PCBニュース - 同時にRF回路とデジタル回路をPCB上に置く方法

Analog (radio frequency) and digital (microcontroller) circuits may work well individually, しかし、2回、同じ上にある プリント回路基板 そして、同じ電源を使用して一緒に働く, システム全体が不安定になりそうです. This is mainly because the digital signal oscillates frequently between the ground and the positive power supply (size 3 V), 期間は極めて短い, NSクラス. 大きな振幅と小さいスイッチング時間のために, デジタルジグ

nalsは，スイッチング周波数に依存しない高周波数成分を多数含んでいる。アナログ部分では、アンテナ同調ループから無線装置の受信部まで送信される信号は、一般に1×1／4 V以下である。

敏感な線と雑音の多い信号線の不十分な孤立は、一般の問題です。上述したように、デジタル信号は、振幅が高い振幅であり、多数の高周波数高調波を含んでいる。PCB上のデジタル信号配線が高感度アナログ信号に隣接している場合、高周波数高調波を過去に結合することができる。RFデバイスの敏感なノードは、通常、位相同期ループ（PLL）、外部電圧制御発振器（VCO）インダクタ、水晶基準信号、およびアンテナ端子のループフィルタ回路である。回路のこれらの部分は特別な注意をもって扱われるべきです。

入出力信号は数Vのスウィングを有するので、デジタル回路は一般的に電源ノイズ（50 mV未満）に許容される。アナログ回路は、特に電源電圧、その他の高周波数高調波に対して非常に敏感である。したがって、RF（または他のアナログ）回路を含むPCB上の電力線は、通常のデジタルボードよりも慎重にルーティングされなければならず、自動配線を避ける必要がある。マイクロコントローラ（または他のデジタル回路）は、最新のマイクロコントローラがCMOSプロセスを使用して設計されているので、各内部クロックサイクル内の短時間の間、電流の大部分で突然吸い込むことにも留意すべきである。

RFボードは、常に接地層を負の電源に接続しなければならない。ほとんどのデジタル回路が接地層なしでもよく機能するので、これはデジタル回路設計者が理解するのは難しいかもしれない。RFでは、非常に短いワイヤさえ、インダクタンスのように作用する。ラフ計算により、1 mm長のインダクタンスは約1 nHであり、434 MHzで10 mmpcbラインの誘導性リアクタンスは約27Ωである。接地線を使用しない場合、接地線の長さが長くなり、回路の設計特性が保証されない。

これはしばしばRFと他のコンポーネントを含む回路で見落とされます。RF部分に加えて、通常、ボード上の他のアナログ回路がある。例えば、多くのマイクロコントローラは、バッテリ電圧または他のパラメータと同様にアナログ入力を測定するためのビルトインA／D変換器（ADC）を有する。RF送信機アンテナがPCBの近く（またはその上）にある場合、放射される高周波信号はADCのアナログ入力に到達することができる。どんな回路もアンテナのようにRF信号を送るか、または受け取ることができることを忘れないでください。ADC入力が適切に処理されない場合、RF信号はADC入力のESDダイオード内で自己励起され、ADC偏差をもたらす。

接地層へのすべての接続は可能な限り短くしなければならず、グラウンドホールは素子のパッド（または非常に近い）に配置されるべきである。つの接地信号がホールを通して単一のグラウンドを共有するのを決して許可しない。これは、ホール接続の抵抗によるパッド間のクロストークを引き起こすことがある。デカップリングコンデンサは可能な限りピンの近くに配置され、デカップリングが必要な各ピンで使用されるべきである。高品質セラミックコンデンサ、誘電体タイプ「NPO」と「X 7 R」は、大部分のアプリケーションでよく働きます。選択されたキャパシタンスの理想的な値は、その直列共振が信号周波数に等しいようにすべきである。

例えば、SMDを搭載した100 PのFキャパシタは、434 MHzでよく動作し、容量性リアクタンスは約4 KHzであり、スルーホールリアクタンスは同じ範囲にある。直列にコンデンサおよびホールは、シグナル周波数のためのノッチフィルタを形づくる。そして、それは効果的に切り離されることができる。868 MHzで、33 pFのコンデンサは理想的な選択です。低値コンデンサの高周波デカップリングに加えて、高周波コンデンサを低周波数を分離するために電力線に配置しなければならない。セラミックまたは10 mg／fのタンタルコンデンサである。

スタールーティングは、アナログ回路設計において周知の技術である。スター配線-回路基板上の各モジュールは、電源の電源ポイントから独自の電源ラインを持っています。この場合、スター配線は、回路のデジタルおよびRF部分が別々の電力線を有するべきであることを意味し、これらの電力線はICの近くに個別に分離されるべきである。これは数からのパーティションです

RFからの部分および部分電源雑音の効果的な方法同一の回路基板上に重いノイズモジュールを配置する場合は、電源コードとモジュールとの間にインダクタ（ビーズ）または小さな抵抗（10φ）を直列に接続することができ、これらのモジュールの電源を分離するために少なくとも10×1／4 Fのタンタルコンデンサを使用しなければならない。RS 232ドライバまたはスイッチング電源レギュレータのようなモジュール。

ノイズモジュールと周囲アナログ部品との干渉を低減するためには，基板上の各回路モジュールのレイアウトが重要である。敏感なモジュール（RF部分とアンテナ）は、干渉を避けるために、雑音の多いモジュール（マイクロコントローラとRS 232ドライバー）から常に離れていなければなりません。上述のように、RF信号は、送信されたときにADCのような他の敏感なアナログ回路モジュールとの干渉を引き起こす可能性がある。ほとんどの問題は、高出力出力レベルと同様に、より低い動作帯域（例えば、27 MHz）で発生する。高感度デカップリングキャパシタンス（100 p f）をグラウンドに接続して感度の高い点を分離するのに良い設計法である。

RFボードを外部のデジタル回路に接続するためにケーブルを使うならば、ツイストペアケーブルを使ってください。各信号ケーブルはGNDケーブル（DIN／GND、DOUT／GND、CS／GND、PWR−HIGH／GND）でツインツイストする必要がある。ツイストペアケーブルのGNDケーブルを使用して、RF回路基板をデジタル応用回路基板に接続する。ケーブル長はできるだけ短いはずです。RFボードを供給するラインは、GNDツイストペア（VDD／GND）に接続しなければならない。