Blogue PCB - Résumé de l'expérience de mise en page et de câblage de carte PCB RF pour téléphone portable

La conception de carte de circuit imprimé radiofréquence (RF) est souvent décrite comme « l'art noir» en raison de son incertitude théorique, mais cette idée n'est que partiellement vraie et il existe de nombreux guides de conception de carte de circuit imprimé RF qui peuvent et ne doivent pas suivre des règles négligées. Cependant, en ce qui concerne la conception réelle, le vrai truc est de faire des compromis lorsque ces directives et lois ne peuvent pas être appliquées avec précision en raison de diverses contraintes de conception. Bien sûr, il y a un certain nombre de sujets importants de conception RF qui méritent d'être discutés, y compris l'adaptation d'impédance et d'impédance, les matériaux de couche isolante et les stratifiés, les longueurs d'onde et les ondes stationnaires, de sorte que ceux - ci ont tous une grande influence sur la CEM et L'EMI des téléphones portables. Résumé des conditions qui doivent être remplies lors de la conception d'une disposition RF:

1. Isolez autant que possible les amplificateurs de haute puissance RF (HPA) et les amplificateurs à faible bruit (LNA). En termes simples, éloignez le circuit émetteur RF haute puissance du circuit récepteur RF basse puissance. Il y a beaucoup de fonctionnalités et de composants dans le téléphone, mais il y a peu d'espace sur la carte PCB et, compte tenu des limites du processus de conception de câblage, tout cela nécessite des compétences de conception relativement élevées. À ce stade, il peut être nécessaire de concevoir une carte PCB de quatre à six couches et de les faire fonctionner en alternance plutôt que simultanément. Les circuits de haute puissance peuvent parfois également comprendre des tampons RF et des oscillateurs commandés en tension (VCO). Assurez - vous qu'il y a au moins une mise à la terre complète dans la zone de haute puissance sur le PCB sans trou excessif. Bien sûr, plus il y a de cuivre, mieux c'est. Les signaux analogiques sensibles doivent être aussi éloignés que possible des signaux numériques et RF à grande vitesse.

2. Le zonage de conception peut être divisé en zonage physique et zonage électrique. Le zonage physique concerne principalement des questions telles que le placement des composants, l'orientation et le blindage; Les partitions électriques peuvent continuer à être décomposées en partitions pour la distribution d'électricité, les traces RF, les circuits et signaux sensibles et la mise à la terre. 2.1 nous parlons de partitions physiques. Le placement des éléments est la clé pour réaliser la conception RF. Une technique efficace consiste d'abord à immobiliser les composants situés sur le chemin radiofréquence et à ajuster leur orientation de manière à minimiser la longueur du chemin radiofréquence, à éloigner l'entrée de la sortie et à séparer le plus possible les composants. Circuits de puissance et circuits de faible puissance. Une méthode efficace d'empilage de plaques consiste à disposer le plan de masse principal (masse principale) sur une deuxième couche sous la couche superficielle et à faire défiler autant de lignes RF que possible sur la couche superficielle. Réduire la taille des pores sur le chemin RF réduit non seulement l'inductance du chemin, mais réduit également les points de soudure fantômes sur la masse principale et réduit les risques de fuite d'énergie RF vers d'autres zones de l'empilement. 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 les duplexeurs, les mélangeurs et les amplificateurs / mélangeurs if ont toujours plusieurs RF / if. Les signaux interfèrent les uns avec les autres et il faut donc prendre soin de minimiser cet effet. 2.2 Les traces RF et if doivent être croisées autant que possible, Et la terre doit être espacée entre eux autant que possible. Le bon chemin RF est très important pour la performance de l'ensemble du PCB, c'est pourquoi le placement des éléments occupe généralement la majeure partie du temps dans la conception de PCB de téléphone portable. Dans la conception d'une carte PCB de téléphone portable, le circuit amplificateur à faible bruit peut généralement être placé d'un côté de la carte PCB, l'amplificateur à haute puissance peut être placé 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 de l'appareil. Quelques astuces sont nécessaires pour s'assurer que le passage à travers les trous ne transfère pas l'énergie RF d'un côté à l'autre de la carte, et la technique courante consiste à utiliser des trous de passage aveugles des deux côtés. Les effets néfastes du passage à travers le trou peuvent être minimisés en disposant le passage à travers le trou dans une zone sans interférence RF des deux côtés du PCB. Parfois, il n'est pas possible d'assurer une isolation suffisante entre plusieurs blocs de circuit, auquel cas il faut envisager d'utiliser un blindage métallique pour masquer l'énergie RF dans la zone RF. La virole métallique doit être soudée au sol et doit être éloignée des composants. La bonne distance, prenant ainsi 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 être orientée aussi loin que possible vers la couche interne, la carte PCB sous la couche de câblage étant la couche de mise à la terre. Les lignes de signaux RF peuvent être dérivées des couches de câblage avec un petit espace au fond du blindage métallique et un espace de mise à la terre, mais autant de terre que possible doit être répartie autour de l'espace, et la mise à la terre des différentes couches peut être connectée ensemble par de multiples pores. 2.3 Un découplage approprié et efficace de l'alimentation de la puce est également très important. De nombreuses puces RF avec des lignes linéaires intégrées sont très sensibles au bruit provenant de l'alimentation et nécessitent généralement jusqu'à quatre condensateurs et une inductance d'isolation par puce pour assurer le filtrage de tous les bruits d'alimentation. Un circuit intégré ou un amplificateur a généralement une sortie à drain ouvert, de sorte qu'une inductance de pull - up est nécessaire pour fournir une charge RF Haute impédance et une source 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 découpler séparément, les inductances étant rarement connectées en parallèle, car cela crée des transformateurs creux et des interférences avec les signaux des autres, de sorte que la distance entre eux devrait être au moins la hauteur de L'un des appareils, 2.4 Le principe de la partition électrique est généralement le même que celui de la partition physique, mais il y a quelques facteurs supplémentaires. Certaines parties du téléphone fonctionnent à différentes tensions et sont contrôlées par un logiciel pour prolonger la durée de vie de la batterie. Cela signifie que le téléphone doit fonctionner sur plusieurs sources d'alimentation, ce qui pose plus de problèmes d'isolation. L'alimentation est généralement introduite au niveau du connecteur et découplée immédiatement avant d'être distribuée par un ensemble d'interrupteurs ou de régulateurs de tension pour filtrer tout bruit à l'extérieur de la carte. La plupart des circuits sur la carte PCB du téléphone portable ont assez peu de courant continu, de sorte que la largeur de la piste n'est généralement pas un problème, cependant, il est essentiel de faire fonctionner une piste individuelle à 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, plusieurs pores sont nécessaires pour transférer le courant d'une couche à l'autre. De plus, si l'amplificateur de forte puissance n'est pas suffisamment découplé sur ses broches d'alimentation, le bruit de forte puissance rayonnera sur toute la carte et causera divers problèmes. La mise à la terre des amplificateurs de haute puissance est essentielle et nécessite souvent un blindage métallique. 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 de l'amplificateur et du buffer sont renvoyées à l'entrée avec la phase et l'amplitude appropriées, elles risquent d'osciller d'elles - mêmes. Dans tous les cas, ils fonctionneront 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 reboucler de l'entrée à la sortie du filtre, cela peut être gravement endommagé

3.3 le routage de la ligne de signal dans la couche électrique (mise à la terre) dans le câblage de la carte d'impression multicouche, car il ne reste pas beaucoup de lignes dans la couche de ligne de signal, l'ajout de plus de couches causera des déchets, augmentera la charge de travail de production et le coût augmentera également en conséquence. Pour résoudre cette contradiction, nous pouvons envisager de câblage à la couche électrique (mise à la terre). Le plan d'alimentation doit d'abord être considéré, puis le plan de masse. Parce que l'intégrité de la formation est préservée.? 3.4 manipulation des pattes de connexion dans les conducteurs de grande surface dans une mise à la terre de grande surface (électrique), à laquelle sont reliées les pattes des composants couramment utilisés, il est nécessaire d'envisager de façon intégrée le fonctionnement des pattes de connexion. Le soudage et l'assemblage des composants présentent certains dangers, tels que: 1. Le soudage nécessite un chauffage haute puissance. 2. Facile à produire le soudage par pointillés. Ainsi, en tenant compte des propriétés électriques et des besoins du processus, des plots en forme de croix, appelés panneaux isolants thermiques, communément appelés Plots thermiques, sont réalisés. La vie sexuelle est considérablement réduite. 3.5 rôle des systèmes de réseau dans le câblage dans de nombreux systèmes CAO, le câblage est déterminé par le système de réseau. Si le maillage est trop dense, malgré l'augmentation du nombre de canaux, les pas sont trop petits et la quantité de données dans le domaine de l'image est trop importante, ce qui impose nécessairement des exigences plus élevées en termes d'espace mémoire du dispositif et affecte également la vitesse de calcul de l'électronique informatique. L'impact est énorme. Certains perçages sont inefficaces, par example les perçages occupés par les Plots des pattes de l'élément ou les perçages occupés par les trous de montage et les trous de fixation. Une grille trop clairsemée et trop peu de canaux ont une grande influence sur le taux de distribution. Par conséquent, il doit y avoir un système de grille de densité raisonnable pour soutenir le câblage. La distance entre les piliers d'un élément standard est de 0,1 pouce (2,54 mm), de sorte que la base d'un système de grille est généralement fixée à 0,1 pouce ou à un multiple entier inférieur à 0,1 pouce, par exemple: 0,05 pouce, 0025 pouce, 0,02 pouce, etc. Les astuces et les méthodes de conception des cartes PCB haute fréquence sont les suivantes: 4.1 un angle de 45° est appliqué aux coins de la ligne de transmission pour réduire les pertes de retour. 4.2 des cartes de circuits isolés haute performance avec un contrôle hiérarchique strict de la constante d'isolation doivent être utilisées. Cette approche permet de gérer efficacement le champ électromagnétique entre le matériau isolant et le câblage adjacent.? 4.3 Il est nécessaire d'améliorer les spécifications de conception des cartes PCB pour la gravure de haute précision. Considérez une erreur totale de + / - 00007 pouces spécifiée sur la largeur de ligne, gérez la contre - dépouille et la section transversale de la forme du câblage et spécifiez les conditions de placage des parois latérales du câblage. La gestion complète de la géométrie du câblage (conducteur) et de la surface du revêtement est importante pour résoudre le problème des effets cutanés liés aux fréquences des micro - ondes et pour atteindre ces spécifications. 4.4 Les conducteurs saillants ont une inductance de prise, évitez donc d'utiliser des composants contenant du plomb. Pour les environnements à haute fréquence, utilisez des composants montés en surface. 4.5 Pour les porosités de signal, évitez le processus de traitement des porosités (PTH) sur les plaques sensibles, car ce processus peut entraîner une inductance de fil au niveau des porosités. 4.6 fournir un plan de masse riche. Les trous surmoulés sont utilisés pour fixer ces plans de masse afin d'éviter les effets des champs électromagnétiques 3D sur la plaque. 4.7 Pour choisir un procédé de nickelage chimique ou de trempage d'or, n'utilisez pas la méthode hasl pour le placage. Cette surface de placage offre un meilleur effet de dermocosmétique pour les courants à haute fréquence (Figure 2). De plus, ce revêtement hautement soudable nécessite moins de fils, ce qui contribue à réduire la pollution de l'environnement. 4.8 Le film de soudage par soudure empêche l'écoulement de la pâte à souder. Cependant, en raison de l'incertitude de l'épaisseur et des propriétés d'isolation inconnues, le revêtement de toute la surface de la plaque avec un matériau de masque de soudure entraînera une grande variation de l'énergie électromagnétique dans la conception de la microbande. Les barrages de soudure sont généralement utilisés comme masques de soudure. Champ électromagnétique. Dans ce cas, nous gérons la transition entre la microbande et le câble coaxial. Dans un câble coaxial, les plans de masse sont entrelacés en anneaux et répartis uniformément. Dans la microbande, le plan de masse est situé sous la ligne active. Cela introduit certains effets de bord qui doivent être compris, prédits et pris en compte lors de la conception. Bien entendu, cette désadaptation entraîne également des pertes de retour qui doivent être réduites pour éviter le bruit et les perturbations du signal. Conception compatibilité électromagnétique la compatibilité électromagnétique fait référence à la capacité des appareils électroniques à fonctionner harmonieusement et efficacement dans divers environnements électromagnétiques. Le but de la conception de la compatibilité électromagnétique est de permettre à l'électronique d'inhiber diverses perturbations externes, permettant à l'électronique de fonctionner correctement dans un environnement électromagnétique particulier, Tout en réduisant l'interférence électromagnétique de l'électronique elle - même avec d'autres appareils électroniques.? 5.1 Choix d'une largeur de fil raisonnable Étant donné que l'interférence impulsionnelle d'un fil imprimé par un courant transitoire est principalement causée par la composante inductive du fil imprimé, l'inductance du fil imprimé doit être minimisée. L'inductance d'un fil imprimé est proportionnelle à sa longueur et inversement proportionnelle à sa largeur, de sorte qu'un fil court et précis favorise la suppression des interférences. Les lignes de signal d'une piste d'horloge, d'un conducteur de ligne ou d'un conducteur de bus portent généralement un courant transitoire important et la piste doit rester aussi courte que possible. Pour les circuits à composants discrets, les exigences peuvent être entièrement satisfaites lorsque la largeur du fil imprimé est d'environ 1,5 mm; Pour les circuits intégrés, la largeur des fils imprimés peut être choisie entre 0,2 et 1,0 mm. 5.2 adopter la bonne stratégie de câblage. L'utilisation d'un câblage égal peut réduire l'inductance des fils, mais l'inductance mutuelle et la capacité de distribution entre les fils.