PCB Tecnico - Sulla progettazione del circuito RF PCB

Al fine di garantire le prestazioni del circuito, EMC dovrebbe essere considerato nella progettazione PCB del circuito RF, quindi il principio di cablaggio dei componenti è discusso per raggiungere lo scopo di EMC.

Con lo sviluppo della tecnologia di comunicazione, la tecnologia del circuito RF wireless portatile è sempre più ampiamente utilizzata, come il cercapersone wireless, il telefono cellulare, il PDA wireless, ecc. l'indice di prestazione del circuito RF influisce direttamente sulla qualità dell'intero prodotto. Una delle principali caratteristiche di questi prodotti portatili è la miniaturizzazione, il che significa che la densità dei componenti è molto alta, il che rende l'interferenza reciproca dei componenti (tra cui SMD, SMC, chip nudo, ecc.) molto prominente. Se il segnale di interferenza elettromagnetica non è gestito correttamente, l'intero sistema del circuito potrebbe non funzionare normalmente. Pertanto, come prevenire e sopprimere le interferenze elettromagnetiche e migliorare la compatibilità elettromagnetica è diventato un argomento molto importante nella progettazione del circuito RF PCB. Gli indici di prestazione dello stesso circuito e le diverse strutture di progettazione PCB varieranno notevolmente. In questa discussione, quando si utilizza il software Protel99 se per progettare il circuito RF PCB di prodotti portatili, se l'indice di prestazione del circuito è realizzato nella massima misura, in modo da soddisfare i requisiti di compatibilità elettromagnetica.

1 Selezione della scheda PCB del circuito RF

I substrati del circuito RF PCB includono organici e inorganici. La proprietà più importante nel substrato è la costante dielettrica ε r. Fattore di dispersione (o perdita dielettrica) Tan Î ', Coefficiente di espansione termica CET e assorbimento di umidità. Tra ε R influisce sull'impedenza del circuito e sulla velocità di trasmissione del segnale. Per i circuiti ad alta frequenza, la tolleranza costante dielettrica è il fattore più importante da considerare e il substrato con piccola tolleranza costante dielettrica dovrebbe essere selezionato.

2 flusso di progettazione del circuito RF PCB

Poiché l'uso del software Protel99 se è diverso da Protel 98 e altri software, in primo luogo, il processo di progettazione PCB utilizzando il software Protel99 se è brevemente discusso.

1. Poiché Protel99 se adotta la gestione della modalità database di progetto, che è implicita in Windows 99, un file database dovrebbe essere stabilito prima per gestire il diagramma schematico del circuito progettato e il layout PCB.

2. Progettazione schematica. Per realizzare la connessione di rete, i componenti utilizzati devono esistere nella libreria dei componenti durante la progettazione di principio. In caso contrario, i componenti richiesti devono essere realizzati in schlib e memorizzati nel file.

Quindi, abbiamo solo bisogno di chiamare i componenti richiesti dalla libreria dei componenti e collegarli secondo il diagramma del circuito progettato.

3. Dopo che la progettazione schematica è completata, una tabella di rete può essere formata per la progettazione PCB.

4. PCB design. a. Determinazione della forma e delle dimensioni del PCB. La forma e le dimensioni del PCB sono determinate in base alla posizione del PCB nel prodotto, alle dimensioni e alla forma dello spazio e alla cooperazione con altri componenti. Sullo strato meccanico, utilizzare il comando place track per disegnare la forma del PCB. b. secondo i requisiti di SMT, fare fori di posizionamento, occhiali di vista, punti di riferimento, ecc. sul PCB. c. Fabbricazione di componenti. Se è necessario utilizzare alcuni componenti speciali che non esistono nella raccolta componenti, è necessario creare componenti prima del layout. Il processo di fabbricazione dei componenti in Protel99 se è relativamente semplice. Selezionare il comando "make library" nel menu "design" per entrare nella finestra di creazione dei componenti, quindi selezionare il comando "new component" nel menu "tool" per progettare i componenti. In questo momento, in base alla forma e alle dimensioni dei componenti effettivi, disegnare i cuscinetti corrispondenti in una certa posizione sullo strato superiore con il comando del pad di posizione e modificarli nei pad richiesti (compresa la forma del pad, la dimensione, la dimensione del diametro interno e l'angolo, inoltre, i nomi corrispondenti dei pin dei pad devono essere contrassegnati), e quindi disegnare la forma massima dei componenti nello strato superiore di sovrapposizione con il comando di place track, Prendere un nome componente e memorizzarlo nella libreria dei componenti. d. Dopo che i componenti sono fabbricati, il layout e il cablaggio vengono eseguiti. Queste due parti sono discusse in dettaglio di seguito. e. L'ispezione deve essere effettuata dopo il completamento del processo di cui sopra. Da un lato, include l'ispezione del principio del circuito. D'altra parte, deve anche controllare i problemi di corrispondenza e montaggio tra di loro. Il principio del circuito può essere controllato manualmente o automaticamente dalla rete (la rete formata dallo schema schematico può essere confrontata con la rete formata dal PCB). f. Dopo aver controllato, archiviare e stampare i documenti. In Protel99 se, è necessario utilizzare il comando "export" nell'opzione "file" per memorizzare i file nel percorso e nel file specificati (il comando "import" chiama un file in Protel99 SE). Nota: dopo aver eseguito il comando "salva copia come..." nell'opzione "file" in Protel99 se, il nome del file selezionato non è visibile in Windows 98, quindi il file non può essere visto in Explorer. Questo non è esattamente lo stesso della funzione "salva come..." in Protel 98.

3 layout dei componenti PCB del circuito RF

Poiché SMT generalmente adotta la saldatura a flusso di calore del forno infrarosso per realizzare la saldatura dei componenti, la disposizione dei componenti influisce sulla qualità dei giunti di saldatura e quindi la resa dei prodotti. Per la progettazione PCB del circuito RF, la compatibilità elettromagnetica richiede che ogni modulo del circuito non produca radiazioni elettromagnetiche per quanto possibile e abbia una certa capacità di interferenza anti-elettromagnetica. Pertanto, il layout dei componenti influenza direttamente anche l'interferenza e la capacità anti-interferenza del circuito stesso, che è anche direttamente correlata alle prestazioni del circuito progettato. Pertanto, nella progettazione PCB del circuito RF, oltre al layout della progettazione PCB ordinaria, è anche necessario considerare come ridurre l'interferenza reciproca tra le varie parti del circuito RF, come ridurre l'interferenza del circuito stesso ad altri circuiti e la capacità anti-interferenza del circuito stesso. Secondo l'esperienza, l'effetto del circuito RF dipende non solo dall'indice di prestazione del circuito RF stesso, ma anche dall'interazione con la scheda di elaborazione della CPU. Pertanto, il layout ragionevole è particolarmente importante nella progettazione PCB.

Principio generale della disposizione PCB del circuito RF: i componenti devono essere disposti nella stessa direzione per quanto possibile e la saldatura difettosa deve essere ridotta o addirittura evitata selezionando la direzione del PCB che entra nel sistema di fusione dello stagno; Secondo l'esperienza, la distanza tra i componenti deve essere di almeno 0,5 mm per soddisfare i requisiti di fusione dello stagno dei componenti. Se lo spazio della scheda PCB lo consente, la distanza tra i componenti deve essere il più ampia possibile. Per le schede bifacciali, i componenti SMD e SMC devono essere progettati su un lato e i componenti discreti sull'altro lato.

Nel layout PCB del circuito RF si deve prestare attenzione a quanto segue:

In primo luogo, determinare la posizione dei componenti di interfaccia con altre schede PCB o sistemi sulla scheda PCB e prestare attenzione al coordinamento tra i componenti di interfaccia (come la direzione dei componenti).

Poiché il volume dei prodotti portatili è molto piccolo e la disposizione dei componenti è molto compatta, la priorità deve essere data ai componenti con grande volume, determinare la posizione corrispondente e considerare la cooperazione tra di loro.

Analizzare attentamente la struttura del circuito, bloccare il circuito (come il circuito di amplificazione ad alta frequenza, il circuito di miscelazione e il circuito di demodulazione), separare il segnale di corrente forte e il segnale di corrente debole per quanto possibile e separare il circuito di segnale digitale e il circuito di segnale analogico. I circuiti che completano la stessa funzione dovrebbero essere disposti all'interno di un certo intervallo, per quanto possibile, in modo da ridurre l'area del ciclo di segnale; La rete filtrante di ogni parte del circuito deve essere collegata nelle vicinanze, il che può non solo ridurre la radiazione, ma anche ridurre la probabilità di interferenza, in base alla capacità anti-interferenza del circuito.

I circuiti dell'unità sono raggruppati in base alla loro sensibilità alla compatibilità elettromagnetica in uso. Per i componenti nella parte facilmente disturbata del circuito, cercare di evitare la fonte di interferenza (come l'interferenza della CPU sulla scheda di elaborazione dati).

4 cablaggio del circuito RF PCB

Dopo che il layout dei componenti è fondamentalmente completato, il cablaggio può essere avviato. Il principio di base del cablaggio è: quando la densità del gruppo lo consente, il progetto del cablaggio a bassa densità deve essere selezionato per quanto possibile e il percorso del segnale deve essere il più possibile coerente, il che favorisce la corrispondenza dell'impedenza.

Per i circuiti RF, la progettazione irragionevole della direzione della linea del segnale, della larghezza e della spaziatura della linea può causare interferenze incrociate tra le linee di trasmissione del segnale; Inoltre, l'alimentatore del sistema stesso ha anche interferenze di rumore, quindi quando si progetta il PCB del circuito RF, dobbiamo considerare in modo completo e ragionevolmente instradare.

Durante il cablaggio, tutto il cablaggio deve essere lontano dal telaio della scheda PCB (circa 2mm), in modo da evitare la rottura del cavo o il pericolo nascosto di rottura del cavo durante la produzione della scheda PCB. Allo stesso tempo, la direzione della linea elettrica e del cavo di massa deve essere coerente con la direzione della trasmissione dei dati, in modo da migliorare la capacità anti-interferenza; La linea di segnale deve essere il più breve possibile e il numero di vias deve essere ridotto al minimo; Più breve è la connessione tra i componenti, meglio è, in modo da ridurre i parametri distribuiti e le interferenze elettromagnetiche reciproche; Le linee di segnale incompatibili devono essere tenute lontane l'una dall'altra e devono essere evitate per quanto possibile l'instradamento parallelo, mentre le linee di segnale su entrambi i lati della direzione positiva devono essere perpendicolari l'una all'altra; Durante il cablaggio, il lato dell'indirizzo che richiede un angolo dovrebbe essere 135 ° per evitare di girare angoli retti.

Durante il cablaggio, la linea direttamente collegata al pad non dovrebbe essere troppo larga e il cablaggio dovrebbe essere lontano per quanto possibile da componenti non collegati per evitare cortocircuito; I Vias non devono essere verniciati sui componenti e devono essere tenuti, per quanto possibile, lontani da componenti non collegati per evitare false saldature, saldature continue, cortocircuiti e altri fenomeni in produzione.

Nella progettazione PCB del circuito RF, il corretto cablaggio della linea elettrica e della linea di terra è particolarmente importante. Il design ragionevole è il mezzo più importante per superare le interferenze elettromagnetiche. Un numero considerevole di fonti di interferenza sul PCB sono generate attraverso l'alimentazione elettrica e il cavo di massa, tra cui il cavo di massa causa la maggior parte delle interferenze acustiche.

Il motivo principale per cui il filo di terra è facile da formare interferenze elettromagnetiche è l'impedenza del filo di terra. Quando una corrente scorre attraverso il filo di terra, una tensione sarà generata sul filo di terra, con conseguente corrente di loop del filo di terra e l'interferenza loop del filo di terra. Quando più circuiti condividono una sezione di filo di terra, si formerà un accoppiamento di impedenza comune, con conseguente il cosiddetto rumore del filo di terra. Pertanto, quando si collega il cavo di terra del circuito RF PCB, si dovrebbe:

In primo luogo, il circuito è diviso in blocchi. Il circuito RF può fondamentalmente essere diviso in amplificazione ad alta frequenza, miscelazione, demodulazione, oscillatore locale e altre parti. È necessario fornire un punto di riferimento potenziale comune per ogni modulo del circuito, cioè il filo di terra di ogni circuito del modulo, in modo che il segnale possa essere trasmesso tra i diversi moduli del circuito. Quindi, viene riassunto dove il PCB del circuito RF è collegato al cavo di terra, cioè è riassunto nel cavo di terra generale. Poiché esiste un solo punto di riferimento, non esiste un accoppiamento di impedenza comune, quindi non vi è alcun problema di interferenza reciproca.

L'area digitale deve essere isolata per quanto possibile dall'area analogica e la terra digitale deve essere separata dalla terra analogica e infine collegata alla terra di alimentazione.

Il cavo di massa all'interno di ogni parte del circuito deve anche prestare attenzione al principio di messa a terra a punto singolo, minimizzare l'area del ciclo di segnale e collegarsi con l'indirizzo del circuito filtrante corrispondente nelle vicinanze.

Se lo spazio lo consente, è meglio isolare ogni modulo con filo di terra per evitare l'effetto di accoppiamento reciproco del segnale.

5 conclusione del circuito RF PCB

La chiave della progettazione PCB del circuito RF è come ridurre la capacità di radiazione e come migliorare la capacità anti-interferenza. Il layout ragionevole e il cablaggio sono la garanzia della progettazione PCB del circuito RF. Il metodo descritto in questo articolo è utile per migliorare l'affidabilità della progettazione del PCB del circuito RF, risolvere il problema delle interferenze elettromagnetiche e quindi raggiungere lo scopo della compatibilità elettromagnetica.