Технология PCB - как установить радиочастотные и Цифровые схемы на панелях PCB

как установить на компьютере радиочастотные и Цифровые схемы панель PCB

The single-chip radio frequency device greatly facilitates the application in the field of wireless communication within a certain scale. Выбор подходящих микроконтроллеров и антенн, а также сочетание устройств приемопередатчика может создать полноценную беспроводную связь.
Они могут быть интегрированы в небольшой компьютер плата цепи and used in many fields such as wireless digital audio and digital video data transmission systems, радиотелеметрическая система, система сбора радиоданных, wireless networks, беспроводная система безопасности.

Potential opposition between digital circuits and imitation circuits

Если предположить, что аналоговые схемы (RF) и Цифровые схемы (Микроконтроллеры) могут работать независимо, то вся система может оказаться неустойчивой, если они будут помещены на одну и ту же схему и работать вместе с использованием одного и того же источника энергии.

Это объясняется главным образом тем, что цифровые сигналы часто колеблются между поверхностным и положительным питанием (3V), а цикл очень короток, как правило, на ns - уровне. Поскольку эти цифровые сигналы имеют большую амплитуду и меньше времени переключения, они содержат много высокочастотных компонентов, не связанных с частотой выключения.

в аналоговой части сигнал, передаваемый из контура настройки антенны в приемную часть беспроводного оборудования, как правило, составляет менее 1 кв. м. таким образом, разница между цифровыми и радиочастотными сигналами достигает 10 - 6 (120 дБ).

Очевидно, что, если предположить, что в районах, где не может быть хорошо произведено разделение цифровых и радиочастотных сигналов, слабые радиочастотные сигналы могут быть повреждены. Таким образом, функционирование беспроводного оборудования будет ухудшаться, а то и вообще невозможно.

проблемы, типичные для радиочастотных и цифровых схем на одном и том же PCB

The inability to adequately block active lines and noise signal lines is a common problem. Как указывалось выше, the digital signal has a high swing and contains many high frequency harmonics.

Гипотетически активное приближение аналоговых сигналов панель PCB, возможная предшествующая связь между гармониками высокой частоты.

The most active node of the RF device is generally the loop filter circuit of the phase-locked loop (PLL), the external voltage-controlled oscillator (VCO) inductor, the crystal reference signal and the antenna terminal. эти части цепи следует обрабатывать с особой тщательностью.

1) шум питания

Since the input/амплитуда колебания выходного сигнала в несколько вольт, digital circuits can generally tolerate power supply noise (less than 50 mV). While imitating the circuit, Это относится к шуму питания, especially for glitch voltage and other high-frequency harmonics.

Поэтому проводки электропроводки на панелях PCB, содержащих RF (или другие аналоговые) схемы, должны быть более осторожными, чем проводы на обычных цифровых схемах, и должны быть предотвращены от автоматической проводки.

В то же время следует отметить, что Микроконтроллеры (или другие Цифровые схемы) в короткое время внезапно поглощают большую часть электрического тока в каждом цикле внутренних часов. Это потому, что современные Микроконтроллеры используют технологию CMOS.

поэтому, Предположим, микроконтроллер работает на частоте 1 МГц, it will draw (pulse) current from the power supply at this frequency. если не используется надлежащее питание для развязки, it will inevitably cause a voltage glitch on the power supply line.

Если эти неисправности напряжения достигают пят питания части RF цепи, они могут привести к серьезным сбоям в работе. Поэтому необходимо обеспечить, чтобы аналоговые линии электропитания были отделены от цифровых схем.

2) неразумность заземления

радиочастота плата цепи should always have a ground plane connected to the negative pole of the power supply. Если неправильное обращение, some strange phenomena may occur.

для тех, кто занимается планированием цифровых схем, это, возможно, трудно понять, поскольку большинство цифровых схем функционируют весьма эффективно, даже если они не отвечают требованиям пласта.

в радиочастотном диапазоне даже короткие провода производят те же эффекты, что и индуктивность. грубо подсчитано, что индуктивность на миллиметр длины составляет около 1 н, а на 10 мм цепи PCB под 434 МГц - около 27 кв. если бы не был выбран горизонт, то большинство линий были бы длинными, а схемы не обеспечивали бы характеристик плана.

3) излучение от антенны к другим аналоговым компонентам

В схемах, включающих Радиочастоту и другие компоненты, this is often overlooked. исключая радиочастотную часть, there are generally other analog circuits on the board. например, many microcontrollers have built-in analog-to-digital converters (ADC) to measure analog inputs and battery voltage or other parameters.

если антенна излучателя радиочастот расположена вблизи PCB (или на PCB), то заявленные высокочастотные сигналы могут доходить до аналогового входа ADC. не забывайте, что любая схема может посылать или получать радиочастотные сигналы, как антенны.

Предположим, что ввод ADC был нерациональным, и радиочастотные сигналы могли быть самовозбуждены в диодах ESD, ввезенных ADC, что привело к ошибке ADC. для радиочастотных и цифровых схем используются одни и те же схемы обработки PCB

Ниже представлены некоторые общие планы и стратегии установки радиочастот в большинстве приложений. Тем не менее, более важно, чтобы на практике соблюдались рекомендации по проводке радиочастотного оборудования.

(1) A reliable ground plane

при планировании PCB с радиочастотными компонентами следует всегда выбирать надежные соединительные пласты. Его цель заключается в том, чтобы установить полезную точку потенциала 0 в цепи, с тем чтобы все устройства могли просто развязать.

The 0 V terminal of the power supply should be directly connected to this ground plane. низкое сопротивление из - за плоскости земли, there will be no signal coupling between the two nodes that have been decoupled.

амплитуда нескольких сигналов на платы может отличаться от 120 дБ, что очень важно. на внешнем устройстве PCB все сигнальные провода расположены на одной стороне от оборудования сборки и плохо соприкасаются с пластом.

аспирационная толща должна покрыть весь PCB (за исключением антенны под PCB). если используется PCB более чем на два слоя, то залегающие пласты должны располагаться на близлежащих слоях сигнала (например, под поверхностью элемента).

другой хороший способ - заполнение пустоты в сигнальном слое слоем слоем из соединительной пласта. Эти залегающие пласты должны быть подсоединены к главному пласту через несколько проходных отверстий.

Следует отметить, что наличие места приземления может привести к изменению характеристик индуктивности вокруг, и поэтому необходимо тщательно рассмотреть выбор значений индуктивности и ее местоположение.

(2) Shorten the connection distance with the ground layer

все соединения с пластом должны быть как можно короче, заземление через отверстие должно быть положено (или очень близко) к паяльной сборке. Нельзя допускать, чтобы два заземленных сигнала соединялись в одно заземленное отверстие, так как полное сопротивление соединения через отверстие может приводить к последовательному перемешиванию между двумя паяльными тарелками.

(3) RF decoupling

конденсатор развязки должен быть как можно ближе к лампе и должен быть развязан с помощью конденсатора на каждой ноге трубки, требующей развязки.

Choose high-quality ceramic capacitors. лучший тип диэлектрика - NPO. "X7R" can work well in most applications. идеальный выбор емкости должен уравновешивать последовательный резонанс частотой сигнала.

например, при частоте 434 МГц конденсаторы 100пф, установленные на SMD, могут работать хорошо. на этой частоте емкостное сопротивление конденсатора составляет около 4 отключений, а индуктивное сопротивление проходного отверстия находится в том же диапазоне. конденсаторы и сквозные отверстия последовательно образуют фильтр впитывающих волн относительно частоты сигнала, чтобы облегчить развязку.

при 868 МГц конденсатор 33pf был идеальным выбором. В дополнение к маломасштабным конденсаторам, используемым для радиочастотной развязки, на линии электропитания должен быть установлен конденсатор большой мощности для развязки низких частот. можно выбрать 2.2 для производства керамики или 10 для производства танталовых конденсаторов.

(4) звездообразное соединение питания

звездная проводка строится по известной технологии в схеме. Star wiring-each module on the плата цепи с точки общественного питания есть своя линия электропитания.

в этом случае звездная проводка означает, что цифровые и радиочастотные части цепи должны иметь собственные линии электропитания, которые должны быть развязаны вблизи IC.

это полезный способ изолировать шум источника от цифровой и радиочастотной частей.

Assuming that a module with severe noise is placed on the same плата цепи, an inductor (magnetic bead) or a small resistance resistor (10 Ω) can be connected in series between the power line and the module, в качестве конденсатора необходимо использовать по крайней мере 10 выключенных танталовых конденсаторов. Эти модули отключены от сети. Эти модули - RS 232 драйвер или регулятор питания.

(5) Arrange схема PCB reasonably

In order to reduce the disturbance from the noise module and the peripheral imitating part, the layout of each circuit module on the board is important. Always keep active modules (RF part and antenna) away from noise modules (microcontrollers and RS 232 drivers) to prevent annoyance.

6) влияние экранированных радиочастотных сигналов на другие аналоговые компоненты

Как указывалось выше, RF signals will disturb other active analog circuit modules such as ADCs when they are sent. Most of the problems occur in lower operating frequency bands (such as 27 MHz) and high power output levels. It is a good planning habit to use an RF decoupling capacitor (100p F) to connect to the ground and continuously couple the active point.

7) особое внимание к рамкам на колесах

антенна может быть установлена на PCB.

по сравнению с традиционной бичевой антенной она не только экономит расходы на помещения и производство, но и обеспечивает более стабильную и надежную организацию. обычно ширина полосы частот кольцевой антенны относительно узка, что помогает подавлять не Требующиеся мощные помехи приемника. обратите внимание, что кольцевая антенна (как и все другие антенны) может принимать шум, связанный с ёмкостной связью, от линии шумовых сигналов, расположенных поблизости.

Это может повлиять на приемник, а также на модуляцию эмиттера. Поэтому цифровые линии сигнализации не могут быть установлены вблизи антенны, и рекомендуется сохранить свободное пространство вокруг антенны.

любое тело, находящееся вблизи антенны, будет составлять часть сети настройки, что приведет к отклонению антенны от заданной точки частот и сокращению диапазона (расстояния) излучений и приема излучения. Что касается всех типов антенн, то необходимо учитывать, что оболочка платы (внешняя упаковка) может также влиять на настройки антенны.

В то же время следует осторожно демонтировать пласты в зоне антенны, иначе она не сможет эффективно работать.

(8) плата цепи connection

Assuming that a cable is used to connect the RF плата цепи соединение с внешним цифровым контуром, a twisted pair cable should be used. Each signal wire must be twisted together with the GND wire (DIN/ GND, дурак/ GND, антитеррористическая элита/ GND, пуск реактора с водой под давлением/ GND).

Помните, что плата RF и плата цифровой прикладной схемы с двойным кабелем GND должны быть как можно короче. схемы питания RF - платы также должны быть подсоединены к GND (VDD / GND).

словом

The rapid development of radio frequency integrated circuits provides the largest wireless application bottleneck for engineers and technicians who are engaged in wireless digital audio and video data transmission systems, телеуправление по радио, telemetry systems, система сбора радиоданных, wireless networks, система радиобезопасности и обороны. perhaps.

В то же время планирование радиочастотных схем требует, чтобы плановики имели определенный практический опыт и инженерные возможности для планирования.