp của nó bằng tần số tín hiệu.
Ví dụ, ở tần số 434 MHz, tụ điện 100 pF gắn trên SMD sẽ hoạt động tốt, ở tần số này, điện dung của tụ điện là khoảng 4 Ω, và điện trở cảm ứng của lỗ nằm trong cùng một phạm vi.Tụ điện và lỗ nối tiếp tạo thành một bộ lọc khía cho tần số tín hiệu, cho phép tách tần số tín hiệu một cách hiệu quả.Ở tần số 868 MHz, tụ điện 33 p F là sự lựa chọn lý tưởng.Ngoài tụ điện giá trị nhỏ được tách RF, cũng nên đặt một tụ điện có giá trị lớn trên đường dây điện để tách tần số thấp, có thể chọn tụ điện gốm 2,2 μF hoặc tụ điện tantalum 10μF.
Nối dây hình sao là một kỹ thuật nổi tiếng trong thiết kế mạch tương tự.Đấu dây hình sao - Mỗi mô-đun trên bo mạch có đường dây điện riêng từ điểm cấp nguồn chung.Trong trường hợp này, nối dây hình sao có nghĩa là phần kỹ thuật số và RF của mạch phải có đường dây điện riêng và các đường dây điện này phải được tách riêng gần IC.Đây là sự tách biệt khỏi những con số
Một phương pháp hiệu quả đối với nhiễu một phần và nhiễu nguồn từ phần RF.Nếu các mô-đun có tiếng ồn nghiêm trọng được đặt trên cùng một bảng, thì cuộn cảm (hạt từ tính) hoặc điện trở nhỏ (10 Ω) có thể được nối nối tiếp giữa đường dây nguồn và mô-đun và tụ điện tantalum ít nhất 10 μF phải được sử dụng làm bộ tách nguồn điện của các mô-đun này.Các mô-đun như vậy là trình điều khiển RS 232 hoặc bộ điều chỉnh nguồn điện chuyển mạch.
Để giảm nhiễu từ mô-đun nhiễu và phần tương tự xung quanh, việc bố trí từng mô-đun mạch trên bo mạch là rất quan trọng.Các mô-đun nhạy cảm (bộ phận RF và ăng-ten) phải luôn được đặt cách xa các mô-đun gây nhiễu (bộ vi điều khiển và trình điều khiển RS 232) để tránh nhiễu.Như đã đề cập ở trên, tín hiệu RF có thể gây nhiễu cho các mô-đun mạch tương tự nhạy cảm khác như ADC khi chúng được gửi đi.Hầu hết các sự cố xảy ra ở dải tần hoạt động thấp hơn (chẳng hạn như 27 MHz) cũng như mức công suất đầu ra cao.Một phương pháp thiết kế tốt là tách các điểm nhạy cảm bằng tụ tách RF (100p F) nối đất.
Nếu bạn đang sử dụng cáp để kết nối bo mạch RF với mạch kỹ thuật số bên ngoài, hãy sử dụng cáp xoắn đôi.Mỗi cáp tín hiệu phải được kết nối với cáp GND (DIN/ GND, DOUT/ GND, CS/ GND, PWR _ UP/ GND).Hãy nhớ kết nối bảng mạch RF và bảng mạch ứng dụng kỹ thuật số bằng cáp GND của cáp xoắn đôi và chiều dài cáp phải càng ngắn càng tốt.Hệ thống dây điện cấp nguồn cho bo mạch RF cũng phải được xoắn bằng GND (VDD/GND).
