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I circuiti analogici (radiofrequenza) e digitali (microcontrollore) possono funzionare bene singolarmente, ma una volta che i due sono sulla stessa scheda di circuito stampato e lavorano insieme utilizzando lo stesso alimentatore, l'intero sistema è probabilmente instabile. Ciò è dovuto principalmente al fatto che il segnale digitale oscilla frequentemente tra la terra e l'alimentazione positiva (dimensione 3 V), e il periodo è estremamente breve, spesso classe ns. A causa della grande ampiezza e del piccolo tempo di commutazione, questi sigg digitali
I nals contengono un gran numero di componenti ad alta frequenza indipendentemente dalla frequenza di commutazione. Nella parte analogica, il segnale trasmesso dal loop di sintonizzazione dell'antenna alla parte ricevente del dispositivo wireless è generalmente inferiore a 1μV.
Un problema comune è l'isolamento inadeguato delle linee sensibili e delle linee di segnale rumorose. Come accennato in precedenza, i segnali digitali hanno un'elevata ampiezza di oscillazione e contengono un gran numero di armoniche ad alta frequenza. Se il cablaggio del segnale digitale sul PCB è adiacente a segnali analogici sensibili, le armoniche ad alta frequenza possono essere accoppiate oltre. I nodi sensibili del dispositivo RF sono solitamente il circuito del filtro del ciclo del ciclo bloccato di fase (PLL), l'induttore dell'oscillatore controllato di tensione esterno (VCO), il segnale di riferimento del cristallo e i terminali dell'antenna. Queste parti del circuito devono essere gestite con particolare attenzione.
Poiché i segnali di ingresso/uscita hanno uno swing di diversi V, i circuiti digitali sono generalmente accettabili per alimentare il rumore (meno di 50 mV). I circuiti analogici sono molto sensibili al rumore di potenza, specialmente alla tensione di sbavatura e ad altre armoniche ad alta frequenza. Pertanto, le linee elettriche su PCB contenenti circuiti RF (o altri analogici) devono essere instradate più attentamente che su schede digitali ordinarie e il cablaggio automatico dovrebbe essere evitato. Va anche notato che i microcontrollori (o altri circuiti digitali) assorbono improvvisamente la maggior parte della corrente per un breve periodo di tempo all'interno di ogni ciclo di clock interno, perché i microcontrollori moderni sono progettati utilizzando processi CMOS.
Le schede RF dovrebbero sempre avere uno strato di messa a terra collegato all'alimentazione negativa, che può produrre alcuni fenomeni strani se non gestito correttamente. Questo può essere difficile per un progettista di circuiti digitali da capire, poiché la maggior parte dei circuiti digitali funziona bene anche senza strati di terra. In RF, anche un filo molto corto agisce come induttanza. Secondo calcoli approssimativi, l'induttanza per mm di lunghezza è di circa 1 nH e la reattanza induttiva delle linee PCB da 10 mmPCB a 434 MHz è di circa 27 Ï. Se non vengono utilizzati fili di terra, la maggior parte dei fili di terra sarà lunga e le caratteristiche di progettazione del circuito non saranno garantite.
Questo è spesso trascurato nei circuiti che contengono rf e altri componenti. Oltre alla parte RF, ci sono solitamente altri circuiti analogici sulla scheda. Ad esempio, molti microcontrollori dispongono di convertitori analogici (ADC) integrati per misurare ingressi analogici, nonché la tensione della batteria o altri parametri. Se l'antenna trasmettitore rf si trova vicino (o su) il PCB, il segnale ad alta frequenza emesso può raggiungere l'ingresso analogico dell'ADC. Non dimenticare che qualsiasi circuito può inviare o ricevere segnali RF proprio come un'antenna. Se l'ingresso ADC non viene elaborato correttamente, il segnale RF può essere auto-eccitato all'interno del diodo ESD dell'ingresso ADC, con conseguente deviazione ADC.
Tutte le connessioni allo strato di terra devono essere il più brevi possibile e il foro di terra deve essere posizionato sul (o molto vicino) pad dell'elemento. Non permettere mai a due segnali di terra di condividere un singolo terreno attraverso il foro. Ciò può causare conversazioni incrociate tra le pastiglie a causa della resistenza del collegamento del foro. Il condensatore di disaccoppiamento deve essere posizionato il più vicino possibile ai perni e deve essere utilizzato ad ogni perno dove è richiesto il disaccoppiamento. Condensatori ceramici di alta qualità, tipo dielettrico "NPO" e "X7R" funzionano bene nella maggior parte delle applicazioni. Il valore ideale della capacità selezionata dovrebbe essere tale che la sua risonanza di serie sia uguale alla frequenza del segnale.
Ad esempio, il condensatore 100 p F montato su SMD funzionerà bene a 434 MHz, a cui la reattanza capacitiva è di circa 4 Ï °, e la reattanza passante è nella stessa gamma. I condensatori e i fori in serie formano un filtro a tacca per la frequenza del segnale, che può essere disaccoppiato efficacemente. A 868 MHz, il condensatore 33 p F è la scelta ideale. Oltre al disaccoppiamento RF del condensatore a basso valore, un condensatore ad alto valore dovrebbe anche essere posizionato sulla linea elettrica per disaccoppiare la bassa frequenza, scegliere un 2. Condensatore ceramico 2 μF o tantalio 10μF.
Il routing stellare è una tecnica ben nota nella progettazione di circuiti analogici. Cablaggio a stella - Ogni modulo sul circuito stampato ha la propria linea di alimentazione dal punto di alimentazione pubblico. In questo caso, il cablaggio a stella significa che le parti digitali e RF del circuito dovrebbero avere linee elettriche separate e queste linee elettriche dovrebbero essere disaccoppiate separatamente vicino al IC. Questa è una partizione dal numero
Un metodo efficace di rumore parziale e parziale dell'alimentazione elettrica da RF. Se sullo stesso circuito sono collocati moduli ad alta rumorosità, tra il cavo di alimentazione e i moduli possono essere collegati in serie induttori (perline) o piccole resistenze (10 Ï\) e per disaccoppiare l'alimentazione di tali moduli devono essere utilizzati condensatori al tantalio di almeno 10 μF. Moduli come driver RS 232 o regolatori di potenza di commutazione.
Al fine di ridurre l'interferenza del modulo rumore e della parte analogica circostante, il layout di ogni modulo circuito sulla scheda è importante. I moduli sensibili (parti RF e antenne) devono essere sempre tenuti lontani da moduli rumorosi (microcontrollori e driver RS 232) per evitare interferenze. Come accennato in precedenza, i segnali RF possono causare interferenze con altri moduli di circuito analogico sensibili come ADC quando trasmessi. La maggior parte dei problemi si verifica a bande operative più basse (ad esempio 27 MHz) e a livelli di potenza elevati. È una buona pratica di progettazione utilizzare la capacità di disaccoppiamento RF (100p F) collegata a terra per disaccoppiare i punti sensibili.
Se si utilizza il cavo per collegare la scheda RF al circuito digitale esterno, utilizzare il cavo twisted-pair. Ogni cavo di segnale deve essere twin-twist con il cavo GND (DIN/ GND, DOUT/ GND, CS/ GND, PWR _ UP/ GND). Collegare il circuito RF al circuito di applicazione digitale utilizzando il cavo GND del cavo twisted-pair. La lunghezza del cavo deve essere il più breve possibile. La linea che alimenta la scheda RF deve anche essere collegata alla coppia twisted GND (VDD/GND).
