假如模仿电路(射频) 和数字电路(微控制器) 独自作业或许各自作业杰出,可是一旦将两者放在同一块电路板上,运用同一个电源供电一同作业,整个体系很或许就会不稳定。这首要是因为数字信号频频的在地和正电源(巨细3 V) 之间摇摆,而且周期特别短,常常是ns 级的。因为较大的振幅和较小的切换时刻,使得这些数字信号包括很多的且独立于切换频率的高频成分。而在模仿部分,从天线调谐回路传到无线设备接纳部分的信号一般小于1μV。
不能充沛的阻隔灵敏线路和噪声信号线是常常呈现的问题。如上所述,数字信号具有高的摆幅并包括很多高频谐波。假如PCB 板上的数字信号布线邻近灵敏的模仿信号,高频谐波或许会耦合曩昔。RF 器材的最灵敏节点一般为锁相环( PLL) 的环路滤波电路,外接的压控振荡器(VCO) 电感,晶振基准信号和天线端子,电路的这些部分应该特别细心处理。
因为输入/ 输出信号有几V 的摆幅,数字电路关于电源噪声(小于50 mV) 一般能够承受。而模仿电路关于电源噪声却适当灵敏,尤其是对毛刺电压和其他高频谐波。因而,在包括RF(或其他模仿) 电路的PCB 板上的电源线布线有必要比在一般数字电路板上布线愈加细心,应防止选用主动布线。一起也应注意到,微控制器(或其他数字电路) 会在每个内部时钟周期内短时刻忽然吸入大部分电流,这是因为现代微控制器都选用CMOS 工艺规划。
RF 电路板应该总是布有与电源负极相连的地线层,假如处理不妥,或许发生一些古怪的现象。关于一个数字电路规划者来说这或许难于了解,因为即便没有地线层,大多数数字电路功用也体现杰出。而在RF 频段,即便一根很短的线也会如电感相同效果。大略核算,每mm 长度的电感量约为1 nH , 434 MHz 时10 mmPCB 线路的感抗约为27 Ω。假如不选用地线层,大多数地线将会较长,电路将无法确保规划特性。
在包括射频和其他部分的电路中,这一点经常被疏忽。除了RF 部分,板上一般还有其他模仿电路。例如,许多微控制器内置模数转换器(ADC) 用于丈量模仿输入以及电池电压或其他参数。假如射频发送器的天线位于此PCB 邻近(或就在此PCB 上) ,宣布的高频信号或许会抵达ADC 的模仿输入端。不要忘掉任何电路线路都或许如天线相同宣布或接纳RF 信号。假如ADC 输入端处理不合理,RF 信号或许在ADC输入的ESD二极管内自激,然后引起ADC 的误差。
一切对地线层的衔接有必要尽量短,接地过孔应放置在(或十分挨近) 元件的焊盘处。决不要让两个地信号共用一个接地过孔,这或许导致因为过孔衔接阻抗在两个焊盘之间发生串扰。去耦电容应该放置在尽或许接近引脚的方位,每个需要去耦的引脚处都应选用电容去耦。选用高品质的陶瓷电容,介电类型最好是“ NPO” , “ X7R” 在大多数运用中也能较好作业。抱负的挑选电容值应使其串联谐振等于信号频率。
例如434 MHz 时,SMD 贴装的100 p F 电容将杰出作业,此频率时,电容的容抗约为4 Ω,过孔的感抗也在相同规模。串联的电容和过孔关于信号频率构成一个陷波滤波器,使之能有用的去耦。868 MHz 时,33 p F 电容是一个抱负的挑选。除了RF 去耦的小值电容,一个大值电容也应放置在电源线路上去耦低频,可挑选一个2. 2 μF陶瓷或10μF 的钽电容。
星形布线是模仿电路规划中众所周知的技巧 。星形布线———电路板上各模块具有各自的来自公共供电电源点的电源线路。在这种情况下,星形布线意味着电路的数字部分和RF 部分应有各自的电源线路,这些电源线应在接近IC 处置别去耦。这是一个离隔来自数字
部分和来自RF 部分电源噪声的有用办法。假如将有严峻噪声的模块置于同一电路板上,能够将电感(磁珠) 或小阻值电阻(10 Ω) 串联在电源线和模块之间,而且有必要选用至少10 μF 的钽电容作这些模块的电源去耦。这样的模块如RS 232 驱动器或开关电源稳压器。
为减小来自噪声模块及周边模仿部分的搅扰,各电路模块在板上的布局是重要的。应总是将灵敏的模块( RF部分和天线) 远离噪声模块(微控制器和RS 232 驱动器)以防止搅扰。如上所述,RF 信号在发送时会对其他灵敏模仿电路模块如ADC 形成搅扰。大多数问题发生在较低的作业频段(如27 MHz) 以及高的功率输出水平。用RF 去耦电容(100p F) 衔接到地往来不断耦灵敏点是一个好的规划习气。
假如用电缆将RF 电路板衔接到外部数字电路,应运用双绞线缆。每一根信号线有必要和GND 线双绞在一同(DIN/ GND , DOUT/ GND , CS/ GND , PWR _ UP/ GND) 。牢记将RF 电路板和数字运用电路板用双绞线缆的GND线衔接起来,线缆长度应尽量短。给RF 电路板供电的线路也有必要与GND 双绞(VDD/ GND) 。