Diseño EMC de PCB RF (2)
1. Filtrado
1.1 Filtrado de líneas de potencia y control
Con el desarrollo de la tecnología electrónica, la frecuencia es cada vez más alta, y el ruido que antes no interfería con el equipo, y el pulso agudo pueden representar una amenaza para el equipo. Las líneas eléctricas y las líneas de control son la principal vía de entrada y salida de interferencias electromagnéticas del circuito. A través de la línea de alimentación o línea de control, la interferencia externa puede transmitirse al circuito, interfiriendo con el funcionamiento normal del circuito: De manera similar, la interferencia en el circuito también puede transmitirse al circuito externo a través de la línea de alimentación o línea de control, causando interferencia a otros equipos.
(1) Los anillos/perlas magnéticas absorbentes EM1, las láminas magnéticas EMI para conectores y los componentes EMI de montaje en superficie (SMT) se pueden utilizar para suprimir el ruido y las interferencias agudas en las líneas de señal y las líneas eléctricas. También tiene la capacidad de absorber pulsos de electricidad estática. Capacidad, este tipo de filtro solo permite el paso de señales de CC o de baja frecuencia (generalmente unos pocos KHz), mientras que atenúa en gran medida las señales de interferencia de mayor frecuencia, de modo que los equipos electrónicos puedan alcanzar los estándares nacionales e internacionales correspondientes para la compatibilidad electromagnética y el estándar de descarga electrostática. .
(2) Para el filtrado EM1 y el aislamiento de radiofrecuencia en las líneas entrantes y salientes del chasis o las particiones de la unidad en la caja, se pueden usar condensadores de rosca para la fijación con tornillos.
(3) Para suprimir rayos y sobretensiones, se puede usar un amortiguador de sobretensiones, que tiene la ventaja de una velocidad de respuesta rápida.Cuando la corriente de pulso excede la capacidad de carga del componente, se desconectará automáticamente, es decir, cuando el componente está dañado, estará en un estado abierto.
(4) Tres condensadores de filtro están conectados en paralelo a la entrada de la fuente de alimentación de CC de la placa de circuito impreso RF En términos generales, la capacidad de estos tres condensadores difiere en 100 veces. Utilice las ventajas respectivas de estos tres condensadores para filtrar las frecuencias bajas, medias y altas en la línea de alimentación, respectivamente. Por ejemplo: 10uf, 0,1uf, 100pf.
(5) Utilice el mismo grupo de fuentes de alimentación para alimentar los amplificadores en cascada de pequeña señal. Se recomienda comenzar desde la última etapa y suministrar energía a la etapa anterior a su vez. Y cada nivel de filtrado de potencia tiene al menos dos capacitores: 0.1uf, 100pf. Cuando la frecuencia de la señal es superior a 1 GHz, se debe agregar un condensador de filtro de 10 pf. El condensador de filtro de 10 pf tiene una alta frecuencia de autorresonancia y está más cerca del pin de la fuente de alimentación.
Como se muestra en la figura, la fuente de alimentación ingresa primero a la etapa desde C107, C96 y C154 son los capacitores de filtro del amplificador de etapa, C96 está cerca del pin de la fuente de alimentación de etapa R108; C94 y C228 son los capacitores de filtro del preamplificador, y C94 está cerca del pin de alimentación R104 de la fuente de alimentación del escenario.
(6) Se debe prestar atención al desacoplamiento y filtrado para evitar interferencias entre diferentes unidades a través de las líneas eléctricas, y las líneas eléctricas deben aislarse entre sí al cablear la fuente de alimentación.
(7) El condensador del filtro de potencia del módulo amplificador de potencia tiene al menos tres componentes, 10uf, 0.luf y 100pf, que deben estar cerca de los pines relevantes, y el condensador de pequeña capacidad de alta frecuencia 100pf es el más cercano. Cuando la frecuencia de la señal es superior a 1 GHz, se debe agregar un condensador de filtro de 10 pf.
1.2 Filtrado de líneas de datos del sintetizador de frecuencia, líneas de reloj y líneas de habilitación
Las líneas de datos, las líneas de reloj y las líneas de habilitación en el sintetizador de frecuencia son líneas de señal clave en la PCB RF Además de seguir las reglas de diseño de PCB digital, también se debe prestar atención a los siguientes puntos:
(1) Aumentar las medidas de aislamiento para garantizar que no existan otras señales en las líneas de datos, reloj y habilitación. Las líneas de datos, reloj y habilitación conectadas a la PCB desde el exterior de la cavidad de protección deben pasar a través de los capacitores de núcleo instalados en la pared de protección. Otro método simple es agregar un filtro de paso bajo RC a las líneas de datos, reloj y habilitación. como muestra la imagen. Por supuesto, los valores de las resistencias y condensadores deben garantizar la sincronización correcta de la programación.
(2) Las líneas de datos, reloj y habilitación no se pueden enrutar en la capa superficial inferior de chips de sintetizador de frecuencia digital, cristales, osciladores de cristal, transformadores, optoacopladores y módulos de potencia.
(3) Las líneas de datos, reloj y habilitación deben evitar cruzarse con líneas de señales analógicas en la misma capa o capas adyacentes.
2. Puesta a tierra
2.1 Clasificación de puesta a tierra
El plano de tierra ideal es un cuerpo físico de potencial cero a través del cual pasa cualquier nivel de señal de interferencia sin una caída de voltaje. El plano de tierra real a veces produce una diferencia de potencial de varios microvoltios o incluso más entre los dos puntos de tierra.
Para un diseñador, la distribución potencial de tierra debe ser considerada y analizada para encontrar puntos de bajo nivel en el plano de tierra como puntos de puesta a tierra para circuitos o equipos sensibles.
Los métodos de puesta a tierra comúnmente utilizados son: tierra flotante, puesta a tierra de un solo punto, puesta a tierra de múltiples puntos y puesta a tierra mixta.
(1) El propósito de la conexión a tierra flotante es aislar el circuito (o equipo) de la conexión a tierra común, o el cable común que puede causar la circulación de corriente. Para eliminar la influencia de la acumulación de electricidad estática, es necesario conectar un gran valor de resistencia entre el equipo y la tierra. la resistencia de purga.
(2) Cuando el circuito trabaja a baja frecuencia (es decir, cuando la longitud del cable de tierra es inferior a 2/20 de la frecuencia de operación), generalmente se usa la puesta a tierra de un solo punto; (3), cuando la longitud del cable el cable a tierra es superior a 0,152, se utiliza conexión a tierra multipunto;
(4) Para circuitos con un amplio rango de frecuencia de operación, considere usar una conexión a tierra híbrida;
(5) Para la conexión a tierra de los circuitos de radiofrecuencia, se requiere que el cable de conexión a tierra sea lo más corto posible o esté conectado a tierra en un área grande.
2.2 Puesta a tierra de grandes superficies
Para reducir la impedancia del plano de tierra y lograr un buen efecto de puesta a tierra, se deben seguir las siguientes reglas:
(1), la puesta a tierra de la PCB de RF requiere una gran área de puesta a tierra;
(2), en la microcinta circuito impreso, la superficie inferior es el plano de tierra, y se debe garantizar Plano de tierra completo;
(3) Debido a la existencia del efecto piel, el plano de tierra debe estar chapado en oro o plata con buena conductividad para reducir el impedancia del cable de tierra: (4) Use tornillos de fijación para unirlo y la cavidad de la cavidad de blindaje firmemente.
2.3 Agrupación de puesta a tierra cercana
De acuerdo con la distribución de la estructura del circuito y el tamaño de la corriente, todo el circuito se divide en N grupos, y cada grupo de circuitos está conectado a tierra para formar un bucle.La dirección del condensador de filtro en cada grupo debe ajustarse para reducir el bucle de tierra.
Los cables de puesta a tierra deben ser cortos y rectos, y están prohibidos los cruces y superposiciones. Reducir la interferencia generada por la impedancia de tierra común.
2.4 Conexión a tierra de dispositivos de RF
Cuando los dispositivos de RF montados en superficie y los condensadores de filtro deben conectarse a tierra, para reducir la inductancia de conexión a tierra del dispositivo, se requiere: (I),
cada almohadilla debe tener al menos dos pies de placa frontal conectados al cobre de tierra; si el el proceso lo permite, utilice el contacto total Vía a tierra.
(2) Utilice al menos dos vías metalizadas para conectar a tierra cerca de los pines del dispositivo;
(3), aumentar el diámetro del orificio de paso y conectar varios orificios de paso en paralelo;
(4) La parte inferior de algunos componentes es una carcasa de metal conectada a tierra, y se deben agregar algunos orificios de conexión a tierra en el área de proyección del componente, y no hay aceite verde en el área de proyección de la capa superficial.
2.5 Problemas a los que se debe prestar atención al conectar a tierra
(1) En la premisa de que el proceso lo permita, acortar la distancia entre el borde de la plataforma y el borde de la plataforma del orificio pasante; en la premisa de que el proceso lo permita, la plataforma de tierra grande debe cubrirse directamente en al menos 6 áreas vías; (2), (3), cuando el cable de tierra necesita recorrer una cierta distancia, se debe acortar la longitud del cable de tierra, que no exceda I/20, para evitar que el efecto de la antena provoque la radiación de la señal; (4), excepto para fines especiales, no debe haber una piel de cobre aislada
, se debe agregar un orificio de conexión a tierra en la piel de cobre;
(5), está prohibido que sobresalga de la piel de cobre del cable de tierra con el extremo del terminal circuito abierto, simplemente agregue un orificio de conexión a tierra en el terminal de circuito abierto: (6), cables de RF de entrada y salida Capa de protección, el punto de soldadura en la PCB está en la piel de cobre de tierra alrededor del extremo de la pista y el punto de soldadura debe tener no menos de 6 vías para conexión a tierra para garantizar la continuidad de la conexión a tierra de la señal de RF; (7),
microcinta El diámetro de un solo orificio de conexión a tierra en la terminal del circuito impreso debe ser mayor que el ancho de la línea de microcinta, o el terminal debe estar conectado a tierra por un gran número de pequeños orificios densamente distribuidos en filas.
2.6 Distribución del plano de tierra
PCB RF de doble cara, la capa superior es la capa de señal y la parte inferior es el plano de tierra. Si no hay un orificio de paso sin conexión a tierra, toda la superficie inferior no debe estar verde y toda la placa debe estar unida a la superficie inferior de la cavidad de blindaje para reducir aún más la impedancia a tierra.
PCB de cuatro capas de RF, la capa superior es la capa de señal, la segunda y la cuarta capa son planos de tierra, y la tercera capa se usa para líneas de alimentación y control. En casos especiales, algunas líneas de señal de RF deben enrutarse en la tercera capa, pero la desventaja es que las vías tienen un impacto en la señal. Además, según los resultados de la prueba, la planitud de la línea de banda es pobre. Cada capa tiene una gran área cubierta con tierra.
Con la complejidad y la miniaturización de los equipos, han aparecido más capas de RF PCB, como seis capas y ocho capas, y RF PCB que pueden fabricarse con tecnología HDI (interconexión de alta densidad).