El diseño de la placa de circuito de RF a menudo se describe como un "arte negro" porque todavía hay muchas incertidumbres en la teoría, pero esta visión es solo parcialmente correcta. El diseño de la placa de circuito de RF también tiene muchas pautas que se pueden seguir y no se deben ignorar.
En el diseño real, el verdadero truco práctico es cómo intercambiar estas pautas y leyes cuando no se pueden implementar con precisión debido a varias restricciones de diseño.
Por supuesto, hay muchos temas importantes de diseño de RF que vale la pena discutir, incluyendo impedancia y adaptación de impedancia, materiales de capas aislantes y tableros laminados, longitudes de onda y ondas estacionarias, etc. La planificación cuidadosa bajo la premisa de una comprensión integral de varios principios de diseño es la garantía para un diseño exitoso a la primera.
1. Problemas comunes en el diseño de circuitos de RF
1. Interferencia entre módulos de circuitos digitales y módulos de circuitos analógicos
Si el circuito analógico (radiofrecuencia) y el circuito digital funcionan por separado, es posible que funcionen bien. Sin embargo, una vez que coloque los dos en la misma placa y trabajen juntos desde la misma fuente de alimentación, es probable que todo el sistema sea inestable. Esto se debe principalmente a que las señales digitales oscilan con frecuencia entre tierra y el suministro positivo (>3 V), y con períodos extremadamente cortos, a menudo del orden de nanosegundos. Debido a la mayor amplitud y tiempos de conmutación más cortos. Estas señales digitales contienen un gran número de componentes de alta frecuencia independientes de la frecuencia de conmutación.
En la parte analógica, la señal transmitida desde el bucle de sintonización inalámbrico a la parte receptora del dispositivo inalámbrico es generalmente inferior a 1 μV. Por lo tanto, la diferencia entre la señal digital y la señal de RF puede alcanzar los 120 dB. Obviamente, si no puedes separar bien la señal digital de la señal de RF. Las señales de radiofrecuencia débiles pueden corromperse y, como resultado, el rendimiento del dispositivo inalámbrico se deteriorará o incluso dejará de funcionar.
2. La interferencia de ruido de la fuente de alimentación
Los circuitos de RF son muy sensibles al ruido de la fuente de alimentación, especialmente al voltaje de falla y otros armónicos de alta frecuencia. Los microcontroladores consumirán repentinamente la mayor parte de la corriente durante un corto período de tiempo durante cada ciclo de reloj interno, porque los microcontroladores modernos se fabrican en un proceso CMOS. por lo tanto. Suponga que un microcontrolador está funcionando a una frecuencia de reloj interno de 1 MHz, extraerá corriente de la fuente de alimentación a esta frecuencia. Si no se toma el desacoplamiento adecuado de la fuente de alimentación, inevitablemente se producirán fallas de voltaje en la línea de alimentación. Si estos picos de voltaje alcanzan los pines de alimentación de la parte de RF del circuito, puede causar fallas en el trabajo en casos severos.
3. Cable de tierra irrazonable
Si el cable de tierra del circuito de RF no se maneja correctamente, pueden ocurrir algunos fenómenos extraños. Para los diseños de circuitos digitales, la mayoría de los circuitos digitales funcionan bien incluso sin un plano de tierra. Y en las frecuencias de RF, incluso un cable de tierra muy corto actúa como un inductor. Aproximadamente calculada, la inductancia por mm de longitud es de aproximadamente 1 nH y la inductancia de una línea de PCB de 10 mm a 433 MHz es de aproximadamente 27 Ω. Sin un plano de tierra, la mayoría de las pistas de tierra serían largas y el circuito no se comportaría como se diseñó.
4. Interferencia de radiación de la antena a otras partes del circuito analógico
En el diseño de circuitos de PCB, normalmente hay otros circuitos analógicos en la placa. Por ejemplo, hay AD/DA en muchos circuitos. Las señales de alta frecuencia de la antena del transmisor de RF pueden llegar a la entrada analógica del ADC. Porque cualquier línea de circuito puede enviar o recibir señales de RF como una antena. Si el manejo en la entrada del ADC no se realiza correctamente, la señal de RF puede autoexcitarse dentro de los diodos ESD en la entrada del ADC, provocando desviaciones del ADC.
2. Principios del diseño del circuito de RF
Al diseñar el diseño de RF, primero se deben cumplir los siguientes principios generales: (1) Aislar el amplificador de RF de alta potencia (HPA) y el amplificador de bajo ruido (LNA) tanto como sea posible. , Es para mantener el circuito de transmisión de RF de alta potencia alejado del circuito de recepción de RF de baja potencia; (2) Asegúrese de que haya al menos un terreno completo en el área de alta potencia de la PCB, y que esté es mejor no tener vías en él. Por supuesto, cuanto mayor sea el área de la lámina de cobre, mejor; (3) El desacoplamiento del circuito y la potencia también es extremadamente importante; (4) la salida de RF generalmente debe estar lejos de la entrada de RF; (5 ) Las señales analógicas sensibles deben estar lo más lejos posible de las señales digitales de alta velocidad y las señales de RF 3. Partición física, diseño de partición eléctrica Descomposición de partición partición
física
y partición eléctrica. La partición física implica principalmente cuestiones como el diseño, la orientación y el blindaje de los componentes; la partición eléctrica se puede descomponer aún más en particiones para distribución de energía, enrutamiento de RF, circuitos y señales sensibles y puesta a tierra.
1. El diseño de componentes de partición física
es la clave para lograr un excelente diseño de RF. La técnica más efectiva es primero fijar los componentes en la ruta de RF y ajustar su orientación para minimizar la longitud de la ruta de RF y hacer que la entrada de RF la mantenga alejada. de salidas de RF y lo más lejos posible de circuitos de alta potencia y circuitos de bajo ruido. El método de apilamiento de tableros más efectivo es colocar el plano de tierra principal (tierra principal) en la segunda capa debajo de la capa de superficie y enrutar la línea de RF en la capa de superficie tanto como sea posible.
Minimizar el tamaño de la vía en la ruta de RF no solo reduce la inductancia de la ruta, sino que también reduce las uniones de soldadura virtuales en la conexión a tierra principal y reduce la posibilidad de que la energía de RF se filtre a otras áreas dentro del apilamiento. Físicamente, los circuitos lineales como los amplificadores multietapa suelen ser suficientes para aislar varias regiones de RF entre sí, pero los diplexores, mezcladores y amplificadores/mezcladores de FI siempre tienen múltiples señales de RF/FI que interfieren entre sí, por lo que se debe tener cuidado para minimizar este efecto. .
2. Las trazas de RF e IF deben cruzarse tanto como sea posible, y en la medida de lo posible entre ellas, la
ruta de RF correcta es muy importante para el rendimiento de toda la PCB, razón por la cual el diseño de los componentes suele estar en la cuenta de la PCB del teléfono móvil la mayor parte del tiempo en el diseño de tableros. En el diseño de la placa PCB del teléfono móvil, generalmente es posible colocar el circuito amplificador de bajo ruido en un lado de la placa PCB y el amplificador de alta potencia en el otro lado, y finalmente conectarlos a un extremo de la antena RF en el mismo lado a través de un duplexor y el otro extremo del procesador de banda base. Esto requiere algunos trucos para asegurar que la energía de RF no pase a través de vías de un lado al otro de la placa.Una técnica común es usar vías ciegas en ambos lados. Los efectos adversos de las vías se pueden minimizar colocando vías ciegas en áreas libres de interferencias de RF en ambos lados de la PCB.
3. El desacoplamiento adecuado y efectivo de la fuente de alimentación del chip también es muy importante.
Muchos chips de RF que integran circuitos lineales son muy sensibles al ruido de la fuente de alimentación. Por lo general, cada chip necesita usar hasta cuatro condensadores y un inductor de aislamiento para garantizar que todas las fuentes de alimentación estén ruido filtrado. Un circuito integrado o amplificador a menudo tiene una salida de drenaje abierto, por lo que se requiere un inductor pull-up para proporcionar una carga de RF de alta impedancia y una fuente de CC de baja impedancia. El mismo principio se aplica al desacoplamiento de la fuente de alimentación en este inductor.
Algunos chips requieren más de una fuente de alimentación para funcionar, por lo que es posible que necesite dos o tres conjuntos de capacitores e inductores para desacoplarlos por separado, y si no hay suficiente espacio alrededor del chip, es posible que el desacoplamiento no sea bueno. En particular, se debe prestar especial atención al hecho de que los inductores rara vez están juntos en paralelo, porque esto formará un transformador de núcleo de aire e inducirá señales de interferencia entre sí, por lo que la distancia entre ellos debe ser al menos equivalente a la altura. de uno de los dispositivos, o dispuestos en ángulo recto para minimizar su inductancia mutua.
4. El principio de la partición eléctrica es generalmente el mismo que el de la partición física, pero también incluye algunos otros factores.Algunas
partes del teléfono móvil usan diferentes voltajes operativos y están controladas por software para prolongar la vida útil de la batería. Eso significa que el teléfono necesita funcionar con múltiples fuentes de energía, lo que crea aún más problemas con el aislamiento. La energía generalmente se introduce en un conector y se desacopla inmediatamente para filtrar cualquier ruido del exterior de la placa antes de distribuirse a través de un conjunto de interruptores o reguladores.
La corriente CC de la mayoría de los circuitos en la placa PCB del teléfono móvil es bastante pequeña, por lo que el ancho de la pista no suele ser un problema; sin embargo, se debe ejecutar una pista de alta corriente separada lo más ancha posible para la fuente de alimentación amplificador para minimizar la caída de tensión de transmisión. Para evitar demasiada pérdida de corriente, se requieren múltiples vías para pasar la corriente de una capa a otra.
Además, si el amplificador de alta potencia no está adecuadamente desacoplado en sus pines de fuente de alimentación, el ruido de alta potencia se irradiará a través del tablero y causará todo tipo de problemas. La conexión a tierra de los amplificadores de alta potencia es fundamental y, a menudo, requiere una protección metálica. En la mayoría de los casos, también es fundamental mantener la salida de RF alejada de la entrada de RF. Esto también se aplica a amplificadores, buffers y filtros. En el peor de los casos, los amplificadores y los búfer tienen el potencial de oscilar automáticamente si sus salidas se retroalimentan a sus entradas con la fase y amplitud adecuadas.
En el mejor de los casos, funcionarán de manera estable a cualquier temperatura y voltaje. De hecho, pueden volverse inestables y agregar ruido y señales de intermodulación a la señal de RF. Si la línea de señal de RF tiene que pasar de la entrada a la salida del filtro, esto puede dañar seriamente las características de paso de banda del filtro. Para lograr un buen aislamiento entre la entrada y la salida, en primer lugar, se debe colocar un círculo de tierra alrededor del filtro y, en segundo lugar, se debe colocar un pedazo de tierra en la capa inferior del filtro y conectarlo a la tierra principal. alrededor del filtro. También es una buena idea mantener las líneas de señal que deben pasar a través del filtro lo más lejos posible de las clavijas del filtro.
5. Escudos metálicos
A veces, no es posible mantener suficiente separación entre varios bloques de circuitos. En este caso, es necesario considerar el uso de escudos metálicos para proteger la energía de radiofrecuencia en el área de RF, pero los escudos metálicos también tienen efectos secundarios. como los altos costos de fabricación y montaje. Los blindajes metálicos con formas irregulares son difíciles de garantizar una alta precisión durante la fabricación, y los blindajes metálicos rectangulares o cuadrados restringen la disposición de los componentes; los blindajes metálicos no son propicios para el reemplazo de componentes y el desplazamiento de fallas; porque los blindajes metálicos deben soldarse al plano de tierra y debe mantenerse a una distancia adecuada de los componentes, ocupando así un valioso espacio en la placa de circuito impreso. Es muy importante garantizar la integridad del escudo de metal tanto como sea posible, por lo que las líneas de señal digital que ingresan al escudo de metal deben ir a la capa interna tanto como sea posible, y es mejor configurar la siguiente capa de la línea de señal. capa como la capa de tierra.
La línea de señal de RF se puede enrutar desde el pequeño espacio en la parte inferior del escudo de metal y la capa de cableado en el espacio de tierra, pero el espacio debe estar rodeado por un área de tierra tan grande como sea posible, y la tierra en diferentes capas de señal puede enrutarse a través de múltiples orificios de paso juntos. A pesar de las desventajas anteriores, los blindajes metálicos siguen siendo muy efectivos y, a menudo, son la única solución para aislar circuitos críticos.
6. Para asegurarse de que el ruido no aumente, se deben considerar los siguientes aspectos:
primero, el ancho de banda esperado de la línea de control puede oscilar entre CC y 2 MHz, y es casi imposible eliminar dicho ruido de banda ancha a través del filtrado; , la línea de control de VCO Normalmente forma parte de un circuito de retroalimentación que controla la frecuencia, tiene el potencial de introducir ruido en muchos lugares, por lo que las líneas de control de VCO deben manejarse con mucho cuidado. Asegúrese de que la tierra debajo de las pistas de RF sea sólida y que todos los componentes estén firmemente conectados a la tierra principal y aislados de otras pistas que puedan generar ruido.
Además, para garantizar que la fuente de alimentación del VCO se haya desacoplado por completo, debido a que la salida de RF del VCO suele tener un nivel relativamente alto, la señal de salida del VCO puede interferir fácilmente con otros circuitos, por lo que se debe prestar especial atención a la VCO. De hecho, el VCO a menudo se coloca al final del área de RF y, a veces, requiere un escudo de metal.
Los circuitos resonantes (uno para el transmisor y otro para el receptor) están relacionados con el VCO, pero tienen sus propias características. En pocas palabras, un circuito resonante es un circuito resonante en paralelo con diodos capacitivos que ayuda a establecer la frecuencia operativa del VCO y a modular la voz o los datos en la señal de RF. Todos los principios de diseño de VCO también se aplican a los circuitos resonantes. Los circuitos resonantes suelen ser muy sensibles al ruido debido a su número relativamente elevado de componentes, su amplia distribución en la placa y, a menudo, su funcionamiento a una alta frecuencia de RF.
Las señales generalmente se organizan en pines adyacentes del chip, pero estos pines de señal deben cooperar con inductores y capacitores relativamente grandes para funcionar, lo que a su vez requiere que estos inductores y capacitores estén ubicados muy cerca y conectados nuevamente al chip. bucle de control sensible al ruido. No es fácil hacer esto.
El amplificador de control automático de ganancia (AGC) también es un lugar propenso a problemas, ya sea que se trate de un circuito de transmisión o recepción, habrá un amplificador AGC. Por lo general, los amplificadores AGC pueden filtrar el ruido de manera efectiva, pero debido a la capacidad de los teléfonos móviles para lidiar con cambios rápidos en la intensidad de las señales transmitidas y recibidas, se requiere que el circuito AGC tenga un ancho de banda bastante amplio, lo que facilita la introducción de AGC. amplificadores en algunos circuitos clave ruido. El diseño de líneas AGC debe seguir buenas técnicas de diseño de circuitos analógicos, y esto tiene que ver con pines de entrada de amplificadores operacionales muy cortos y rutas de retroalimentación muy cortas, las cuales deben mantenerse alejadas de RF, IF o señales digitales de alta velocidad.
Asimismo, es fundamental una buena puesta a tierra, y la fuente de alimentación del chip debe estar bien desacoplada. Si debe tender un cable largo en la entrada o salida, es mejor en la salida, que suele tener una impedancia mucho más baja y menos susceptible a la inducción de ruido. En general, cuanto mayor sea el nivel de la señal, más fácil será introducir ruido en otros circuitos.
En todos los diseños de PCB, es un principio general mantener los circuitos digitales lo más alejados posible de los circuitos analógicos, y también se aplica a los diseños de PCB de RF. Las tierras analógicas comunes son a menudo tan importantes como las tierras utilizadas para proteger y separar las líneas de señal, por lo que la planificación cuidadosa, la ubicación bien pensada de los componentes y la evaluación exhaustiva del diseño son muy importantes en las primeras etapas del diseño, al igual que RF. Las líneas deben ser mantenerse alejado de las líneas analógicas y algunas señales digitales críticas Todas las líneas, almohadillas y componentes de RF deben llenarse con cobre de tierra tanto como sea posible y conectarse a la tierra principal tanto como sea posible.
Si los rastros de RF deben pasar a través de las líneas de señal, intente colocar una capa de tierra conectada a la tierra principal a lo largo de los rastros de RF entre ellos. Si no es posible, asegúrese de que estén entrecruzados, esto minimiza el acoplamiento capacitivo, mientras distribuye la mayor cantidad de tierra posible alrededor de cada rastro de RF y los conecta a la tierra principal.
Cuatro, el diseño de la placa PCB debe prestar atención a varios aspectos
1. Manejo de la fuente de alimentación y el cable de tierra
Cada ingeniero que se dedica al diseño de productos electrónicos comprende la causa del ruido entre el cable de tierra y el cable de alimentación, y ahora solo expresa la reducción de la supresión del ruido:
(1) Es bien conocido agregar un capacitor de desacoplamiento entre la fuente de alimentación y la tierra.
(2) Amplíe el ancho de la fuente de alimentación y los cables de tierra tanto como sea posible. Lo mejor es que el cable de tierra sea más ancho que el cable de alimentación. El ancho puede alcanzar 0,05 ~ 0,07 mm, y la línea de alimentación es de 1,2 ~ 2,5 mm. . Para la PCB del circuito digital, se puede usar un cable de tierra ancho para formar un bucle, es decir, para formar una red de tierra (la tierra del circuito analógico no se puede usar de esta manera)
(3) Use una gran área de capa de cobre como cable de tierra y conecte los lugares no utilizados a tierra en la placa impresa como cable de tierra. O haga una placa multicapa, la fuente de alimentación y el cable de tierra ocupan cada uno una capa.
2. Coubicación de circuitos digitales y circuitos analógicos
Hoy en día, muchos PCB ya no son circuitos de una sola función (circuitos digitales o analógicos), sino que están compuestos por una mezcla de circuitos digitales y circuitos analógicos. Por lo tanto, es necesario considerar la interferencia mutua entre ellos al cablear, especialmente la interferencia de ruido en el suelo. La frecuencia del circuito digital es alta y la sensibilidad del circuito analógico es fuerte. Para la línea de señal, la línea de señal de alta frecuencia debe estar lo más lejos posible del dispositivo del circuito analógico sensible. Para la línea de tierra, el toda la PCB tiene solo un nodo hacia el mundo exterior, por lo que el problema de la tierra común digital y analógica debe resolverse dentro de la PCB, y la tierra digital y la tierra analógica dentro de la placa están realmente separadas y no están conectadas entre sí. , pero solo en la interfaz entre la PCB y el mundo exterior (como enchufes, etc.). La tierra digital y la tierra analógica están un poco cortadas, tenga en cuenta que solo hay un punto de conexión. También hay motivos no comunes en la PCB, que están determinados por el diseño del sistema.
3. La línea de señal se coloca en la capa eléctrica (tierra)
Al cablear placas impresas multicapa, dado que no quedan muchas líneas en la capa de línea de señal, agregar más capas causará desperdicio y aumentará la carga de trabajo de producción, y el costo aumentará en consecuencia. Para resolver esta contradicción, puede considerar cablear en la capa eléctrica (tierra). La capa de energía debe considerarse en primer lugar y la capa de tierra en segundo lugar. Porque lo mejor es preservar la integridad de la formación.
4. Tratamiento de las patas de conexión en conductores de gran superficie
En la conexión a tierra de gran superficie (electricidad), las patas de los componentes de uso común están conectadas a ella, y el tratamiento de las patas de conexión debe considerarse de manera integral.En términos de rendimiento eléctrico, es mejor que las almohadillas de las patas de los componentes estar completamente conectado a la superficie de cobre, pero hay algunos peligros ocultos malos en el ensamblaje de soldadura de los componentes. Por lo tanto, teniendo en cuenta el rendimiento eléctrico y los requisitos del proceso, se fabrica una almohadilla entrecruzada, que se denomina escudo térmico, comúnmente conocida como almohadilla térmica (Thermal), de modo que la posibilidad de uniones de soldadura virtuales debido a un cruce excesivo Se puede evitar la disipación de calor de la sección durante la soldadura.Se reduce considerablemente el sexo. El tratamiento de las patas de la capa de conexión (tierra) del tablero multicapa es el mismo.
5. El papel del sistema de red en el cableado.
En muchos sistemas CAD, el cableado se determina de acuerdo con el sistema de red. Si la cuadrícula es demasiado densa, aunque aumenta el número de canales, el tamaño del paso es demasiado pequeño y el volumen de datos del campo del mapa es demasiado grande, esto inevitablemente tendrá requisitos más altos para el espacio de almacenamiento del dispositivo y, al mismo tiempo, Al mismo tiempo, también afectará la velocidad informática de los productos electrónicos informáticos. Y algunos caminos no son válidos, como los que ocupan las almohadillas de las patas de los componentes o los orificios de montaje y los orificios fijos. Una cuadrícula demasiado escasa y muy pocos canales tienen un gran impacto en la tasa de enrutamiento. Por lo tanto, debe haber un sistema de rejilla con una densidad razonable para soportar el cableado. La distancia entre las patas de los componentes estándar es de 0,1 pulgadas (2,54 mm), por lo que la base del sistema de cuadrícula generalmente se establece en 0,1 pulgadas (2,54 mm) o un múltiplo entero de menos de 0,1 pulgadas, como: 0,05 pulgadas, 0,025 pulgadas, 0,02 pulgadas, etc.
5. Habilidades y métodos de diseño de PCB de alta frecuencia
1. La esquina de la línea de transmisión debe adoptar un ángulo de 45° para reducir la pérdida de retorno;
2. Es necesario adoptar placas de circuito aislantes de alto rendimiento cuyos valores constantes de aislamiento estén estrictamente controlados según el nivel. Este enfoque facilita la gestión eficiente de los campos electromagnéticos entre el material aislante y el cableado adyacente.
3. Es necesario mejorar las especificaciones de diseño de PCB para grabado de alta precisión. Considere especificar un error de ancho de línea total de +/-0,0007 pulgadas, administrar el socavado y la sección transversal de las formas del cableado y especificar las condiciones del revestimiento de la pared lateral del cableado. La gestión general de la geometría del cableado (conductor) y las superficies de recubrimiento es fundamental para abordar los problemas del efecto piel asociados con las frecuencias de microondas y para lograr estas especificaciones.
4. Hay una inductancia de derivación en los cables que sobresalen, así que evite usar componentes con cables. En entornos de alta frecuencia, es mejor utilizar componentes de montaje en superficie.
5. Para las vías de señal, evite usar el proceso de procesamiento de vía (pth) en tarjetas sensibles, ya que este proceso provocará una inductancia de plomo en las vías.
6. Proporcione un rico plano de tierra. Se deben usar orificios moldeados para conectar estos planos de tierra para evitar la influencia de campos electromagnéticos 3D en la placa de circuito.
7. Para elegir el proceso de enchapado de oro por inmersión o de niquelado no electrolítico, no use el método HASL para el enchapado galvánico.
8. La máscara de soldadura puede evitar el flujo de pasta de soldadura. Sin embargo, cubrir toda la superficie de la placa con una máscara de soldadura dará como resultado grandes variaciones en la energía electromagnética en los diseños de microstrip debido a la incertidumbre del espesor y al desempeño desconocido del aislamiento. Los diques de soldadura se utilizan generalmente como campo electromagnético de la capa de resistencia de soldadura.
En este caso, gestionamos la conversión entre microstrip y coaxial. En el cable coaxial, los planos de tierra están entretejidos circularmente y espaciados uniformemente. En microstrip, el plano de tierra está debajo de las líneas activas. Esto introduce ciertos efectos de borde que deben entenderse, anticiparse y tenerse en cuenta en el momento del diseño. Por supuesto, esta falta de coincidencia también provoca pérdidas de retorno, que deben minimizarse para evitar el ruido y la interferencia de la señal.
6. Diseño CEM
La compatibilidad electromagnética se refiere a la capacidad de los equipos electrónicos para funcionar de manera armoniosa y eficaz en diversos entornos electromagnéticos. El propósito del diseño de compatibilidad electromagnética es permitir que los equipos electrónicos eliminen diversas interferencias externas, permitir que los equipos electrónicos funcionen normalmente en un entorno electromagnético específico y, al mismo tiempo, reducir la interferencia electromagnética de los propios equipos electrónicos a otros equipos electrónicos.
1. Elija un ancho de cable razonable
Dado que la interferencia de impacto generada por la corriente transitoria en la línea impresa es causada principalmente por el componente de inductancia del cable impreso, la inductancia del cable impreso debe reducirse tanto como sea posible. La inductancia del cable impreso es proporcional a su longitud e inversamente proporcional a su ancho, por lo que los cables cortos y precisos son beneficiosos para suprimir las interferencias. Las líneas de señal para conductores de reloj, controladores de fila o controladores de autobús a menudo transportan grandes corrientes transitorias, y las trazas deben mantenerse lo más cortas posible. Para circuitos de componentes discretos, el ancho del cable impreso puede cumplir completamente con los requisitos cuando es de aproximadamente 1,5 mm; para circuitos integrados, el ancho del cable impreso se puede seleccionar entre 0,2 y 1,0 mm.
2. Adoptar la estrategia de cableado correcta
y usar un cableado igual puede reducir la inductancia de los cables, pero aumentará la inductancia mutua y la capacitancia distribuida entre los cables. Si el diseño lo permite, es mejor usar una estructura de cableado de malla bien formada. El método específico es hacer un lado de la placa impresa cableado horizontal, cableado verticalmente en el otro lado y luego conectar con agujeros metalizados en los agujeros cruzados.
3. Suprimir eficazmente la diafonía
Para suprimir la diafonía entre los cables de la placa de circuito impreso, se debe evitar en la medida de lo posible el cableado igual de larga distancia al diseñar el cableado, y la distancia entre los cables debe abrirse tanto como sea posible, y la distancia entre la señal Los cables y los cables de tierra y las líneas de alimentación no se cruzan tanto como sea posible. Establecer una línea impresa conectada a tierra entre algunas líneas de señal que son muy sensibles a las interferencias puede suprimir eficazmente la diafonía.
4. Para evitar la radiación electromagnética generada cuando la señal de alta frecuencia pasa a través del cable impreso, también se debe prestar atención a los siguientes puntos al cablear la placa de circuito impreso: (1) Minimizar la discontinuidad
del cable impreso, por Por ejemplo, el ancho del cable no debe cambiar repentinamente, la esquina del cable debe tener más de 90 grados y el cableado en bucle está prohibido.
(2) Es más probable que los cables de la señal del reloj generen interferencias de radiación electromagnética. Al enrutarlos, deben estar cerca del bucle de tierra y el controlador debe estar cerca del conector.
(3) El conductor del autobús debe estar cerca del autobús que quiere conducir. Para aquellos cables que salen de la placa de circuito impreso, el controlador debe estar al lado del conector.
(4) El cableado del bus de datos debe intercalar un cable de tierra de señal entre cada dos cables de señal. Es mejor colocar el retorno a tierra al lado del cable de dirección menos crítico, que a menudo transporta corrientes de alta frecuencia.
(5) Al disponer circuitos lógicos de alta, media y baja velocidad en la placa impresa, los dispositivos deben disponerse de la manera que se muestra en la Figura 1.
5. Supresión de la interferencia de reflexión
Para suprimir la interferencia de reflexión que aparece en el terminal de la línea impresa, además de necesidades especiales, se debe acortar la longitud de la línea impresa tanto como sea posible y se debe utilizar un circuito lento. Si es necesario, se puede agregar la coincidencia de terminales, es decir, se agrega una resistencia coincidente del mismo valor de resistencia al final de la línea de transmisión a tierra y al final de la fuente de alimentación. De acuerdo con la experiencia, para circuitos TTL con velocidades generalmente más altas, se deben usar medidas de coincidencia de terminales cuando las líneas impresas tienen más de 10 cm. El valor de resistencia de la resistencia de adaptación debe determinarse de acuerdo con el valor máximo de la corriente de conducción de salida y la corriente de hundimiento del circuito integrado.
6. En el proceso de diseño de la placa de circuito, se adopta la estrategia de diseño de línea de señal diferencial. Los
pares de señal diferencial que están muy cerca uno del otro también estarán estrechamente acoplados entre sí. Este acoplamiento mutuo reducirá las emisiones EMI. Por lo general (de Por supuesto, hay algunas excepciones) Las señales diferenciales también son señales de alta velocidad, por lo que las reglas de diseño de alta velocidad generalmente se aplican al enrutamiento de señales diferenciales, especialmente cuando se diseñan líneas de señal para líneas de transmisión. Esto significa que debemos diseñar el cableado de la línea de señal con mucho cuidado para garantizar que la impedancia característica de la línea de señal sea continua y constante en toda la línea de señal.
Durante el proceso de diseño y enrutamiento del par de líneas diferenciales, esperamos que las dos líneas de PCB en el par de líneas diferenciales sean exactamente iguales. Esto significa que en las aplicaciones prácticas, debemos hacer todo lo posible para garantizar que las líneas de PCB en el par de líneas diferenciales tengan exactamente la misma impedancia y que la longitud del cableado sea exactamente la misma. Las líneas diferenciales de PCB generalmente siempre se enrutan en pares, y la distancia entre ellas permanece constante en cualquier posición a lo largo de la dirección del par. Por lo general, el diseño y el enrutamiento de los pares diferenciales siempre es lo más cercano posible.
7. Puntos de atención del circuito de coincidencia de RF
1. El cableado en el circuito correspondiente (incluido el cableado del puerto RF del chip, pero excluyendo el cableado de la fuente de alimentación de CC antes de la bobina de choque) debe ser lo más corto posible y el ancho de la línea no debe cambiar repentinamente. Cuando cambia el ancho de la línea, se utilizan efectos aproximados tales como lágrimas para procesar el cambio del ancho de la línea para obtener el efecto de cambio continuo del ancho de la línea. 2. El ancho de las pistas en el circuito de adaptación es preferiblemente consistente con el ancho de la almohadilla del dispositivo
3. La topología en el circuito de adaptación debe evitar la forma de U
tanto como sea posible para evitar la influencia de la capacitancia parásita
. . La distancia entre las almohadillas de conexión a tierra del capacitor de conexión a tierra en el circuito de conexión debe ser lo más grande posible para reducir la influencia de la capacitancia parásita. 6. Debe haber suficiente protección
a tierra cerca del circuito de conexión, y es necesario perforar más vías en la tierra de blindaje, para garantizar el efecto de blindaje tridimensional y proporcionar un bucle de impedancia pequeño, se recomienda que la distancia entre dos vías adyacentes sea inferior a una vigésima parte de la longitud de onda, pero no demasiado densa para formar un efecto de ranura.
7. Bajo la premisa de que el diseño del espacio lo permite, la tierra de blindaje y la línea de señal digital deben mantenerse lo más lejos posible. Consulte el principio de 3 W. 8.
Excepto por la lámina de cobre de la red de tierra, no hay otras líneas de señal se puede utilizar bajo el circuito de señal de alta frecuencia para garantizar la continuidad de la impedancia.9.La
pantalla de seda no se puede utilizar en líneas de señal de alta frecuencia, causará cambios de impedancia; el mejor método es no añadir pantalla de seda
10, si necesario, agregue un control de impedancia de 50 ohmios a la red de filtro comenzando desde la parte posterior del balun coincidente, pero aumentará el costo en 2 ~ 5 11.
Si la antena no aparece directamente al final del circuito coincidente, la conexión La línea desde el final del circuito de adaptación a la antena también necesita un control de impedancia de 50 ohmios.
12. Si el dispositivo coincidente no aparece directamente cerca del puerto RF del dispositivo, en teoría, la parte de la línea de conexión desde el puerto RF del dispositivo hasta el dispositivo coincidente necesita control de impedancia, pero su impedancia está determinada por los parámetros internos de el chip.
13. Los cálculos de control de impedancia se realizan mediante la función de enrutamiento de impedancia de Altium Designer o el PCB Toolkit.
[La información anterior es compilada y publicada por Aibo Testing. Si hay alguna discrepancia, corríjala a tiempo. Si hay alguna cita, indique la fuente. Bienvenido a discutir juntos. ¡Hemos estado prestando atención a su desarrollo! Foco: CCC/SRRC/CTA/operador de almacenamiento]