Jos analoginen piiri (RF) ja digitaalinen piiri (mikrokontrolleri) toimivat hyvin erikseen, mutta kun ne kytketään samalle piirilevylle ja käytetään samaa virtalähdettä yhdessä, koko järjestelmä on todennäköisesti epävakaa. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että digitaalinen signaali vaihtelee usein maan ja positiivisen virtalähteen (koko 3 V) välillä, ja jakso on erityisen lyhyt, usein nanometrin tasolla. Suuren amplitudin ja lyhyen kytkentäajan vuoksi nämä digitaaliset signaalit sisältävät suuren määrän korkeataajuisia komponentteja, jotka ovat riippumattomia kytkentätaajuudesta. Analogiosassa antennin viritysilmukasta langattoman laitteen vastaanotto-osaan tuleva signaali on yleensä alle 1 μV.
Herkkien linjojen ja kohinaisten signaalilinjojen riittämätön eristys on yleinen ongelma. Kuten edellä mainittiin, digitaalisilla signaaleilla on suuri heilahtelu ja ne sisältävät suuren määrän korkeataajuisia harmonisia yliaaltoja. Jos piirilevyn digitaalisignaalijohdotus on herkkien analogisten signaalien vieressä, korkeataajuiset harmoniset yliaallot voivat kytkeytyä niiden ohi. RF-laitteiden herkät solmut ovat yleensä vaihelukitun silmukan (PLL) silmukkasuodatinpiiri, ulkoisen jännitteellä ohjatun oskillaattorin (VCO) induktori, kiteen referenssisignaali ja antenniliitäntä, ja näitä piirin osia tulee käsitellä erityisen huolellisesti.
Koska tulo-/lähtösignaalilla on useiden volttien vaihtelu, digitaalipiirit ovat yleensä hyväksyttäviä virtalähteen kohinan suhteen (alle 50 mV). Analogipiirit ovat herkkiä virtalähteen kohinalle, erityisesti purskejännitteille ja muille korkeataajuisille harmonisille yliaalloille. Siksi RF-piirejä (tai muita analogisia) sisältävien piirilevyjen virtajohdon reitityksen on oltava huolellisempaa kuin tavallisen digitaalisen piirilevyn johdotuksen, ja automaattista reititystä tulisi välttää. On myös huomattava, että mikrokontrolleri (tai muu digitaalinen piiri) imee yhtäkkiä suurimman osan virrasta lyhyeksi ajaksi jokaisen sisäisen kellojakson aikana nykyaikaisten mikrokontrollerien CMOS-prosessisuunnittelun vuoksi.
RF-piirilevyssä tulisi aina olla maadoitusjohto kytkettynä virtalähteen negatiiviseen elektrodiin, mikä voi aiheuttaa outoja ilmiöitä, jos sitä ei käsitellä oikein. Digitaalipiirien suunnittelijan voi olla vaikea ymmärtää tätä, koska useimmat digitaaliset piirit toimivat hyvin myös ilman maadoituskerrosta. RF-alueella jopa lyhyt johdin toimii induktorina. Karkeasti laskettuna induktanssi millimetriä kohden on noin 1 nH ja 10 mm:n piirilevyjohdon induktiivinen reaktanssi 434 MHz:n taajuudella on noin 27 Ω. Jos maadoitusjohtoa ei käytetä, useimmat maadoitusjohdot ovat pidempiä, eikä piiri takaa suunniteltuja ominaisuuksia.
Tämä usein unohdetaan piireissä, jotka sisältävät radiotaajuutta ja muita osia. RF-osan lisäksi piirilevyllä on yleensä muita analogisia piirejä. Esimerkiksi monissa mikrokontrollereissa on sisäänrakennetut analogia-digitaalimuuntimet (ADC) analogisten tulojen sekä akun jännitteen tai muiden parametrien mittaamiseksi. Jos RF-lähettimen antenni sijaitsee lähellä (tai tällä piirilevyllä), lähetetty korkeataajuinen signaali voi saavuttaa ADC:n analogitulon. Älä unohda, että mikä tahansa piiri voi lähettää tai vastaanottaa RF-signaaleja kuten antenni. Jos ADC-tuloa ei käsitellä oikein, RF-signaali voi virittäytyä ADC:n ESD-dioditulossa, mikä aiheuttaa ADC-poikkeaman.
Kaikkien maadoituskerrokseen johtavien liitosten on oltava mahdollisimman lyhyitä, ja maadoitusreikä tulee sijoittaa komponentin liitäntäpisteeseen (tai hyvin lähelle sitä). Älä koskaan anna kahden maadoitussignaalin jakaa maadoitusreikää, koska se voi aiheuttaa ylikuulumista kahden liitäntäpisteen välille läpireiän liitäntäimpedanssin vuoksi. Irrotuskondensaattori tulee sijoittaa mahdollisimman lähelle nastaa, ja kondensaattorin irrotusta tulee käyttää jokaisessa irrotettavassa nastaan. Käytettäessä korkealaatuisia keraamisia kondensaattoreita, dielektrinen tyyppi on "NPO", ja "X7R" toimii myös hyvin useimmissa sovelluksissa. Valitun kapasitanssin ihanteellisen arvon tulisi olla sellainen, että sen sarjaresonanssi on yhtä suuri kuin signaalin taajuus.
Esimerkiksi 434 MHz:n taajuudella SMD-kiinnitteinen 100 pF:n kondensaattori toimii hyvin. Tällä taajuudella kondensaattorin kapasitiivinen reaktanssi on noin 4 Ω ja reiän induktiivinen reaktanssi on samalla alueella. Sarjaan kytketty kondensaattori ja reikä muodostavat signaalitaajuudelle lovisuodattimen, mikä mahdollistaa sen tehokkaan irtikytkennän. 868 MHz:n taajuudella 33 pF:n kondensaattorit ovat ihanteellinen valinta. RF-erotetun pienkondensaattorin lisäksi virtajohtoon tulisi asentaa myös suurkondensaattori matalataajuisen signaalin irrottamiseksi. Voit valita 2,2 μF:n keraamisen tai 10 μF:n tantaalikondensaattorin.
Tähtikytkentä on tunnettu tekniikka analogisten piirien suunnittelussa. Tähtikytkentä - Jokaisella piirilevyn moduulilla on oma virtajohtonsa yhteisestä virtalähteen pistorasiasta. Tässä tapauksessa tähtikytkentä tarkoittaa, että piirin digitaalisilla ja RF-osilla tulisi olla omat virtajohtonsa, ja nämä virtajohdot tulisi irrottaa erikseen mikropiirin lähellä. Tämä on ero numeroista.
Tehokas menetelmä RF-osan osittaisen ja virtalähteen kohinan poistamiseen. Jos samalle piirilevylle sijoitetaan voimakkaasti kohinaa aiheuttavia moduuleja, induktori (magneettinen helmi) tai pieni vastus (10 Ω) voidaan kytkeä sarjaan virtajohdon ja moduulin väliin, ja näiden moduulien virtalähteen irrotukseen on käytettävä vähintään 10 μF:n tantaalikondensaattoria. Tällaisia moduuleja ovat RS 232 -ajurit tai kytkentävirtalähteen säätimet.
Kohinamoduulin ja sitä ympäröivän analogiaosan aiheuttamien häiriöiden vähentämiseksi on tärkeää, että piirimoduulien sijoittelu piirilevyllä on oikea. Herkät moduulit (RF-osat ja antennit) tulee aina pitää erillään kohinaisista moduuleista (mikrokontrollerit ja RS-232-ajurit) häiriöiden välttämiseksi. Kuten edellä mainittiin, RF-signaalit voivat aiheuttaa häiriöitä muille herkille analogiapiirimoduuleille, kuten AD-muuntimille, kun niitä lähetetään. Useimmat ongelmat esiintyvät alemmilla toimintataajuuksilla (kuten 27 MHz) sekä suurilla tehotasoilla. Hyvä suunnittelukäytäntö on irrottaa herkät pisteet maahan kytketyllä RF-erotuskondensaattorilla (100p F).
Jos käytät kaapeleita RF-kortin liittämiseen ulkoiseen digitaaliseen piiriin, käytä kierrettyjä parikaapeleita. Jokainen signaalikaapeli on oltava paritettu GND-kaapelilla (DIN/GND, DOUT/GND, CS/GND, PWR _ UP/GND). Muista liittää RF-piirikortti ja digitaalinen sovelluspiirikortti kierretyn parikaapelin GND-kaapelilla, ja kaapelin pituuden tulee olla mahdollisimman lyhyt. RF-korttia virtaa syöttävän johdotuksen on myös oltava kierretty GND-kaapelilla (VDD/GND).
