Tecnologia PCB - Fabbrica del circuito stampato: problemi comuni nella progettazione del circuito di radiofrequenza wireless RF

Fabbrica del circuito stampato: problemi comuni nella progettazione del circuito di radiofrequenza wireless RF

Progettazione PCB a radiofrequenza (RF), ci sono molte incertezze nell'attuale teoria pubblica, ed è spesso descritta come una sorta di "arte nera". In circostanze normali, per i circuiti nella banda di frequenza al di sotto del microonde (compresi i circuiti digitali a bassa frequenza e bassa frequenza), un'attenta pianificazione sotto la premessa di una comprensione completa dei vari principi di progettazione è una garanzia per un progetto unico di successo. Per i circuiti digitali del PC con bande di frequenza superiori a microonde e ad alta frequenza, sono necessarie da 2 a 3 versioni di PCB per garantire la qualità del circuito. Per i circuiti RF sopra le bande di frequenza a microonde, sono spesso necessarie più versioni della progettazione PCB e del miglioramento continuo ed è sotto la premessa di avere una notevole esperienza. Questo mostra la difficoltà della progettazione elettrica RF.

Interferenza tra modulo del circuito digitale e modulo del circuito analogico

Se il circuito analogico (RF) e il circuito digitale funzionano separatamente, possono funzionare bene separatamente. Tuttavia, una volta che i due sono posizionati sullo stesso circuito e lavorano insieme con lo stesso alimentatore, è probabile che l'intero sistema sia instabile. Ciò è dovuto principalmente al fatto che il segnale digitale oscilla frequentemente tra terra e alimentazione positiva (>3 V), e il periodo è estremamente breve, spesso nell'ordine di nanosecondi. A causa della maggiore ampiezza e tempi di commutazione più brevi, questi segnali digitali contengono un gran numero di componenti ad alta frequenza che sono indipendenti dalla frequenza di commutazione. Nella parte analogica, il segnale trasmesso dal loop di sintonizzazione wireless alla parte ricevente del dispositivo wireless è generalmente inferiore a 1μV. Pertanto, la differenza tra il segnale digitale e il segnale di radiofrequenza può raggiungere 120dB. Ovviamente, se il segnale digitale e il segnale a radiofrequenza non possono essere separati bene, il segnale a radiofrequenza debole può essere distrutto. Di conseguenza, le prestazioni di funzionamento del dispositivo wireless si deteriorano o addirittura non funzionano affatto.

Interferenza acustica dell'alimentazione elettrica

I circuiti RF sono molto sensibili al rumore dell'alimentazione elettrica, specialmente alla tensione di glitch e ad altre armoniche ad alta frequenza. Il microcontrollore attirerà improvvisamente la maggior parte della corrente per un breve periodo di tempo all'interno di ogni ciclo di clock interno. Questo perché i microcontrollori moderni sono fabbricati utilizzando la tecnologia CMOS. Pertanto, supponendo che un microcontrollore stia funzionando ad una frequenza interna di clock di 1MHz, attingerà corrente dall'alimentazione elettrica a questa frequenza. Se non viene preso un adeguato disaccoppiamento di alimentazione, causerà inevitabilmente problemi di tensione sulla linea elettrica. Se questi difetti di tensione raggiungono i pin di alimentazione della parte RF del circuito, possono causare guasti di lavoro in casi gravi.

Motivo irragionevole

Se il filo di terra del circuito RF non viene gestito correttamente, possono verificarsi alcuni fenomeni strani. Per la progettazione del circuito digitale, la maggior parte delle funzioni del circuito digitale funzionano bene anche senza un piano di terra. Nella banda di frequenza RF, anche un cavo di massa corto agisce come un induttore. Calcolo approssimativo, l'induttanza per millimetro è di circa 1nH e l'induttanza di un circuito PCB 10mm a 433MHz è di circa 27Ω. Se lo strato del filo di terra non viene utilizzato, la maggior parte dei fili di terra sarà più lunga e il circuito non avrà le caratteristiche del progetto.

Interferenza di radiazione dell'antenna ad altre parti del circuito analogico

Nella progettazione del circuito PCB, ci sono solitamente altri circuiti analogici sulla scheda. Ad esempio, molti circuiti hanno conversione analogico/digitale (ADC) o convertitore digitale/analogico (DAC). Il segnale ad alta frequenza proveniente dall'antenna del trasmettitore di radiofrequenza può raggiungere l'ingresso analogico dell'ADC. Perché qualsiasi linea di circuito può inviare o ricevere segnali RF come un'antenna. Se l'elaborazione dell'ingresso ADC è irragionevole, il segnale RF può auto-eccitarsi nel diodo ESD dell'ingresso ADC, causando deviazione ADC.