如何在PCB板上同时安置RF电路和数字电路？

如果模拟电路(射频) 和数字电路(微控制器) 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，而且周期特别短，常常是 ns 级的。由于较大的振幅和较小的切换时间，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。

不能充分的隔离敏感线路和噪声信号线是常常出现的问题。如上所述，数字信号具有高的摆幅并包含大量高频谐波。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。

由于输入 / 输出信号有几 V 的摆幅，数字电路对于电源噪声(小于 50 mV) 一般可以接受。而模拟电路对于电源噪声却相当敏感，尤其是对毛刺电压和其他高频谐波。因此，在包含 RF(或其他模拟) 电路的 PCB 板上的电源线布线必须比在普通数字电路板上布线更加仔细，应避免采用自动布线。同时也应注意到，微控制器(或其他数字电路) 会在每个内部时钟周期内短时间突然吸入大部分电流，这是由于现代微控制器都采用 CMOS 工艺设计。

RF 电路板应该总是布有与电源负极相连的地线层，如果处理不当，可能产生一些奇怪的现象。对于一个数字电路设计者来说这也许难于理解，因为即使没有地线层，大多数数字电路功能也表现良好。而在 RF 频段，即使一根很短的线也会如电感一样作用。粗略计算，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。如果不采用地线层，大多数地线将会较长，电路将无法保证设计特性。

在包含射频和其他部分的电路中，这一点经常被忽略。除了 RF 部分，板上通常还有其他模拟电路。例如，许多微控制器内置模数转换器(ADC) 用于测量模拟输入以及电池电压或其他参数。如果射频发送器的天线位于此 PCB 附近(或就在此 PCB 上) ，发出的高频信号可能会到达 ADC 的模拟输入端。不要忘记任何电路线路都可能如天线一样发出或接收 RF 信号。如果 ADC 输入端处理不合理，RF 信号可能在 ADC 输入的 ESD 二极管内自激，从而引起 ADC 的偏差。

所有对地线层的连接必须尽量短，接地过孔应放置在(或非常接近) 元件的焊盘处。决不要让两个地信号共用一个接地过孔，这可能导致由于过孔连接阻抗在两个焊盘之间产生串扰。去耦电容应该放置在尽可能靠近引脚的位置，每个需要去耦的引脚处都应采用电容去耦。采用高品质的陶瓷电容，介电类型最好是“ NPO” ， “ X7R” 在大多数应用中也能较好工作。理想的选择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 电容将良好工作，此频率时，电容的容抗约为 4 Ω，过孔的感抗也在同样范围。串联的电容和过孔对于信号频率形成一个陷波滤波器，使之能有效的去耦。868 MHz 时，33 p F 电容是一个理想的选择。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，可选择一个 2. 2 μF 陶瓷或 10μF 的钽电容。

星形布线是模拟电路设计中众所周知的技巧 。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，这些电源线应在靠近 IC 处分别去耦。这是一个隔开来自数字

部分和来自 RF 部分电源噪声的有效方法。如果将有严重噪声的模块置于同一电路板上，可以将电感(磁珠) 或小阻值电阻(10 Ω) 串联在电源线和模块之间，并且必须采用至少 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拟部分的干扰，各电路模块在板上的布局是重要的。应总是将敏感的模块( RF 部分和天线) 远离噪声模块(微控制器和 RS 232 驱动器)以避免干扰。如上所述，RF 信号在发送时会对其他敏感模拟电路模块如 ADC 造成干扰。大多数问题发生在较低的工作频段(如 27 MHz) 以及高的功率输出水平。用 RF 去耦电容(100p F) 连接到地来去耦敏感点是一个好的设计习惯。

如果用电缆将 RF 电路板连接到外部数字电路，应使用双绞线缆。每一根信号线必须和 GND 线双绞在一起(DIN/ GND ， DOUT/ GND ， CS/ GND ， PWR _ UP/ GND) 。切记将 RF 电路板和数字应用电路板用双绞线缆的 GND 线连接起来，线缆长度应尽量短。给 RF 电路板供电的线路也必须与 GND 双绞(VDD/ GND) 。

审核编辑 黄昊宇