Progettazione PCB - Regole di progettazione del circuito RF del circuito HDI

Regole di progettazione del circuito RF del circuito HDI

Sebbene ci siano ancora molte incertezze nella progettazione dei circuiti a radiofrequenza (RF) in teoria, ci sono ancora molte regole che possono essere seguite nella progettazione dei circuiti a radiofrequenza.

Tuttavia, nella progettazione effettiva del PCB, l'abilità davvero pratica è come scambiare queste regole quando non possono essere implementate a causa di varie restrizioni. Questo articolo si concentrerà su vari problemi relativi alla progettazione della partizione del circuito di rf.

1. Tipi di circuiti micro-vias con proprietà diverse sul circuito stampato devono essere separati, ma devono essere collegati nelle migliori condizioni senza interferenze elettromagnetiche. Ciò richiede l'uso di microvie.

Di solito il diametro di micro vias è 0.05mm ~ 0.20mm. Queste vias sono generalmente divise in tre categorie, vale a dire vias cieche, vias seppellire e attraverso vias.

I vias ciechi si trovano sulla superficie superiore e inferiore del circuito stampato e hanno una certa profondità. Sono utilizzati per collegare la linea superficiale e la linea interna sottostante. La profondità del foro di solito non supera un certo rapporto (apertura).

I vias sepolti si riferiscono ai fori di collegamento situati nello strato interno del circuito stampato, che non si estendono alla superficie del circuito stampato.

I due tipi di fori sopra menzionati sono situati nello strato interno del circuito stampato e sono completati da un processo di formatura del foro passante prima della laminazione e diversi strati interni possono essere sovrapposti durante la formazione del via.

Il terzo tipo è chiamato un foro passante, che penetra l'intero circuito stampato e può essere utilizzato per l'interconnessione interna o come foro di posizionamento adesivo per i componenti.

2. Quando si progetta il circuito stampato RF utilizzando la tecnica della divisione, l'amplificatore RF ad alta potenza (HPA) e l'amplificatore a basso rumore (LNA) dovrebbero essere separati il più possibile. In poche parole, è quello di mantenere il circuito di trasmissione RF ad alta potenza lontano dal circuito di ricezione a basso rumore.

Se c'è molto spazio sul PCB, questo può essere fatto facilmente.

Ma di solito quando ci sono molti componenti, lo spazio di produzione del PCB diventa molto piccolo, quindi questo è difficile da raggiungere.

Puoi metterli su entrambi i lati del PCB, o lasciarli lavorare alternativamente invece di lavorare allo stesso tempo.

I circuiti ad alta potenza a volte includono buffer RF e oscillatori a tensione controllata (VCO).

La partizione di progettazione può essere divisa in partizionamento fisico e partizionamento elettrico.

Il partizionamento fisico coinvolge principalmente problemi come layout dei componenti, orientamento e schermatura; Il partizionamento elettrico può continuare a essere diviso in distribuzione di energia, cablaggio RF, circuiti e segnali sensibili e messa a terra.

3. Partizionamento fisico. La disposizione dei componenti è la chiave per ottenere un eccellente design RF. La tecnica più efficace è quella di fissare i componenti sul percorso RF e regolare la loro posizione per ridurre al minimo la lunghezza del percorso RF.

E tenere l'ingresso RF lontano dall'uscita RF e il più lontano possibile da circuiti ad alta potenza e circuiti a basso rumore.

Il metodo più efficace di impilamento del circuito stampato è quello di organizzare il terreno principale sul secondo strato sotto la superficie e instradare la linea RF sulla superficie il più possibile.

Ridurre al minimo le dimensioni dei vias sul percorso RF non solo riduce l'induttanza del percorso, ma riduce anche i giunti di saldatura virtuali sul terreno principale e riduce la possibilità di perdite di energia RF in altre aree del laminato.

Nello spazio fisico, circuiti lineari come gli amplificatori multistadio sono di solito sufficienti per isolare più zone RF l'una dall'altra, ma duplexer, mixer e amplificatori a frequenza intermedia hanno sempre segnali RF/IF multipli che interferiscono tra loro. Pertanto, occorre fare attenzione a ridurre al minimo questo effetto.

Le tracce RF e 丨F dovrebbero essere attraversate il più possibile, e una zona di messa a terra dovrebbe essere posizionata tra di loro il più possibile.

Il percorso RF corretto è molto importante per le prestazioni dell'intera scheda PCB, motivo per cui il layout dei componenti di solito occupa la maggior parte del tempo nella progettazione della scheda PCB del telefono cellulare.

Sulla scheda PCB del telefono cellulare, di solito il circuito dell'amplificatore a basso rumore può essere posizionato su un lato della scheda di prova PCB e l'amplificatore ad alta potenza è posizionato dall'altro lato e infine sono collegati all'antenna RF sullo stesso lato da un duplexer. Un'estremità e l'altra estremità del processore a banda base.

Ciò richiede una certa abilità per garantire che l'energia RF non passi attraverso i vias da un lato all'altro della scheda. Una tecnica comune è quella di utilizzare vie cieche su entrambi i lati. È possibile ridurre al minimo gli effetti negativi dei vias disponendo vias ciechi in aree che non sono soggette a interferenze RF su entrambi i lati del PCB.

A volte, è impossibile mantenere abbastanza separazione tra blocchi di circuito multipli. In questo caso, è necessario considerare l'utilizzo di una copertura di schermatura metallica per proteggere l'energia della radiofrequenza nell'area RF, ma la copertura di schermatura metallica ha anche effetti collaterali, come: i costi di produzione e i costi di montaggio sono elevati.

È difficile garantire un'alta precisione quando si fabbricano coperture di schermatura metalliche con forme irregolari. Le coperture di schermatura metalliche rettangolari o quadrate limitano anche la disposizione dei componenti;

La copertura di schermatura metallica non favorisce la sostituzione dei componenti e lo spostamento di guasto; Poiché il coperchio di schermatura metallica deve essere saldato sulla superficie di messa a terra e deve essere tenuto a una distanza adeguata dai componenti, occupa spazio prezioso sulla scheda PCB.

È molto importante garantire l'integrità dello scudo metallico il più possibile. Pertanto, le linee di segnale digitali che entrano nello scudo metallico dovrebbero andare allo strato interno il più possibile ed è meglio impostare lo strato successivo dello strato del circuito del segnale come strato di terra.

La linea di segnale RF può essere instradata fuori dal piccolo divario nella parte inferiore dello scudo metallico e dallo strato di cablaggio nella fessura di terra, ma lo spazio dovrebbe essere circondato da una grande area di terra il più possibile. Il terreno su diversi strati di segnale può utilizzare più vie. Collegato.

Nonostante le carenze di cui sopra, gli schermi metallici sono ancora molto efficaci e sono spesso l'unica soluzione per isolare i circuiti critici.

5. circuito di disaccoppiamento di potenza del chip appropriato ed efficace è anche molto importante.

Molti chip RF che integrano circuiti lineari sono molto sensibili al rumore di potenza. Di solito, ogni chip deve utilizzare fino a quattro condensatori e un induttore di isolamento per filtrare tutti i rumori di potenza.

Il valore minimo della capacità dipende solitamente dalla frequenza di risonanza del condensatore stesso e dall'induttanza del perno e il valore di C4 è selezionato di conseguenza.

I valori di C3 e C2 sono relativamente grandi a causa della loro induttanza del perno, quindi l'effetto di disaccoppiamento RF è peggiore, ma sono più adatti per filtrare i segnali di rumore a bassa frequenza.

Il disaccoppiamento RF è fatto dall'induttore L1, che impedisce al segnale RF di accoppiamento al chip dalla linea elettrica.

Poiché tutte le tracce sono un'antenna potenziale che può ricevere e trasmettere segnali RF, è necessario isolare i segnali RF dai circuiti chiave e dai componenti.

Anche la posizione fisica di questi componenti di disaccoppiamento è solitamente critica.

I principi di layout di questi importanti componenti sono:

C4 deve essere il più vicino possibile al perno IC e messo a terra, C3 deve essere il più vicino a C4, C2 deve essere il più vicino a C3 e il cablaggio tra il perno IC e C4 dovrebbe essere il più breve possibile, i terminali di messa a terra di questi componenti (specialmente C4) Di solito dovrebbero essere collegati al perno di terra del chip attraverso il primo strato di terra sotto la scheda PCB.

I vias che collegano i componenti al piano di terra dovrebbero essere il più vicino possibile ai pad dei componenti sul PCB. È meglio utilizzare fori ciechi perforati sulle pastiglie per ridurre al minimo l'induttanza dei fili di collegamento. L'induttanza L1 deve essere vicina a C1.

Un circuito integrato o un amplificatore spesso ha un'uscita a collettore aperto, quindi è necessario un induttore pullup per fornire un carico RF ad alta impedenza e un alimentatore DC a bassa impedenza. Lo stesso principio vale per questo induttore. Decoppiamento del lato dell'alimentazione elettrica.

Alcuni chip richiedono più alimentatori per funzionare, quindi due o tre set di condensatori e induttori possono essere necessari per disaccoppiarli separatamente. Se non c'è abbastanza spazio intorno al chip, l'effetto di disaccoppiamento potrebbe non essere buono.

Particolarmente bisogno di prestare particolare attenzione a: le induttanze sono raramente vicine tra loro in parallelo, perché questo formerà un trasformatore aria-core e inducono segnali di interferenza tra loro, quindi la distanza tra di loro deve essere almeno uguale all'altezza di uno di loro, o ad un angolo retto Arrangere per ridurre al minimo l'induttanza reciproca.