Technologie PCB - Conception de circuit PCB RF

Mise en page des composants du processus de conception de circuit PCB RF

Considérations de câblage RF Circuit PCB

Avec le développement de la technologie de communication, l'application de la technologie de carte PCB sans fil portable est de plus en plus répandue, comme: Pager sans fil, téléphone portable, PDA sans fil, etc. l'indicateur de performance du circuit PCB RF affecte directement la qualité de l'ensemble du produit. L'une des plus grandes caractéristiques de ces produits portables est la miniaturisation, qui implique une très grande densité de composants, ce qui rend les interférences mutuelles entre les composants (y compris SMd, SMc, puces nues, etc.) très importantes.

Une mauvaise manipulation du signal de perturbation électromagnétique peut entraîner un système de circuit entier qui ne fonctionne pas correctement. Par conséquent, comment prévenir et supprimer les interférences électromagnétiques, améliorer la compatibilité électromagnétique, devient un sujet très important dans la conception de cartes imprimées de circuits RF. Le même circuit, différentes structures de conception de PCB, leurs indicateurs de performance seront très différents. Dans cette discussion, comment maximiser les indicateurs de performance du circuit pour répondre aux exigences de compatibilité électromagnétique lors de la conception de circuits RF PCB pour les produits portables à l'aide du logiciel PROTEL99se.

Sélection de plaques de conception de circuits RF PCB

Les substrats d'une carte de circuit imprimé comprennent deux catégories: les substrats organiques et les substrats inorganiques. Les caractéristiques les plus importantes du substrat sont la constante diélectrique islaµr, le facteur de dissipation (ou perte diélectrique) Tan islaµr, le coefficient de dilatation thermique cet et l'hygroscopicité. Parmi eux, les îlots affectent l'impédance du circuit et le taux de transmission du signal. Pour les circuits haute fréquence, la tolérance à la permittivité diélectrique est la considération la plus critique et un substrat avec une tolérance plus faible de la permittivité diélectrique doit être choisi.

Processus de conception de PCB RF

Comme l'utilisation du logiciel PROTEL99se est différente de celle de protel98 et d'autres logiciels, nous allons d'abord brièvement parler du processus de conception de PCB avec le logiciel PROTEL99se.

Étant donné que PROTEL99se utilise la gestion de schéma de base de données Project, il est implicite sous Windows 99, vous devez d'abord créer un fichier de base de données pour gérer le schéma de circuit et la disposition de PCB de votre conception.

2. Conception du schéma. Pour permettre la connexion réseau, les composants utilisés doivent être présents dans la Bibliothèque de composants pendant le processus de conception de principe, sinon les composants requis doivent être fabriqués dans schlib et stockés dans les fichiers de la bibliothèque. Ensuite, il suffit d'appeler les éléments souhaités à partir de la Bibliothèque d'éléments et de les connecter en fonction du schéma du circuit conçu.

3. Une fois la conception schématique terminée, vous pouvez former une table Web pour la conception de PCB.

4. Conception de PCB.

A. détermination de la forme et des dimensions du PCB. La forme et les dimensions du PCB sont déterminées en fonction de l'emplacement du PCB conçu dans le produit, de la taille de l'espace, de la forme et de l'ajustement avec d'autres composants. Utilisez la commande placetrack pour dessiner l'apparence du PCB sur la couche mechanicallayer.

B. selon les exigences de SMT, faire des trous de positionnement, des trous de visée, des points de référence, etc. sur le PCB.

C. production de pièces détachées. Si vous avez besoin d'utiliser des pièces spéciales qui ne sont pas présentes dans la Bibliothèque de pièces, vous devrez les fabriquer avant la mise en page. Le processus de fabrication des composants dans PROTEL99se est relativement simple. Sélectionnez la commande makelibrary dans le menu design pour accéder à la fenêtre de production du composant, puis sélectionnez la commande newcomponent dans le menu Tool pour concevoir le composant. À ce stade, il suffit de dessiner le Plot correspondant sur le calque toplayer en utilisant une commande telle que placepad en fonction de la forme et de la taille de l'élément réel et de l'éditer en tant que Plot souhaité (y compris la forme, la taille, la taille du diamètre intérieur et l'angle du plot. En outre, le nom de la broche correspondant au Plot doit être marqué), puis de dessiner la forme maximale de l'élément dans le calque topoverlayer en utilisant la commande placetrack et de prendre un nom d'élément pour l'enregistrer dans la Bibliothèque de composants.

D. une fois que les composants sont faits, faites la disposition et le câblage. Ces deux sections sont discutées en détail ci - dessous.

E. une fois le processus ci - dessus terminé, une inspection doit être effectuée. D'une part, il comprend l'examen du principe du circuit. D'autre part, il est nécessaire de vérifier les problèmes d'adaptation et d'assemblage les uns avec les autres. Le principe du circuit peut être vérifié manuellement ou automatiquement via le réseau (le réseau formé par le schéma peut être comparé au réseau formé par le PCB).

F. après avoir vérifié l'absence d'erreur, Archivez et exportez le fichier. Dans PROTEL99se, le fichier doit être stocké dans le chemin et le fichier spécifiés à l'aide de la commande "export" de l'option "file" (la commande "Import" transfère le fichier à PROTEL99se). Remarque: après l'exécution de la commande "savecopyas..." dans l'option "file" de PROTEL99se, le nom de fichier sélectionné n'est pas visible dans Windows 98 et ne peut donc pas être vu dans l'explorateur. Ce n'est pas exactement la même chose que la fonction "SAveas..." dans protel98.

Disposition des composants PCB RF

Étant donné que les SMT utilisent généralement le soudage par flux de chaleur à four infrarouge pour réaliser le soudage des éléments, la disposition des éléments affecte la qualité des points de soudure et, par conséquent, le rendement du produit fini. Pour la conception de circuits RF PCB, la compatibilité électromagnétique exige que chaque module de circuit ne génère pas autant de rayonnement électromagnétique que possible et possède une certaine résistance aux interférences électromagnétiques. Ainsi, l'agencement des composants affecte également directement les capacités d'interférence et d'anti - interférence du circuit lui - même, Cela concerne également directement les performances du circuit conçu.

Par conséquent, la conception de PCB pour les circuits RF, en plus de prendre en compte la disposition de la conception de PCB ordinaire, doit également considérer comment réduire les interférences mutuelles entre les différentes parties du circuit RF, comment réduire les interférences du circuit lui - même sur les autres circuits ainsi que sur le circuit lui - même. Capacité anti - interférence. D'après l'expérience, l'effet d'un circuit RF dépend non seulement des indicateurs de performance de la carte RF elle - même, mais aussi de l'interaction avec la carte de traitement CPU. Par conséquent, une disposition rationnelle est particulièrement importante lors de la conception d'un PCB.

Principe général de la disposition: les éléments doivent être disposés dans la même direction autant que possible, en choisissant la direction dans laquelle le PCB entre dans le système de soudage, vous pouvez réduire ou éviter les mauvaises soudures; En règle générale, il doit y avoir un espacement d'au moins 0,5 mm entre les éléments pour satisfaire à la soudure des éléments. Il est nécessaire que l'espacement des éléments soit aussi large que possible lorsque l'espace de la carte PCB le permet. Pour les panneaux à double face, il doit y avoir des composants SMD et SMC d'un côté et des composants discrets de l'autre.

Il convient de noter la disposition:

* déterminez d'abord l'emplacement des composants d'interface avec d'autres cartes PCB ou systèmes sur la carte PCB. Vous devez faire attention aux problèmes de coordination entre les composants de l'interface (par exemple, l'orientation des composants, etc.).

* en raison de la petite taille du produit à main levée et de la disposition très compacte des composants, pour les composants plus grands, la priorité doit être donnée à la position correspondante et la coopération mutuelle doit être envisagée.

* analysez soigneusement la structure du circuit, divisez le circuit en blocs (tels que le circuit d'amplification à haute fréquence, le circuit de mélange et le circuit de démodulation, etc.), séparez le signal électrique fort et faible autant que possible, séparez le circuit de signal numérique du circuit de signal analogique, le circuit remplissant la même fonction doit être disposé dans une certaine plage autant que possible pour réduire la zone de boucle du signal; Les réseaux de filtrage des différentes parties du circuit doivent être connectés à proximité, ce qui permet non seulement de réduire le rayonnement, mais aussi la probabilité d'interférence. Selon la capacité anti - interférence du circuit.

* regroupez les circuits unitaires en fonction de leur sensibilité électromagnétiquement compatible en utilisation. Pour les composants du circuit susceptibles d'interférences, les sources d'interférences (telles que les interférences de la CPU sur la carte de traitement des données, etc.) doivent être évitées autant que possible lors de la disposition.

Câblage de conception de circuits RF PCB

Une fois que la disposition des composants est fondamentalement terminée, vous pouvez commencer à câbler. Le principe de base du câblage est le suivant: après que la densité d'assemblage le permette, essayez d'adopter une conception de câblage à faible densité, le câblage du signal est aussi épais que possible, ce qui favorise l'adaptation de l'impédance.

Pour les circuits radiofréquences, une conception irrationnelle de l'orientation, de la largeur et de l'espacement des lignes des lignes de signal peut entraîner des interférences croisées entre les lignes de transmission des signaux de signal; En outre, l'alimentation du système lui - même a également des interférences de bruit, de sorte que lors de la conception du circuit RF PCB doit être considéré dans son ensemble, un câblage raisonnable.

Lors du câblage, toutes les traces doivent être éloignées des limites de la carte PCB (environ 2 mm) pour éviter les lignes brisées ou les dangers cachés lors de la fabrication de la carte PCB. Le cordon d'alimentation doit être aussi large que possible pour réduire la résistance de boucle. Dans le même temps, rendre la direction de la ligne d'alimentation et de la ligne de terre cohérente avec la direction de transmission de données, améliorer la capacité d'anti - brouillage; Les lignes de signal doivent être aussi courtes que possible et minimiser le nombre excessif de trous; Plus le câblage entre les éléments est court, mieux c'est pour réduire les paramètres de distribution et les interférences électromagnétiques mutuelles; Pour les lignes de signal incompatibles, il faut les maintenir éloignées les unes des autres et éviter autant que possible le câblage parallèle, et les lignes de signal des deux côtés doivent être perpendiculaires les unes aux autres; Lors du câblage, le côté de l'adresse qui nécessite un coin doit être un angle de 135 ° pour éviter les virages à angle droit.

Lors du câblage, les lignes directement connectées aux Plots ne doivent pas être trop larges et les traces doivent être aussi éloignées que possible des composants non connectés pour éviter les courts - circuits; Les perçages ne doivent pas être peints sur les éléments, ils doivent être aussi éloignés que possible des éléments non connectés et éviter de créer des phénomènes de production tels que le soudage par pointillés, le soudage continu, les courts - circuits, etc.

Le câblage correct des lignes d'alimentation et de terre est particulièrement important dans la conception de PCB pour les circuits RF. Une conception rationnelle est le moyen le plus important de surmonter les interférences électromagnétiques. Un nombre considérable de sources d'interférences sur le PCB sont générées par l'alimentation et les lignes de terre, où les interférences de bruit causées par les lignes de terre sont les plus importantes.

La principale raison pour laquelle la ligne de terre est susceptible de former des interférences électromagnétiques est l'impédance de la ligne de terre. Lorsqu'un courant circule à travers la ligne de masse, une tension sera générée sur la ligne de masse, créant ainsi un courant de boucle de masse et formant une perturbation de boucle de la ligne de masse. Lorsque plusieurs circuits partagent un tronçon de masse, un couplage d'impédance commun sera formé, créant ainsi un bruit dit de masse. Ainsi, lors du câblage de la ligne de masse du circuit RF PCB, les opérations suivantes doivent être effectuées:

* tout d'abord, le circuit est divisé en plusieurs blocs. Le circuit radiofréquence peut être essentiellement divisé en parties amplification haute fréquence, mélange, démodulation, oscillateur local, etc. Fournir à chaque module de circuit un point de référence de potentiel commun, c'est - à - dire la ligne de masse correspondante du circuit de chaque module, Il est ainsi possible de transmettre des signaux entre les différents modules du circuit. Le résumé est ensuite effectué là où le circuit RF PCB est connecté à la ligne de masse, c'est - à - dire dans la ligne de masse principale. Comme il n'y a qu'un seul point de référence, il n'y a pas de couplage d'impédance commun et donc pas de problème d'interférence mutuelle.

* La zone numérique et la zone analogique doivent être séparées du sol autant que possible, la zone numérique doit être séparée de la zone analogique et enfin connectée à la zone de puissance.

* La ligne de masse de chaque partie du circuit devrait également prêter attention au principe d'un point de masse unique, en minimisant la surface de la boucle de signal et en se rapprochant le plus possible de l'adresse du circuit de filtrage correspondant.

* Lorsque l'espace le permet, il est préférable d'isoler chaque module avec une ligne de terre pour éviter les effets de couplage de signal entre eux.

La clé de la conception de circuits RF PCB est de savoir comment réduire la capacité de rayonnement et améliorer la résistance aux interférences. Une disposition et un câblage raisonnables sont la garantie de la conception de circuits RF PCB. La méthode décrite ici est bénéfique pour améliorer la fiabilité de la conception de circuits PCB RF, résoudre le problème des interférences électromagnétiques, atteindre le but de la compatibilité électromagnétique.