PCB 블로그 - PCB 보드에 무선 및 디지털 회로를 배치하는 방법

소형 PCB 보드에 통합할 수 있으며 무선 디지털 오디오, 디지털 비디오 데이터 전송 시스템, 무선 원격 제어 및 원격 측정 시스템, 무선 데이터 수집 시스템, 무선 네트워크 및 무선 보안 시스템 등 많은 분야에 사용됩니다.단편기 의 무선 주파수 장치 가 크게 편리해졌다

1.디지털 회로와 아날로그 회로 사이의 잠재적 충돌아날로그 회로 (RF) 와 디지털 회로 (마이크로 컨트롤러) 가 분리되어 작동하면 잘 작동 할 수 있지만 일단 동일한 보드에 놓여 동일한 전원을 사용하면 전체 시스템이 불안정 할 가능성이 높습니다.이는 주로 디지털 신호가 땅과 양전원 사이에서 자주 흔들리고 (크기는 3V) 주기가 매우 짧으며 일반적으로 ns 레벨에 있기 때문입니다.큰 폭과 작은 스위치 시간 때문에 이러한 디지털 신호는 스위치 주파수와 무관한 고주파 분량을 많이 포함한다.아날로그 섹션에서 안테나 튜닝 루프에서 무선 장치로 전송되는 수신 섹션의 신호는 일반적으로 1 ° V 미만입니다.따라서 디지털 신호와 RF 신호 사이의 차이는 10-6 (120dB) 이 될 것입니다.분명히, 디지털 신호가 무선 주파수 신호와 잘 분리되지 않으면 희미한 무선 주파수 신호가 손상되어 무선 장치의 작동 성능이 악화되고 심지어 전혀 작동하지 않을 수 있습니다.

2.동일한 PCB의 무선 주파수 회로 및 디지털 회로의 일반적인 문제 민감성 및 소음 신호선의 격리 부족은 일반적인 문제입니다.위에서 설명한 바와 같이 디지털 신호는 고진동을 가지며 대량의 고주파 고조파를 포함한다.PCB의 디지털 신호 라우팅이 민감한 아날로그 신호와 인접한 경우 고주파 고조파가 결합하여 통과할 수 있습니다.무선 주파수 장치의 민감한 노드는 일반적으로 잠금 고리 (PLL) 루프 필터 회로, 외부 압력 제어 발진기 (VCO) 센싱, 결정 참조 신호 및 안테나 단자입니다. 회로의 이러한 부분을 처리하는 데 특히 주의해야합니다.(1) 전원 노이즈는 입력/출력 신호에 몇 볼트의 진동이 있기 때문에 디지털 회로는 일반적으로 전원 노이즈 (50mV 미만) 에 사용될 수 있습니다.다른 한편으로 아날로그회로는 전원소음에 매우 민감하며 특히 스퍼트전압과 기타 고주파고조파에 민감하다.따라서 RF(또는 기타 아날로그) 회로가 있는 PCB에서 전원 코드를 경로설정할 때는 일반 디지털 보드보다 더 자세해야 하며 자동 경로설정은 피해야 합니다.또한 최신 마이크로컨트롤러는 CMOS 공정에서 설계되기 때문에 마이크로컨트롤러 (또는 기타 디지털 회로) 는 각 내부 클럭 주기의 짧은 시간 내에 갑자기 대부분의 전류를 섭취한다는 점에 유의해야 한다.따라서 마이크로컨트롤러가 1MHz의 내부 클럭 주파수로 작동한다고 가정하면 이 주파수의 전원에서 (펄스) 전류를 섭취할 것이며, 적절한 전원 분리를 취하지 않으면 불가피하게 전원 라인에 전압 가시를 일으킬 것이다.이러한 전압 가시가 회로 무선 주파수 부분의 전원 핀에 도달하면 작업에 크게 실패할 수 있으므로 아날로그 전원 코드가 디지털 회로 영역과 분리되어 있는지 확인해야 합니다.(2) 불합리한 접지선 RF 회로 기판은 항상 접지 평면이 전원에 연결된 음극이 있어야하며 잘못 처리하면 일부 이상한 행동을 초래 할 수 있습니다.이것은 대부분의 디지털 회로가 접지 평면이 없더라도 잘 작동하기 때문에 디지털 회로 설계자에게 이해하기 어려울 수 있습니다.무선 주파수 대역에서는 아주 짧은 전선이라도 감전 작용을 할 수 있다.대략적으로 계산하면 밀리미터 길이당 약 1nH의 감전감은 434MHz에서 10밀리미터 PCB 선로의 감전감은 약 27섬이다.접지 평면이 없으면 대부분의 접지선이 길고 회로가 설계 특성을 보장할 수 없습니다.(3) 안테나에서 다른 아날로그 부품으로의 복사는 RF 및 기타 부품이 포함된 회로에서 종종 무시됩니다.일반적으로 보드에는 무선 주파수 부분 외에도 다른 아날로그 회로가 있습니다.예를 들어, 많은 마이크로컨트롤러에는 아날로그 입력과 배터리 전압 또는 기타 매개변수를 측정하는 데 사용되는 내장형 아날로그 변환기(ADC)가 있습니다.RF 송신기의 안테나가 PCB 근처 (또는 위) 에 있으면 송신되는 고주파 신호가 ADC의 아날로그 입력에 도달할 수 있습니다.어떤 회로 회선도 안테나처럼 RF 신호를 보내거나 받을 수 있다는 것을 잊지 마십시오.ADC 입력을 올바르게 처리하지 않으면 RF 신호가 ADC 입력의 ESD 다이오드에서 자극되어 ADC가 표류할 수 있습니다.RF 회로와 디지털 회로는 동일한 PCB의 솔루션 A 아래에 대부분의 RF 애플리케이션에서 공통적으로 설계되고 라우팅된 정책을 제공합니다.그러나 실제 응용 프로그램에서는 RF 장치의 라우팅 권장 사항을 따르는 것이 더 중요합니다.(1) 신뢰할 수 있는 접지 평면은 RF 구성 요소가 있는 PCB를 설계할 때 항상 신뢰할 수 있는 접지를 사용해야 한다.그 목적은 회로에 유효한 0V 전위점을 만들어 모든 장치가 쉽게 결합할 수 있도록 하는 것이다.전원 공급 장치의 0V 끝은 이 접지 평면에 직접 연결되어야 합니다.접지 평면의 낮은 임피던스로 인해 결합이 제거된 두 노드 사이에 신호 결합이 존재하지 않습니다.보드에 있는 여러 신호의 폭이 120dB 차이가 날 수 있기 때문에 매우 중요합니다.표면 설치 PCB에서 모든 신호 경로설정은 어셈블리 설치 표면의 같은 면에 있고 접지 평면은 반대편에 있습니다.이상적인 접지 평면은 전체 PCB(안테나 PCB 아래 제외)를 덮어야 합니다.두 레이어 이상의 PCB를 사용하는 경우 어셈블리 측면의 다음 레이어와 같이 신호 레이어에 인접한 레이어에 접지층이 배치되어야 합니다.또 다른 좋은 방법은 신호 라우팅 레이어의 빈 부분을 접지 평면으로 채우는 것입니다. 접지 평면은 여러 개의 오버홀을 통해 주 접지 평면에 연결되어야 합니다.접지점의 존재는 그 옆의 감지 특성에 변화를 초래할 수 있기 때문에 감지 값의 선택과 감지 배치를 꼼꼼히 고려해야 한다는 점에 유의해야 한다.(2) 접지층으로 단축된 연결 거리와 접지평면에 대한 모든 연결은 가능한 한 짧아야 하며, 접지된 구멍은 어셈블리 용접판에 배치되어야 한다 (또는 매우 가깝다).두 개의 접지 신호가 하나의 접지 통과 구멍을 공유하도록 허용하지 마십시오. 이는 통과 구멍 연결 임피던스로 인해 두 용접 디스크 간의 간섭이 발생할 수 있기 때문입니다.(3) 무선 주파수 디커플링 커패시터는 가능한 한 핀에 접근해야 하며, 디커플링이 필요한 각 핀에 커패시터 디커플링을 사용해야 한다.고품질의 세라믹 콘덴서를 사용하며, 미디어 유형은"NPO"이며,"X7R"은 대부분의 응용 프로그램에서도 잘 작동합니다.직렬 공명이 신호 주파수와 같도록 이상적인 콘덴서 값을 선택해야 합니다.예를 들어, 434MHz에서는 SMD에 설치된 100pF 콘덴서가 잘 작동합니다.이 주파수에서 콘덴서의 내결함성은 약 4이고 구멍을 통과하는 감응력은 같은 범위내에 있다.직렬 콘덴서와 오버홀은 신호 주파수에 사용되는 오실로그래프 필터를 형성하여 효과적인 디커플링을 실현한다.868MHz에서는 33pF 콘덴서가 이상적입니다.RF 중첩 제거를 위한 소값 콘덴서 제외