Berita PCB - Bagaimana meletakkan sirkuit RF dan sirkuit digital pada PCB pada masa yang sama

Sirkuit analog (frekuensi radio) dan digital (mikrokawal) boleh berfungsi dengan baik secara individu, tetapi apabila kedua-dua berada di papan sirkuit cetak yang sama dan bekerja sama menggunakan bekalan kuasa yang sama, seluruh sistem mungkin tidak stabil. Ini terutama kerana isyarat digital sering berubah diantara tanah dan bekalan kuasa positif (saiz 3 V), dan jangka adalah sangat pendek, sering ns kelas. Kerana amplitud besar dan masa penukaran kecil, sinyal digital ini

nals mengandungi bilangan besar komponen frekuensi tinggi yang tidak berdasarkan frekuensi tukar. Dalam bahagian analog, isyarat yang dihantar dari gelung tuning antena ke bahagian penerima peranti tanpa wayar biasanya kurang dari 1μV.

Pengerian tidak sesuai garis sensitif dan garis isyarat bunyi adalah masalah umum. Seperti yang disebut di atas, isyarat digital mempunyai amplitud swing tinggi dan mengandungi bilangan besar harmonik frekuensi tinggi. Jika kabel isyarat digital pada PCB disebelah dengan isyarat analog sensitif, harmonik frekuensi tinggi mungkin dipasang masa lalu. Nod sensitif peranti RF biasanya ialah sirkuit penapis loop loop loop terkunci fasa (PLL), induktor oscilator kawal tegangan luaran (VCO), isyarat rujukan kristal, dan terminal antena. Bahagian-bahagian sirkuit ini sepatutnya ditangani dengan hati-hati istimewa.

Kerana isyarat input/output mempunyai variasi beberapa V, litar digital secara umum diterima untuk bunyi kuasa (kurang dari 50 mV). Sirkuit analog sangat sensitif kepada bunyi kuasa, terutama untuk tekanan letupan dan harmonik frekuensi tinggi lainnya. Oleh itu, garis kuasa pada PCBS yang mengandungi sirkuit RF (atau lain-lain analog) mesti dijalankan dengan lebih berhati-hati daripada pada papan digital biasa, dan wayar automatik mesti dihindari. Ia juga perlu dicatat bahawa mikrokawal (atau sirkuit digital lain) tiba-tiba akan menghisap kebanyakan semasa untuk jangka waktu singkat dalam setiap sirkuit jam dalaman, kerana mikrokawal modern direka menggunakan proses CMOS.

Papan RF sepatutnya sentiasa mempunyai lapisan pendaratan tersambung kepada bekalan kuasa negatif, yang boleh menghasilkan beberapa fenomena pelik jika tidak dikendalikan dengan betul. Ini mungkin sukar untuk perancang sirkuit digital untuk memahami, kerana kebanyakan sirkuit digital berfungsi dengan baik walaupun tanpa lapisan tanah. Dalam RF, walaupun wayar yang sangat pendek bertindak seperti induksi. Dengan pengiraan kasar, induktan per mm panjang adalah kira-kira 1 nH, dan reaktan induktif 10 mmPCB baris pada 434 MHz adalah kira-kira 27 Ï· Jika wayar tanah tidak digunakan, kebanyakan wayar tanah akan panjang dan ciri-ciri desain sirkuit tidak akan dijamin.

Ini sering dilupakan dalam sirkuit yang mengandungi rf dan komponen lain. Selain bahagian RF, biasanya ada sirkuit analog lain di papan. Contohnya, banyak pengendali mikro mempunyai penyukar analog-ke-digital (ADCs) untuk mengukur input analog serta tekanan bateri atau parameter lain. Jika antena penghantar rf ditempatkan berhampiran (atau menyala) PCB, isyarat frekuensi tinggi yang dikeluarkan mungkin mencapai input analog ADC. Jangan lupa bahawa mana-mana litar boleh menghantar atau menerima isyarat RF sama seperti antena. Jika input ADC tidak diproses dengan betul, isyarat RF mungkin bersemangat dalam dioda ESD input ADC, yang mengakibatkan penyerangan ADC.

Semua sambungan ke lapisan tanah mesti pendek yang mungkin dan lubang tanah mesti ditempatkan di (atau sangat dekat) pad unsur. Jangan biarkan dua isyarat tanah berkongsi satu tanah melalui lubang. Ini boleh menyebabkan perbualan salib antara pads kerana perlawanan sambungan lubang. Kondensator penyahpautan patut ditempatkan sebanyak mungkin kepada pin dan patut digunakan pada setiap pin dimana penyahpautan diperlukan. Kondensator keramik kualiti tinggi, jenis dielektrik "NPO", dan "X7R" berfungsi dengan baik dalam kebanyakan aplikasi. Nilai ideal kapasitasi yang dipilih sepatutnya seperti resonansi sirinya sama dengan frekuensi isyarat.

Contohnya, kondensator SMD yang diletak 100 p F akan berfungsi dengan baik pada 434 MHz, di mana reaksi kondensatif adalah kira-kira 4 ϯ, dan melalui reaksi lubang berada dalam julat yang sama. Kondensator dan lubang dalam siri membentuk penapis notch untuk frekuensi isyarat, yang boleh dipasang secara efektif. Pada 868 MHz, kondensator 33 p F adalah pilihan yang ideal. Selain pemisahan RF kondensator nilai rendah, kondensator nilai tinggi juga patut ditempatkan pada garis kuasa untuk pemisahan frekuensi rendah, pilih 2. 2 μF keramik atau 10 μF kondensator tantalum.

Penghalaan bintang adalah teknik yang diketahui dalam desain sirkuit analog. Kawalan bintang - Setiap modul di papan sirkuit mempunyai garis kuasa sendiri dari titik kuasa bekalan kuasa awam. Dalam kes ini, kawalan bintang bermakna bahawa bahagian digital dan RF sirkuit sepatutnya mempunyai garis kuasa terpisah, dan garis kuasa ini sepatutnya dipisahkan secara terpisah berhampiran IC. Ini adalah sekatan dari nombor

Kaedah efektif bagi bunyi bekalan kuasa sebahagian dan sebahagian dari RF. Jika modul bunyi berat ditempatkan pada papan sirkuit yang sama, induktor (beads) atau resistensi kecil (10 Ï) boleh disambung dalam siri antara tali kuasa dan modul, dan kondensator tantalum sekurang-kurangnya 10 μF mesti digunakan untuk menyambung bekalan kuasa modul ini. Modul seperti pemacu RS 232 atau penyesuaian kuasa.

Untuk mengurangi gangguan dari modul bunyi dan bahagian analog sekeliling, bentangan setiap modul sirkuit di papan adalah penting. Modul sensitif (bahagian RF dan antena) sepatutnya disimpan jauh dari modul bunyi (pengendali mikro dan pemacu RS 232) untuk menghindari gangguan. Seperti yang disebut di atas, isyarat RF boleh menyebabkan gangguan dengan modul sirkuit analog sensitif lain seperti ADC bila dihantar. Kebanyakan masalah berlaku pada band operasi yang lebih rendah (cth. 27 MHz) serta pada aras output kuasa yang tinggi. Ia adalah praktek reka yang baik untuk menggunakan kapasitas pemisahan RF (100p F) disambung ke tanah untuk menyambung titik sensitif.

Jika menggunakan kabel untuk menyambungkan papan RF ke sirkuit digital luaran, gunakan kabel pasangan putar. Setiap kabel isyarat mesti berputar-dua dengan kabel GND (DIN/ GND, DOUT/ GND, CS/ GND, PWR UP/ GND). Sambungkan papan sirkuit RF ke papan sirkuit aplikasi digital menggunakan kabel GND kabel pasangan putar. Panjang kabel sepatutnya pendek yang mungkin. Garis yang menyediakan papan RF juga mesti disambung ke pasangan-putaran GND (VDD/ GND).