2.3　nRF52840硬件设计的注意事项

nRF52840的硬件设计会直接影响产品的射频性能和工作稳定性，在设计nRF52840的硬件时，建议严格遵循Nordic提供的参考设计，参考设计的文件下载链接为https://www. nordicsemi.com/Products/nRF52840/Compatible-downloads#infotabs。nRF52840 DK开发板硬件设计的文件下载链接为https://www.nordicsemi.com/Products/Development-hardware/nRF52840-DK/Download#infotabs。

在实际的产品设计中，如果无法完全遵循Nordic给出的参考设计，则需要注意以下几点事项。

（1）PCB的布局。在确定PCB的板形后，需要根据产品需求，布局一些需要在固定位置摆放的元器件。

① 天线的布局。天线应摆放在射频性能最优的位置，通常摆放在PCB边缘，这不仅有利于射频信号的传播，同时还可以尽量避免受人体、金属等屏蔽物的遮盖及影响。

② 天线匹配电路的布局。天线匹配电路通常摆放在靠近天线的区域。由于普通开发者一般没有网络分析仪等专用的调测设备，因此建议使用nRF52840产品规格书给出的硬件参考设计文件，更改设计可能造成通信距离下降，以及射频指标超标等结果。

③ 其他元器件的布局。

（2）供电电路。良好的供电电路设计可以有效避免电源噪声对射频的干扰，建议采用以下星状电源的走线设计。

① 每个独立的硬件模块单独连接电源，如图2-16所示，这可以避免不同硬件模块之间电源噪声串扰。

② 星状电源走线的中心点，应当尽量靠近电源或者电源的滤波电容，如图2-17所示。

（3）去耦电容。去耦电容必须尽可能靠近VDD引脚，并且在GND引脚放置对地的过孔，如图2-18所示。

（4）铺地。射频电路中的铺地是很重要的，主要原因如下：

① 较小的接地平面会降低天线的效率，影响通信距离及效果。

② 良好的铺地设计可以抑制噪声和杂散信号（该指标与安规认证有关）。

③ 匹配网络下的底层铺地，可屏蔽射频部分，避免干扰。

PCB的两面通常都对地铺铜，并且确保两个铺铜面之间通过过孔连接，建议按照0.5～1cm的间隔放置过孔，如图2-19所示。

（5）晶振电路。晶振电路如图2-20所示，在设计晶振电路时，应注意以下几点：

① 晶振的摆放应尽可能靠近XC1引脚和XC2引脚，晶振引线切勿与其他信号线平行，因为这可能产生噪声及干扰，而其他信号线与晶振引线垂直交叉是允许的。

② 晶振负载电容的摆放应靠近晶振的引脚。

③ 晶振导线和其他信号线之间应铺地隔离。

（6）天线匹配电路布局修改的原则。建议直接使用nRF52840产品规格书给出的硬件参考设计文件来设计天线匹配电路，如果无法遵循官方给出的硬件参考设计文件，则需要更改或调整天线匹配电路中的元器件，以达到较优的性能（需要专门的仪器以及丰富的调试经验），但这种情况下无法保证最佳性能。如果需要修改天线匹配电路，则必须遵循以下原则：

① 天线匹配电路应靠近nRF52840芯片。

② 天线匹配电路中的元器件应该尽可能地靠近，以缩短元器件之间的导线长度。长导线会引入额外的寄生电容、电感。

③ 天线匹配电路中元器件的摆放尽可能一字排开，不要使信号线路出现折回。

④ 天线匹配电路区域的PCB顶层、中间层应掏空铜皮，底层应对地铺铜。

⑤ 天线匹配电路区域的PCB下方不要走线。

⑥ 如果由于PCB尺寸的限制，天线匹配电路需要离天线较远，则可以考虑通过微带线连接天线匹配电路和天线（切记不要把天线匹配电路远离nRF52840芯片），如图2-21所示。