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一山不容二虎:一块PCB板上的RF电路和数字电路该怎么共存

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单片射频器件很大程度上方便了一定范围内无线通信领域的应用,使用合适的微控制器和天线并结合此收发器件即可构成完整的无线通信链路。它们可以集成在一块很小的PCB板上,应用于无线数字音频、数字视频数据传输系统,无线遥控和遥测系统,无线数据采集系统,无线网络以及无线安全防范系统等众多领域。

数字电路与模拟电路的潜在矛盾

如果模拟电路和数字电路单独工作可能各自工作良好,但是一旦将两者放在同一块电路板上,使用同一个电源供电一起工作,整个系统很可能就会不稳定。这主要是因为数字信号频繁的在地和正电源(大小3 V) 之间摆动,而且周期非常短,通常是ns 级的。因为较大的振幅和较小的切换时间,所以使得这些数字信号包含大量的且独立于切换频率的高频成分。而在模拟部分,从天线调谐回路传到无线设备接收部分的信号一般小于1μV。因此数字信号与射频信号之间的差别将达到10-6(120 dB) 。显然,如果不能很好的把数字信号与射频信号分离开来,微弱的射频信号就可能遭到破坏,这样一来,无线设备工作性能就会持续恶化,甚至完全停止工作。

RF电路和数字电路做在同块PCB上的常见问题

不能充分的隔离敏感线路和噪声信号线是最常出现的问题。供电电源噪声、不合理的地线和天线对其他模拟部分的辐射也是经常出现的问题。就像上面所说的,数字信号具有高的摆幅并且包含大量高频谐波。如果PCB 板上的数字信号布线邻近敏感的模拟信号,高频谐波有可能会耦合过去。RF 器件的最敏感节点通常为锁相环( 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仔细处理解决。

RF电路和数字电路做在同块PCB上的解决办法

在大多数RF 应用中的一些通用设计和布线策略的8个步骤:一个可靠的地线层面、缩短与地线层的连接距离、RF去耦、电源的星行布线、合理安排PCB布局、屏蔽RF信号对其他模拟部分的影响、在板环天线的特别考虑、电路板的连接。当然,遵循实际应用中RF 器件的布线建议是最为重要的。

迅速发展的射频集成电路为从事无线数字音频、视频数据传输系统,无线遥控、遥测系统,无线数据采集系统,无线网络以及无线安全防范系统等设计的工程技术人员解决无线应用的瓶颈提供了最大的可能。同时,射频电路的设计又要求设计者具有一定的实践经验和工程设计能力。

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