L'actualité PCB - Méthode de conception de carte PCB pour téléphone portable

Le zonage physique concerne principalement des questions telles que la disposition des composants, l'orientation et le blindage; Les partitions électriques peuvent continuer à être décomposées en partitions pour la distribution électrique, le câblage RF, les circuits et signaux sensibles et la mise à la terre.

1 nous discutons du problème de la partition physique. La disposition des éléments est la clé pour obtenir une bonne conception RF. La technique la plus efficace consiste tout d'abord à fixer le composant sur le chemin radiofréquence et à ajuster son orientation de manière à minimiser la longueur du chemin radiofréquence, à éloigner l'entrée de la sortie et à séparer autant que possible la masse des circuits de forte puissance et des circuits de faible puissance.

La méthode la plus efficace pour empiler une carte PCB consiste à disposer le plan de masse principal (masse principale) sur la deuxième couche sous la couche superficielle et à câbler les lignes RF sur la couche superficielle autant que possible. Minimiser la taille des pores sur le chemin RF peut non seulement réduire l'inductance du chemin, mais aussi réduire les points de soudure virtuels sur la masse principale et réduire les risques de fuite d'énergie RF dans d'autres zones du stratifié. Dans l'espace physique, un circuit linéaire tel qu'un amplificateur Multi - étages est généralement suffisant pour isoler plusieurs zones RF les unes des autres, mais un duplexeur, un mélangeur et un amplificateur / mélangeur à fréquence intermédiaire ont toujours plusieurs RF / if. Les signaux interfèrent les uns avec les autres, il faut donc prendre soin de minimiser cet effet.

2 les traces RF et MF doivent être croisées autant que possible et mises à la terre autant que possible entre elles. Le chemin RF correct est très important pour la performance de l'ensemble de la carte PCB, c'est pourquoi la disposition des éléments occupe généralement la majeure partie du temps dans la conception de la carte PCB d'un téléphone portable. Dans la conception de la carte PCB du téléphone portable, généralement le circuit d'amplification à faible bruit peut être placé d'un côté de la carte PCB, l'amplificateur à haute puissance de l'autre côté et enfin connecté à l'extrémité RF et au traitement en bande de base du même côté via un duplexeur. Sur l'antenne à la fin de l'appareil. Quelques astuces sont nécessaires pour s'assurer que les trous traversants ne transmettent pas l'énergie RF d'un côté à l'autre de la plaque. Une technique courante consiste à utiliser des trous borgnes des deux côtés. Les effets néfastes des trous traversants peuvent être minimisés en les disposant dans des zones sans interférence RF des deux côtés de la carte PCB. Il est parfois impossible d'assurer une isolation suffisante entre plusieurs blocs de circuit. Dans ce cas, il est nécessaire d'envisager l'utilisation d'un blindage métallique pour masquer l'énergie RF dans la zone RF. Le bouclier métallique doit être soudé au sol et doit être conservé avec les composants. La bonne distance et donc besoin d'occuper l'espace précieux de la carte PCB. Il est très important d'assurer autant que possible l'intégrité du bouclier. La ligne de signal numérique entrant dans le bouclier métallique doit aller aussi loin que possible à la couche interne, la couche de PCB sous la couche de câblage est de préférence la couche de mise à la terre. Les lignes de signaux RF peuvent sortir des couches de câblage avec un petit espace au fond du blindage métallique et un espace de mise à la terre, mais avec autant de mise à la terre que possible autour de l'espace, les mises à la terre sur les différentes couches peuvent être reliées entre elles par de multiples pores.

3 un découplage approprié et efficace de la puissance de la puce est également très important. De nombreuses puces RF avec circuits linéaires intégrés sont très sensibles au bruit de puissance. Typiquement, jusqu'à quatre condensateurs et une inductance d'isolement doivent être utilisés par puce pour s'assurer que tous les bruits de puissance sont filtrés. Un circuit intégré ou un amplificateur a généralement une sortie à drain ouvert et nécessite donc une inductance de pull - up pour fournir une charge RF Haute impédance et une alimentation DC basse impédance. Le même principe s'applique au découplage de l'alimentation du côté de cette inductance. Certaines puces nécessitent plusieurs Alimentations pour fonctionner, vous pouvez donc avoir besoin de deux ou trois groupes de condensateurs et d’inductances pour les découpler séparément. Les inducteurs sont rarement connectés en parallèle, car cela crée un transformateur creux et provoque des interférences mutuelles. Les signaux, et donc la distance entre eux, doivent être au moins égaux à la hauteur de l'un des dispositifs, ou disposés à angle droit pour minimiser leur inductance mutuelle.

4 le principe de la partition électrique est à peu près le même que celui de la partition physique, mais il contient également d'autres facteurs. Certaines parties du téléphone utilisent des tensions de fonctionnement différentes et sont contrôlées par un logiciel pour prolonger la durée de vie de la batterie. Cela signifie que le téléphone doit faire fonctionner plusieurs sources d'alimentation, ce qui crée plus de problèmes pour l'isolation. L'alimentation est généralement introduite à partir du connecteur et immédiatement découplée pour filtrer tout bruit à l'extérieur de la carte, puis distribuée après avoir traversé un ensemble d'interrupteurs ou de régulateurs. La plupart des circuits sur la carte PCB du téléphone ont peu de courant continu, de sorte que la largeur des pistes n'est généralement pas un problème. Cependant, il est nécessaire de câbler séparément une ligne de courant élevé aussi large que possible pour l'alimentation de l'amplificateur de forte puissance afin de minimiser les chutes de tension de transmission. Pour éviter une perte de courant excessive, de multiples pores sont nécessaires pour transporter le courant d'une couche à l'autre. De plus, si le découplage n'est pas suffisant au niveau des broches d'alimentation de l'amplificateur de forte puissance, le bruit de forte puissance rayonnera sur toute la carte et causera divers problèmes. La mise à la terre d'un amplificateur de haute puissance est essentielle et nécessite souvent la conception d'un blindage métallique pour celui - ci. Dans la plupart des cas, il est également essentiel de s'assurer que la sortie RF est éloignée de l'entrée RF. Cela s'applique également aux amplificateurs, Buffers et filtres. Dans le pire des cas, si les sorties des amplificateurs et des Buffers sont renvoyées à leurs entrées avec la phase et l'amplitude appropriées, elles peuvent avoir des oscillations auto - excitées. Dans le meilleur des cas, ils seront en mesure de fonctionner de manière stable dans toutes les conditions de température et de tension. En effet, ils peuvent devenir instables et ajouter du bruit et des signaux d'intermodulation au Signal RF. Si la ligne de Signal RF doit être rebouclée de l'entrée vers la sortie du filtre, cela peut sérieusement endommager le caractère passe - bande du filtre. Pour obtenir une bonne isolation entre l'entrée et la sortie, il faut d'abord disposer d'une masse autour du filtre, puis disposer d'une masse au niveau de la couche inférieure du filtre et la relier à la masse principale autour du filtre. C'est aussi un bon moyen de garder les lignes de signal qui doivent traverser le filtre aussi loin que possible des broches du filtre.

De plus, la mise à la terre à divers endroits sur toute la plaque doit être effectuée avec beaucoup de soin, sinon des canaux de couplage seront introduits. Parfois, vous pouvez choisir d'adopter une seule extrémité ou une ligne de Signal RF équilibrée. Les principes de l'interférence croisée et de l'EMC / EMI s'appliquent également ici. Des lignes de Signal RF équilibrées peuvent réduire le bruit et les interférences croisées si elles sont correctement câblées, mais leur impédance est généralement élevée et il est essentiel de maintenir une largeur de ligne raisonnable pour obtenir une source de signal, une trace et une impédance de charge adaptées. Le câblage réel peut avoir quelques difficultés. Un buffer peut être utilisé pour améliorer l'effet d'isolation, car il peut diviser le même signal en deux et être utilisé pour piloter différents circuits, en particulier un oscillateur local peut nécessiter un buffer pour piloter plusieurs mélangeurs. Lorsque le mélangeur atteint l'état d'isolation en mode commun à la fréquence RF, il ne fonctionnera pas correctement. Les Buffers isolent bien les variations d'impédance à différentes fréquences, de sorte que les circuits ne interfèrent pas les uns avec les autres. Les tampons sont très utiles pour la conception. Ils peuvent suivre les circuits qui doivent être pilotés, de sorte que les trajectoires de sortie haute puissance sont très courtes. Parce que le niveau du signal d'entrée des Buffers est relativement faible, ils ne perturbent pas facilement les autres signaux sur la carte. Le circuit provoque des interférences. Un oscillateur commandé en tension (VCO) peut convertir une tension variable en une fréquence variable. Cette fonction est utilisée pour la commutation de Canal à grande vitesse, mais elle convertit également le bruit de suivi sur la tension de commande en petites variations de fréquence, ce qui permet au Signal RF d'augmenter le bruit.

5 pour s'assurer que le bruit n'augmente pas, il convient de prendre en compte plusieurs aspects: Tout d'abord, la bande passante attendue de la ligne de commande peut être comprise entre DC et 2 MHz et il est pratiquement impossible d'éliminer ce bruit large bande par filtrage; Deuxièmement, la ligne de contrôle VCO fait généralement partie de la boucle de rétroaction qui contrôle la fréquence. Il peut introduire du bruit dans de nombreux endroits, de sorte que la ligne de commande VCO doit être manipulée avec beaucoup de soin. Assurez - vous que la mise à la terre sous les traces RF est solide et que tous les composants sont fermement attachés à la terre principale et isolés des autres traces qui peuvent causer du bruit. De plus, il est nécessaire de s'assurer que l'alimentation du VCO est suffisamment découplée. Comme la sortie RF du VCO est généralement de niveau relativement élevé, le signal de sortie du VCO peut facilement interférer avec d'autres circuits et une attention particulière doit être accordée au VCO. En effet, un VCO est généralement placé à l'extrémité d'une zone RF et nécessite parfois un blindage métallique. Le circuit résonant (un pour l'émetteur et l'autre pour le récepteur) est lié au VCO, mais il a également ses propres caractéristiques. En termes simples, un circuit résonant est un circuit résonant parallèle avec une diode Capacitive qui aide à régler la fréquence de fonctionnement du VCO et à moduler la parole ou les données sur un signal RF. Tous les principes de conception VCO s'appliquent également aux circuits résonants. Les circuits résonants étant généralement très sensibles au bruit car ils contiennent un nombre important de composants, ont une large zone de distribution sur la carte et fonctionnent généralement à des fréquences RF très élevées. Les signaux sont généralement disposés sur des broches adjacentes de la puce, mais ces broches de signal doivent fonctionner avec des inductances et des condensateurs relativement grands, ce qui nécessite à son tour que ces inductances ou condensateurs soient situés très près et soient connectés sur une boucle de commande sensible au bruit. Ce n'est pas facile de le faire.

Les amplificateurs à contrôle automatique de gain (AGC) sont également un endroit vulnérable aux problèmes, et il y aura des amplificateurs AGC dans les circuits d'émission et de réception. Les amplificateurs AGC sont généralement efficaces pour filtrer le bruit, mais comme les téléphones cellulaires ont la capacité de gérer les variations rapides de l'intensité des signaux émis et reçus, les circuits AGC doivent avoir une bande passante assez large, ce qui facilite l'introduction d'amplificateurs AGC sur certains circuits critiques. Conception les circuits AGC doivent être conformes à de bonnes techniques de conception de circuits analogiques associées à de courtes broches d'entrée d'amplificateur opérationnel et à de courts chemins de rétroaction, qui doivent tous deux être éloignés des traces de signaux RF, if ou numériques à grande vitesse. De même, une bonne mise à la terre est indispensable et l'alimentation de la puce doit être bien découplée. S'il est nécessaire de brancher un long fil à l'entrée ou à la sortie, il est préférable de le brancher à la sortie. En général, l'impédance en sortie est beaucoup plus faible et ne provoque pas facilement de bruit. En général, plus le niveau du signal est élevé, plus il est facile d'introduire du bruit dans d'autres circuits. Dans toutes les conceptions de PCB, il est un principe général de garder les circuits numériques aussi loin que possible des circuits analogiques, ce qui s'applique également aux conceptions de PCB RF. La mise à la terre analogique commune et la mise à la terre des lignes de signal blindées et séparées sont généralement tout aussi importantes. Par conséquent, une planification minutieuse, une disposition réfléchie des composants et une évaluation approfondie de la disposition sont tous très importants au début de la conception, et les circuits RF doivent également être utilisés. Éloignez - vous des lignes analogiques et de certains signaux numériques très critiques. Toutes les pistes RF, les Plots et les composants doivent être remplis de cuivre de masse autant que possible et connectés à la masse principale autant que possible. Si les traces RF doivent traverser les lignes de signal, essayez de câbler une couche de terre reliée à la terre principale le long des traces RF entre elles. Si ce n'est pas possible, assurez - vous qu'ils se croisent, ce qui minimise le couplage capacitif. Dans le même temps, placez autant de terre que possible autour de chaque piste RF et connectez - la à la terre principale. De plus, minimiser la distance entre les traces RF parallèles permet de minimiser le couplage inductif. L'isolation fonctionne mieux lorsque le plan de masse solide est placé directement sur la première couche sous la surface, bien que d'autres méthodes soigneusement conçues fonctionnent également. Sur chaque couche de la carte PCB, placez autant de terre que possible et connectez - la à la terre principale. Les traces sont placées le plus près possible pour augmenter le nombre de diagrammes de la couche de signal interne et de la couche de distribution électrique, et les traces sont ajustées de manière appropriée pour permettre de disposer les Vias de connexion de masse sur les diagrammes isolés de la surface. La mise à la terre libre sur les différentes couches du PCB doit être évitée car elles peuvent capter ou injecter du bruit comme une petite antenne. Dans la plupart des cas, si vous ne pouvez pas les connecter à la terre principale, vous feriez mieux de les supprimer.