PCB Haberleri - RF devreleri ve dijital devreleri aynı PCB'de harmonik içinde nasıl yaşıyor?

RF devreleri ve dijital devreleri aynı PCB'de harmonik içinde nasıl yaşıyor? Tek çip radyo frekansı aygıtı, kablosuz iletişim alanında bir menzil içinde uygulamayı çok kolaylaştırır. Kullanıcı cihazı ile birlikte uygun bir mikrokontrolör ve anten kullanarak tamamen kablosuz iletişim bağı oluşturulabilir. Küçük bir devre tahtasında birleştirilebilir ve kablosuz dijital ses ve dijital video transmisi sistemleri, kablosuz uzak kontrol ve telemetri sistemleri, kablosuz veri alma sistemleri, kablosuz a ğlar ve kablosuz güvenlik sistemleri gibi kullanılabilirler.

1 Dijital devreler ve analog devreler arasındaki potansiyel kontrafikler

Eğer analog devre (RF) ve dijital devre (mikrokontrolör) ayrı şekilde çalışırsa, iyi çalışabilirler, ama ikisi aynı devre tahtasına yerleştirilip aynı güç temsili ile birlikte çalışırsa, bütün sistem muhtemelen stabil olabilir. Bu genellikle, yer ve pozitif güç tasarımı (3V boyutta) arasında dijital sinyal sık sık değişir ve süre çok kısa, sık sık ns seviyesinde. Büyük amplitüs ve daha küçük değiştirme zamanı yüzünden bu dijital sinyaller değiştirme frekansından bağımsız olan yüksek frekans komponentleri içeriyor. Analog bölümünde, anten ayarlama dönüsünden kablosuz cihazının alınan parçasına gönderilen sinyal genellikle 1μV'den daha az. Bu yüzden, dijital sinyali ve radyo frekans sinyali arasındaki fark 10-6 (120dB) ulaşır. Eğer dijital sinyal ve radyo frekans sinyali iyi ayrılmazsa, zayıf radyo frekans sinyali yok edilebilir. Bu şekilde, kablosuz cihazının çalışma performansı bozulacak ya da hiçbir şekilde çalışmadı.

Aynı PCB'deki RF devrelerin ve dijital devrelerin ortak 2 sorunları

Duyarlı çizgiler ve sesli sinyal çizgilerinin yetersiz izolasyonu ortak bir sorun. Dijital sinyal yüksek bir dönüşü ve yüksek frekans harmoniği içeriyor. PCB tahtasındaki dijital sinyal düzenlemesi duyarlı analog sinyaline yakın olursa, yüksek frekans harmonik aracılığıyla birleştirilebilir. RF aygıtlarının en hassas düğümleri genelde faz kilitli döngü (PLL), dış voltaj kontrol edilen oscillatör (VCO) indukatörü, kristal referans sinyali ve anten terminalinin döngü filtrü devriyidir. Bu devreğin parçaları özel ilgilenmelidir.

(1) Güç teslimat sesi

İçeri/çıkış sinyalinin birkaç V'den dönüşü olduğundan beri, dijital devre genellikle enerji teslimatı sesi için kabul edilebilir (50mV'den az). Analog devre güç teslimatı gürültüsüne çok hassas, özellikle voltaj ve diğer yüksek frekans harmoniği için. Bu yüzden, RF (ya da diğer analog) devreleri içeren PCB'deki elektrik hattı sıralaması sıradan dijital devre masasındaki devrelerden daha dikkatli olmalı ve otomatik devrelerden kaçınmalıdır. Aynı zamanda, mikrokontrolör (ya da diğer dijital devre) birdenbire her iç saat döngüsünün içindeki kısa bir sürede bulunacağını belirtmeli. Çünkü modern mikrokontrolörler CMOS teknolojisi ile tasarlanmıştır. Bu yüzden, 1MHz'in iç saat frekansiyasında bir mikro kontrolör çalıştığını varsayılırsa, bu frekans enerji tasarımından (puls) akışını çekecek. Eğer doğru güç tasarımı çözülmezse, güç çizgisinde voltaj ışığına neden olur. Eğer bu voltaj yakışıkları devreğin RF parçasının enerji sağlığına ulaşırsa, ciddi durumlarda çalışma başarısızlığına sebep olabilirler. Bu yüzden analog elektrik hatının dijital devre alanından ayrılmasını sağlamak gerekiyor.

(2) Mantıklı yer kablosu

RF devre tahtası her zaman elektrik teslimatının negatif elektroduna bağlı bir yer katı olmalı. Eğer doğru yönlendirilmezse, tuhaf bir fenomen olabilir. Dijital devre tasarımcısı için anlamak zor olabilir, çünkü çoğu dijital devre çalışmaları yeryüzü uçaksız bile iyi çalışır. RF frekans grubunda, kısa bir kablo bile bir induktor gibi davranacak. Zor hesaplama, mm uzunluğunda induktans yaklaşık 1nH ve 434MHz'deki 10mmPCB devresinin induktans yaklaşık 27Ω. Yer kablo katı kullanılmazsa, çoğu yer kabloları uzun sürecek ve devre tasarım özelliklerini garanti edemeyecek.

(3) Anteninin diğer analog parçalara radyasyon

Radyo frekansiyeti ve diğer parçalar içeren devrelerde, bu sık sık gözden geçirilir. RF bölümünün yanında, gemide genellikle diğer analog devreler vardır. Örneğin, birçok mikrokontrolör analog-digital dönüştürücüleri (ADC) analog giriş ve bateri voltaj veya diğer parametreleri ölçülemek için in şa etti. Eğer RF transmitörünün anteni bu PCB (ya da bu PCB üzerinde bulunduğunda), gönderilen yüksek frekans sinyali ADC'nin analog girişine ulaşabilir. Bir devre çizgisinin anten gibi RF sinyalleri emir ya da alabileceğini unutma. Eğer ADC girdi terminal doğru işlenmiyorsa, RF sinyali ADC tarafından ESD diodi girişinde kendini heyecanlı olabilir ve ADC ayrılığına sebep olabilir.

3 Aynı PCB'deki RF devrelerin ve dijital devrelerin çözümü

Daha aşağıdaki RF uygulamalarında genel tasarım ve yönetim stratejileri verilir. Ancak, gerçek uygulamalarda RF aygıtları için yolculuk tavsiyelerine uymak daha önemli.

(1) Güvenli bir yeryüzü uçağı

RF komponentleri ile PCB tasarlandığında, güvenilir bir yeryüzü uça ğı her zaman kullanılmalı. Onun amacı devrede etkili bir 0V potansiyel noktasını kurmak, böylece tüm aygıtlar kolayca ayrılması. Elektrik tasarımının 0V terminal bu yeryüzü uçağı ile doğrudan bağlanmalı. Yer uçağının düşük impedansı yüzünden iki düğüm arasında sinyal bağlantısı olmayacak. Tahtadaki çoklu sinyallerin genişliği 120dB ile farklı olabilir. Yüzey bağlanmış PCB üzerinde tüm sinyal sürücüsü yükselme yüzeyinin aynı tarafında ve yeryüzü yüzeyde. Ideal toprak uçağı tüm PCB'yi kapatmalı (anten PCB altından başka). Eğer iki kattan fazla bir PCB kullanılırsa, yer katı sinyal katına yakın bir katta (komponent yüzeyinin altındaki katı gibi) yerleştirilmeli. İyi bir yöntem ise yeryüzü uçaklarıyla sinyal sürücü katmanın boş parçasını doldurmak. Bu toprak uçakları çoklu vialar üzerinden ana toprak uçağına bağlı olmalı. Yerleştirme noktasının varlığı yakın induktans özelliklerini değiştirmeye sebep olacağını belirtmeli. Bu yüzden induktans değerini seçmek ve induktans yerini dikkatli düşünmeli.

(2) Yer uçağıyla bağlantı mesafesini kısayla

Yer uçağıyla tüm bağlantılar mümkün olduğunca kısa olmalı ve toprak viallarını komponent parçalarına (ya da çok yakın) yerleştirmeli. İki yer sinyalleri aracılığıyla yer paylaşmasına izin verme. Bu, bağlantı impedance aracılığıyla iki parça arasında karışık konuşma sebebi olabilir.

(3) RF ayrılması

Kıpırdama kapasiteleri mümkün olduğunca pinlere yakın yerleştirilmeli, ve kapasiteleri ayrılması gereken her pinde ayrılmak için kullanılmalı. Yüksek kaliteli keramik kapasitelerini kullanmak en iyi dielektrik türü "NPO". "X7R" da çoğu uygulamalarda iyi çalışabilir. Kapacitör değerinin ideal seçimi seri resonans sinyal frekansiyesine eşit olmalı. Örneğin, 434MHz'de, SMD 100pF kapasitörü yükselmiş olacak. Bu frekanslarda, kapasitörün kapasitet tepkisinin yaklaşık 4Ω ve yolculuğun etkileyici tepkisinin aynı menzilde. Seri kapasiteleri ve vias sinyal frekansı için bir notch filtrü oluşturuyor, bu şekilde etkili a çılır. 868MHz'de 33pF kapasitörü ideal bir seçimdir. RF değerlendirmesi için küçük değer kapasitörünün yanında, düşük frekansiyonu değerlendirmek için de büyük değer kapasitörü elektrik hattına yerleştirilmeli. 2,2μF keramik ya da 10 μF tantal kapasitörü seçebilirsiniz.

Name

Yıldız sürücüsü analog devre tasarımında bilinen bir teknikdir (1. Şekil olarak gösterilir). Dört masasındaki her modülin enerji kaynağı ortak enerji kaynağı noktasından kendi enerji kaynağı vardır. Bu durumda yıldız düzenlemesi, devreğin dijital parçası ve RF parçası kendi güç hatlarının olması gerektiğini ve bu güç hatlarının IC yakınlarında ayrı ayrı ayrılması gerektiğini anlamına gelir. Bu, sayısal bölümden ve RF bölümünden güç sağlığını ayırmak için etkili bir yoldur. Eğer ciddi gürültü olan bir modül aynı devre masasına yerleştirilirse, bu modüller güç sağlaması için en azından 10μF'nin tantalum kapasitesini kullanabilir. Böyle modüller RS 232 sürücüdür ya da elektrik tasarruf yöneticilerini değiştirir.

(5) PCB düzenini mantıklı düzenleyin

Ses modülinden ve çevredeki analog parçalarının araştırmalarını azaltmak için, masadaki her devre modülünün düzeni önemlidir. Müdahale etmek için her zaman duygusal modüller (RF parçası ve antenna) ses modüllerinden uzak tutun.

(6) RF sinyalinin etkisini diğer analog parçalara koruyun.

Yukarıdaki gibi, RF sinyalleri gönderildiğinde, ADC gibi duygusal analog devre modüllerine karıştırılacak. Problemlerin çoğu düşük operasyon frekans bandlarında (27MHz gibi) ve yüksek enerji çıkış seviyelerinde oluşar. RF deşiklik kapasitesini (100pF) yere bağlamak için iyi bir tasarım praksisidir.

(7) Gemi dönüş anteneleri için özel düşünceler

Antena PCB'de birleştirilebilir. Tradicionali bip antene ile karşılaştırıldığında, sadece uzay ve üretim maliyetini kurtarır, ancak mekanizmada daha stabil ve güvenilir. Normal olarak, dönüş antena tasarımı, alıcıya karışmamak için istenmeyen güçlü sinyalleri bastırmak için relativ kısa bir grup genişliğine uygulanır. Tıpkı diğer antenler gibi, yakın sesli sinyal çizgileri tarafından birleştirilen gürültü kapasitetiyle alabileceğini belirtilmeli. Alıcısına karıştıracak ve yayıcının modulasını da etkileyebilir. Bu yüzden antene yakınlarında dijital sinyal çizgileri koymamalısınız ve antenin etrafında boş alan tutmak öneriliyor. Antene yakın her nesne, ayarlama a ğının bir parçasını oluşturacak, bu yüzden anten ayarlaması beklenen frekans noktasından ayrılmasını sağlayacak ve gönderme ve alıma radyasyon menzilini (uzakta) azaltır. Tüm tür anten için devre kurulunun (dışarıdaki paketleme) de anten ayarlamasını etkileyebilir. Aynı zamanda, anten bölgesinde toprak uçağını kaldırmak için ilgilenmelidir, yoksa anten etkili çalışamaz. (8) Dört tahtasının bağlantısı & # 160; Eğer bir kablo RF devre tahtasını dış dijital devre ile bağlamak için kullanılırsa, çevrili çift kablo kullanılmalı. Her sinyal kablo GND kabloyla çevrilmeli olmalı (DIN/GND, DOUT/GND, CS/GND, PWR UP/GND). RF devre tahtasını ve dijital uygulama devre tahtasını karıştırılmış çift kablosu GND kablosu ile bağlamayı hatırlayın ve kablo uzunluğu mümkün olduğunca kısa olmalı. RF devre kuruluna güç sağlayan devre aynı zamanda GND (VDD/GND) ile çarpılmalı.