Leiterplattentechnisch - ​ PCB-Design: Innenrauschen verursacht durch miniaturisiertes Design

In der PCB-Design von allgemeinen Erzeugnissen, Die meisten Bauteillayouts werden zuerst ermittelt, und dann wird die Verkabelung angeschlossen. Das Störproblem wird zunächst am Bauteilstandort behoben, und dann wird das Produkt von den Details der Verkabelung verbessert.

Mit der aktuellen Design-Architektur von Mobiltelefonen und Tablet-Computern wurde das Volumen der Produkte kontinuierlich komprimiert und dünner, aber die zusätzlichen Funktionselemente sind nicht gesunken, sondern gestiegen, und sogar die Kernprozessor-Komponente Betriebsuhr steigt weiter. Die aktuellen Anwendungen dieser Art von mobilen Geräteprodukten Der mobile Prozessor hat eine Taktfrequenz von 1~1.5GHz. Wenn die große Anzahl von Hochfrequenzkomponenten im Gerät im Layout der Leiterplattenkomponenten nicht gut behandelt wird, kann das schlechte Design die Präsentation von Multimedia-Anwendungen wie Video- und Audio-Anwendungen beeinträchtigen...

Am Beispiel von Mobiltelefonen und Smartphones lässt sich der verfügbare Raum für die interne Mechanik-Konstruktion als extrem eng bezeichnen. Nicht nur die Komponenten oder Subsysteme wie Batterien, Panels, Hintergrundbeleuchtungsmodule, Kameramodule, Logic-Leiterplatten sind...

Extrem gestapelte und hochdichte Einstellungen, gepaart mit den hohen Leistungs- und Funktionsanforderungen von Produkten, auch das Design solcher mobilen Geräte komplizierter machen. Entwickler müssen nicht nur die eigentliche Verbindung verschiedener Komponenten und Subsysteme lösen. /Betrieb, Es ist auch notwendig, das Problem der möglichen Interferenz zwischen den Systemen zu lösen.

Die Signalqualität der Audioschaltung ist der Schlüssel zum Bedienerlebnis, daher sollte dem Schaltungslayout besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden.

Die Leiterplattenraum verfügbar für Mobiltelefone ist recht klein, und ein Ein-Chip-Design ist ein kostensparender Ansatz. Die Unterscheidung zwischen verschiedenen Subsystemen und die Reduzierung von Störgeräuschen ist der Schlüssel zum Design.

Vor allem im Layout-Design von Leiterplatten kann man sagen, dass es die größte Herausforderung im Handy-Design ist. Verschiedene Subsysteme im Mobiltelefon können widersprüchliche Designanforderungen haben. Zum Beispiel erfordert das drahtlose Modul die beste Antennenfeldart und die beste drahtlose Verbindungsübertragungsleistung, während das digitale Logik-Computing-Kernsystem die stabilste Rechenumgebung erfordert. Werden die beiden Systeme gleichzeitig in ein extrem kompaktes Gerät integriert, muss die Funkfrequenz für die Übertragung optimiert werden., Digitale Logikschaltungen müssen stabil in einer Umgebung arbeiten, die externe Rauschen isolieren kann. Wie eine einzelne Trägerplatte während des Designs in zwei Systemen existieren kann und ihre Aufgaben miteinander erfüllen kann, ohne sich gegenseitig zu stören, ist zur Schlüsselaufgabe der Produktentwicklung geworden.

Eine gut gestaltete Leiterplatte muss in der Lage sein, optimierte Betriebsbedingungen und Umgebung für jede Komponente, jeden Funktionsblock oder jedes Modul bereitzustellen und gleichzeitig die gegenseitige Interferenz zwischen den verschiedenen Subsystemen aufrechtzuerhalten! Die Realität ist jedoch, dass widersprüchliche Konstruktionsanforderungen verschiedener Teilsysteme technische Mittel verwenden müssen, um einige Konstruktionskompromisse umzusetzen, oder Bewehrungsmaßnahmen wie das Hinzufügen von Metallbarrieren ergreifen müssen. Solche Bauteillayoutverarbeitungs- oder Bewehrungsmaßnahmen verursachen jedoch auch PCB Die Größe der Trägerplatine wird zwangsläufig zunehmen, was wiederum den Designzielen von leichten, dünnen und kurzen Produkten widerspricht.

Diese Art von Funkfrequenzsignalstörungsproblem ist tatsächlich relativ einfach zu verbessern, wenn man mit den Auswirkungen von digitalen Logikschaltungen konfrontiert wird, da das Subsystem der digitalen Logikschaltung entweder 0 oder 1 im Nachrichtenverarbeitungsteil ist. Die digitale Signalverarbeitung kann leichte Hochfrequenzstörungen ignorieren. Im Gegenteil, für Multimedia-Anwendungen (wie Videowiedergabe, MP3-Musikwertschätzung), wenn Hochfrequenz den Ton stört oder Ripple-Interferenzen im Video verursacht, wird die Benutzererfahrung ziemlich schlecht sein.

Beim normalen Entwicklungsprozess ist das erste, was vor dem PCB-Board-Design geschieht, sich mit dem Bauteillayout zu befassen, das heißt, zu arrangieren, wo die Komponenten auf der Leiterplatte platziert werden sollten. In dieser Phase der Arbeit ist es notwendig, die besten Verdrahtungsvorteile für die Komponenten (die kürzeste Strecke oder die kürzeste Strecke) zu berücksichtigen. PCB platzsparendes Layout), aber während die Signalführung vereinfacht wird, ist es auch notwendig, die Einstellung der Masseebene zu berücksichtigen, um die möglichen Rauschprobleme zu minimieren.

Was das Layout von Komponenten betrifft, können funktionale Subsysteme in den meisten Situationen in verschiedene Blöcke für das Layout unterteilt werden. HF-Komponenten mit Störungsbeschwerden sollten so nah wie möglich an der Antenne des Geräts platziert werden, wie die Ecken der Trägerplatine, und die HF-Funktion kann durch Metall abgeschirmt werden. Das Kernsystem der digitalen Logik, da es auch mit hoher Frequenz arbeitet, befindet sich meist in der Mitte des Leiterplattenträgers. Einerseits kann das Wärmeableitungsmodul des Prozessors gleichzeitig den Effekt der Wärmeableitung für den Gesamtträger erzielen. Mit anderen Worten, die Platzierung der Kernlogikschaltung in der Mitte der Trägerplatine erleichtert auch das funktionale Layout. Die Audioschleife, die das Erscheinungsbild des Benutzers am meisten beeinflusst, ist zu einem Schlüsselthema für die Carrier Board Entwicklung geworden. Insbesondere ist es notwendig, viel Designerfahrung zu sammeln, um das Layout des Verdrahtungsdesigns zu optimieren und Störungen zu vermeiden.

Mit einer hybriden Systemschaltung, die Kommunikation, Netzwerk und digitale Operationen wie Mobiltelefone kombiniert, wie man analoge und digitale Schaltungen effektiv trennen kann, so dass die beiden Arten von Betriebssystemen getrennt werden können, ohne sich gegenseitig zu stören, gibt es viele Designmethoden zur Verfügung. Die gängige Praxis ist es, verschiedene Schaltungen einfach in verschiedene Trägerplatinen zu unterteilen und Kabel zu verwenden, um die wichtigsten Kontaktinformationsleitungen zwischen den Trägerplatinen zu verbinden, um ein effektives Schneiden und Trennen des Funktionssystems zu erreichen.

Aus Kostengründen wird sich die derzeitige Form des Multi-Carrier-Designs jedoch auf das kleinste Carrier Board konzentrieren, um eine maximale Funktionsintegration zu erreichen. Dies wird vor größere Herausforderungen bei der Trennung digitaler und analoger Schaltungen stehen. Der digitale Block und der analoge Block sind durch die Art der Schaltung voneinander getrennt, wodurch ein Designeffekt ähnlich der Trennung der Trägerplatte erzielt werden kann. Darüber hinaus, obwohl die Hochfrequenzschaltung auch eine Art analoger Schaltung ist, unterscheidet sie sich schließlich von der analogen Verarbeitung wie Audio, weil das Hochfrequenzsignal gekoppelt wird, um die Audioschaltung zu beeinflussen, was Störgeräusche im Audioeffekt und in der Hochfrequenzschaltung verursacht. Je klarer die Trennung und je weiter der Abstand zwischen den Subsystemen ist, desto besser, was das Problem der Störung von Audiogeräten verringern kann.

Die analoge Schaltung ist nicht komplizierter als die digitale Schaltung, und seine Designkomplexität wird höher sein, und mehr Designerfahrung wird benötigt, um die Funktion zu verbessern. Zum Beispiel, Der Audioverstärker-Chip kann näher am Audioanschluss platziert werden, so dass das Ausgangssignal Leiterplattenschaltungsverlust so viel wie möglich, und die Klangausgabe ist reiner. Zur gleichen Zeit, Die meisten dieser mobilen Geräte verwenden Hochleistungs-Class-D-Audioverstärkerschaltungen. The amplifier circuit must be able to consider the electromagnetic interference (EMI) problem in the design.

Nach der Trennung der Leiterplatte in analoge, digitale und hochfrequente Zonen muss die Bauteilanordnung des analogen Teils gewählt werden. Zu diesem Zeitpunkt muss das Prinzip des kürzesten Audiosignalweges eingehalten werden, und der Audioverstärker muss so nah wie möglich an der Kopfhörerbuchse und dem Lautsprecher sein. Es kann die elektromagnetischen Störungen (EMI) effektiv minimieren, die vom Lautsprecherverstärker der Klasse D emittiert werden, und gleichzeitig muss es sich mit dem Problem der Unterdrückung des zusätzlichen Rauschens befassen, das durch das Kopfhörersignal erzeugt wird, und dann effektiv den Schaltungsabstand der Audioübertragung verkürzen, so dass die Audioleistung des Produkts besser ist. Bis zur Perfektion.