PCB Teknik - RF devrelerini ve dijital devrelerini PCB tahtasında nasıl yükleyeceğiz

RF devrelerini ve dijital devrelerini PCB tahtasında nasıl yükleyeceğiz

Tek çip radyo frekansı aygıtı, kablosuz iletişim alanında uygulamayı belirli bir ölçüde çok kolaylaştırır. Kullanabilir bir mikro kontrolleyici ve anten seçip bu nakliyatçı aygıtı birleştirerek tamamen kablosuz iletişim bağlantısı oluşturabilir. Küçük bir devre tahtasında integre edilebilir ve kablosuz dijital ses ve dijital video transmisi sistemlerinde kullanılabilir, kablosuz uzaktan kontrol ve telemetri sistemlerinde, kablosuz veri koleksiyonu sistemlerinde, kablosuz a ğlarında, ve kablosuz güvenlik sistemleri.

Dijital devreler ve imitasyon devreler arasındaki mümkün müdahale

Devre (RF) ve dijital devre (mikrokontrolör) imzalaması bağımsız çalışabileceğini tahmin edin, ama ikisi aynı devre tahtasına yerleştirildiğinde ve aynı güç temsili birlikte çalışmak için kullanılacağını tahmin edin, bütün sistem muhtemelen stabil olmalı.

Bu genellikle, yer ve pozitif güç sağlığı arasındaki dijital sinyal sık sık değişir ve sürede n seviyesinde çok kısa. Büyük amplitude ve daha küçük değiştirme zamanı yüzünden bu dijital sinyaller değiştirme frekansından bağımsız olan yüksek frekans komponentleri içeriyor.

Görüntüleme bölümünde, anten ayarlama dönüsünden kablosuz cihazının alınan parçasına gönderilen sinyal genelde 1μV'den daha az. Bu yüzden, dijital sinyali ve RF sinyali arasındaki fark 10-6 (120 dB) olacak.

Görünüşe göre, dijital sinyali ve radyo frekansı sinyali iyi tanımlanamaz, zayıf radyo frekansı sinyali hasar edilebilir. Sonuç olarak, kablosuz cihazının işletim fonksiyonu kötüleştirir ya da hiçbir şekilde çalışmadı.

Aynı PCB'deki RF devrelerin ve dijital devrelerin ortak sorunları

Etkin çizgileri ve sesli sinyal çizgilerini yeterli bloklamak yetersiz bir sorun. Dijital sinyali yüksek bir dönüşü ve yüksek frekans harmonik içeriyor.

PCB tahtasındaki dijital sinyal sürücüsünün yakınlarındaki etkin analog sinyali varsayılırsa, daha önce yüksek frekans harmonik birleştirilebilir.

RF aygıtının en aktif düğümü genelde faz kilitli döngü (PLL), dış voltaj kontrol edilen oscillatör (VCO) indukatörü, kristal referans sinyali ve anten terminalinin döngü süzgecidir. Bu devreğin parçaları özel ilgilenmelidir.

(1) Güç teslimat sesi

İçeri/çıkış sinyalinin birkaç volt dönüşünden dolayı, dijital devreler genelde enerji teslimatı sesini (50 mV'den az) tolere edebilir. Dönüşü imitirarken, güç sağlaması gürültü gürültüsü için uygun, özellikle ışık voltasyonu ve diğer yüksek frekans harmoniği için.

Bu yüzden, RF (ya da diğer imitasyon) devresi içeren PCB tahtasındaki elektrik hatları genel dijital devre tahtasındaki devrelerden daha dikkatli olmalı ve otomatik devre engellenmesi gerekir.

Aynı zamanda, mikrokontrolör (ya da diğer dijital devre) birdenbire her iç saat döngüsünün çoğunu kısa zamandır batacağını belirtmeli. Bu yüzden modern mikrokontrolörler CMOS süreci planlamasını kullanır.

Bu yüzden, bir mikrokontrolör 1 MHz'in iç saat frekansında çalıştığını varsayılırsa, bu frekans enerji tesbitinden (puls) akışını çekecek. Eğer doğru güç sağlaması kabul edilmezse, güç sağlaması satırında voltaj ışığını sağlayacak.

Bu voltaj ışıkları devreğin RF parçasının enerji sağlamasına ulaştığını tahmin ediyorlarsa operasyonun çok başarısız olabilir. Bu yüzden, elektrik çizgisinin dijital devre bölgesinden ayrılmasını sağlamak gerekiyor.

(2) Mantıklı yer kablosu

RF devre tahtası her zaman elektrik teslimatının negatif parçasına bağlı bir yeryüzü uça ğı olmalı. Eğer doğru yönlendirilmezse, tuhaf bir fenomen olabilir.

Dijital devre planlayıcısı için anlamak zor olabilir, çünkü toprak uça ğı olmadan bile, çoğu dijital devre fonksiyonları uzaktadır.

RF frekans grubunda, hatta çok kısa bir kablo da bir etkisi ile aynı etkisi olacak. Zor hesaplama, mm uzunluğunda induktans yaklaşık 1 nH ve 434 MHz'de 10 mm PCB devrelerinin induktans yaklaşık 27 Ω. Yer kablo katı seçilmediğini tahmin ediyorsanız, çoğu yeryüzü kabloları uzun sürecek ve devre planlanmış özellikleri garanti edemeyecek.

(3) Antena'dan diğer bölgelere benzetim

Radyo frekansiyeti ve diğer parçalar içeren devrelerde, bu sık sık gözden geçirilir. RF bölümünün yanında, gemide genellikle diğer analog devreler var. Örneğin, birçok mikrokontrolör analog-dijital dönüştürücüleri (ADC) analog giriş, bateri voltaj veya diğer parametreleri ölçülemek için in şa etti.

RF transmitörünün anteni bu PCB (ya da bu PCB) yakınlarında bulunduğunu tahmin ediyorsanız, açıklanan yüksek frekans sinyali ADC'nin analog girişine ulaşabilir. Bir devre çizgisinin antene gibi RF sinyalleri duyurabileceğini ya da alabileceğini unutma.

ADC girişin in işlemesinin sebep olmadığını tahmin ediyorsanız, RF sinyali ADC girişinin ESD diodisinde kendini heyecanlandırılabilir ve sonra ADC hatalarının sebebi olabilir. RF devre ve dijital devre aynı PCB işleme tasarında yapılır

Daha aşağıdaki RF uygulamalarında genel planlama ve yönetme stratejileri verilir. Ancak, RF aygıtlarını pratik olarak uygulamak daha önemli.

(1) Güvenli bir yeryüzü uçağı

RF komponentleri ile PCB planladığında, her zaman güvenilir bir yeryüzü seçmelisiniz. Onun amacı devrede kullanışlı 0 V potansiyel noktasını kurmak, böylece tüm aygıtlar sadece ayrılması.

Elektrik tasarımının 0 V terminal bu yeryüzü uçağı ile doğrudan bağlanmalı. Yer uçağının düşük engellemesi yüzünden iki düğüm arasında sinyal bağlantısı olmayacak.

Tahtadaki çoklu sinyallerin genişliğinin 120 dB ile farklı olması çok önemli. Dışarıdaki bir PCB üzerinde tüm sinyal sürücü aygıt yüzeyinin aynı tarafında ve yer katı iyi değil.

Askerlik uçağı tüm PCB'yi kapatmalı (anten PCB'nin altından başka). İki katdan fazla bir PCB kullanıldığını tahmin ediyoruz, yeryüzü yakın sinyal katının katına (komponent yüzeyin altındaki katı gibi) yeryüzü yerleştirilmeli.

İyi bir yöntem ise yeryüzü uçaklarıyla sinyal sürücü katmanın boş parçasını doldurmak. Bu toprak uçakları çoklu vialar üzerinden ana toprak uçağı ile bağlı olmalı.

Yerleştirme noktasının varlığı çevre induktans özelliklerini değiştirmeye neden olacağını belirtmeli. Bu yüzden induktans değerinin seçimini ve induktans yerini dikkatli düşünmek gerekir.

(2) Yer katı ile bağlantı mesafesini kısaylaştırın

Tüm yeryüzü katına bağlantılar mümkün olduğunca kısa olmalı ve yeryüzü vialları komponentin patlamasına (ya da çok yakın) yerleştirilmeli. İki toprak sinyalleri aracılığıyla yer paylaşmasına izin vermeyeceğim. Bu, bağlantı impedance aracılığıyla ilişkiler 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 seç. En iyi dielektrik tipi "NPO". "X7R" çoğu uygulamalarda iyi çalışabilir. Kapanstör değerinin uygun seçimi seri rezonans sinyal frekansiyesine eşit olmalı.

Örneğin, 434 MHz'de, SMD 100 p F kapasitörü yükseldi. Bu frekanslarda kapasitörün kapasitet reaksiyonu yaklaşık 4 Ω ve yolculuğun etkileyici reaksiyonu da aynı ölçekte. Sıradaki kapasitörler ve vialar sinyal frekansiyesi ile ilgili bir notch filtrü oluşturuyor. Çıkarmak için faydalı oluyor.

868 MHz'de, 33 p F kapasitesi aspirasyonal bir seçimdir. RF değerlendirmesi için küçük değer kapasitörünün yanında, düşük frekansiyonu değerlendirmek için de büyük değer kapasitörü elektrik hattına yerleştirilmeli. 2.2 IYF seramik veya 10 IYF tantal kapasitörü seçilebilir.

Name

Yıldız sürücüsü devre planında bilinen bir teknikten sonra modellendirildi. 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 çizgileri olması gerektiğini ve bu güç çizgileri IC yakınlarında dağıtılması gerektiğini anlamına gelir.

Bu, dijital bölümden ve RF bölümünden güç teslimatı sesini ayırmak için faydalı bir yoldur.

Ciddi gürültü olan bir modul aynı devre masasına yerleştirildiğini tahmin ediyoruz, bir induktor (manyetik köprü) veya küçük dirençli (10 Ω) enerji hattı ve modul arasındaki seride bağlanabilir ve en azından 10 μF kapasitörü olarak tantalum kapasitörü kullanmak gerekiyor. Bu modüllerin güç tasarımı çözüldü. Böyle modüller RS 232 sürücüdür ya da elektrik tasarruf yöneticilerini değiştirir.

(5) PCB düzenini mantıklı düzenleyin

Ses modülünün ve periferal imilleme parçasının rahatsızlığını azaltmak için, masadaki her devre modülünün düzeni önemlidir. Sürekli gürültü modullarından (mikrokontrolörler ve RS 232 sürücüler) aktiv modulları (RF parçası ve antenna) rahatsız etmek için uzak tutun.

(6) RF sinyallerinin etkisini diğer görsel parçalara koru.

Yukarıdaki gibi, RF sinyalleri, gönderildiğinde, ADC gibi aktif analog devre modüllerini rahatsız edecek. Problemlerin çoğu düşük operasyon frekans bandlarında (27 MHz gibi) ve yüksek enerji çıkış seviyelerinde oluşar. Yere bağlanmak ve aktif noktayı sürekli çift etmek için RF kapasitörü (100p F) kullanmak iyi bir planlama alışkanlığıdır.

(7) Gemi dönüş anteneleri için özel düşünceler

Antena PCB'de inşa edilebilir.

tradisyonel bip antene ile karşılaştırıldığında, sadece uzay ve üretim maliyetini kurtarmıyor, ama organizasyonda daha stabil ve güvenilir. Genelde dönüş anteneleri, alıcıyı rahatsız etmekten istenmeyen güçlü sinyalleri engellemeye yardım ediyor. Bilin ki çember antenelerinin (aynı diğer anteneler gibi) yakın sesli sinyal çizgilerinden birleştirilmiş gürültü kapasiteliğini alabilir.

Alıcıyı kızdıracak ve dağıtıcının modulasını da etkileyebilir. Bu yüzden antenin yakınlarında dijital sinyal çizgileri koymamalısınız ve antenin etrafında boş alanı korumaya tavsiye ediliyor.

Antene yakın her nesne, anten ayarlama a ğının bir parçasını oluşturacak. Bu, anten ayarlamasını beklenen frekans noktasından ayrılacak ve transmitin ve alıma radyasyonunun ölçüsünü (uzağını) azaltır. Tüm tür antenler hakkında, bu gerçekliğe dikkat etmek gerekiyor, ve devre kurulun (dış paketi) kabuğu de anten ayarlamasını etkileyebilir.

Aynı zamanda, anten bölgesinde toprak uçağını kaldırmak için ilgilenmelidir, yoksa anten etkili olarak kullanılamaz.

(8) Döngü tahta bağlantısıName

RF devre tahtasını dış dijital devre ile bağlamak için bir kabel kullanıldığını tahmin ediyorsanız, çevrilmiş çift kabel kullanılmalı. Her sinyal kablo GND kablo ile birlikte 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 tahtası için güç sağlama devresi de GND (VDD/ GND) ile çarpılmalı.

sonuç olarak

Radyo frekansiyeti integral devrelerin hızlı gelişmesi, kablosuz dijital ses ve video veri transmisi sistemlerine, kablosuz uzak kontrol, telemetri sistemlerine, kablosuz veri koleksiyonu sistemlerine, kablosuz ağları ve kablosuz güvenlik ve savunma sistemlerine katılan mühendisler ve teknisyenler için en büyük kablosuz uygulama şişetini sağlar. Belki de.

Aynı zamanda radyo frekans devrelerinin planlaması plancıların bazı pratik deneyimleri ve mühendislik planlama kapasiteleri olmasını gerekiyor.