PCB Tecnico - ​ Progettazione PCB: rumore interno causato da design miniaturizzato

Nella progettazione PCB di prodotti generali, la maggior parte dei layout dei componenti viene determinata prima e quindi il cablaggio è collegato. Il problema di interferenza viene prima migliorato nella posizione del componente, quindi il prodotto viene migliorato dai dettagli del cablaggio.

Con l'attuale architettura di progettazione di telefoni cellulari e tablet computer, il volume dei prodotti è stato continuamente compresso e più sottile, ma gli elementi funzionali aggiuntivi non sono diminuiti ma aumentati, e anche l'orologio operativo del componente core del processore continua a salire. Le applicazioni attuali di questo tipo di prodotti per dispositivi mobili Il processore mobile ha una frequenza di clock di 1 ~ 1,5 GHz. Se il gran numero di componenti ad alta frequenza nel dispositivo non viene gestito bene nel layout dei componenti del circuito stampato, il design scadente può influenzare la presentazione di applicazioni multimediali come video e audio...

Prendendo come esempio telefoni cellulari e smartphone, lo spazio disponibile per la progettazione di meccanismi interni può essere detto estremamente ristretto. Non solo i componenti o sottosistemi come batterie, pannelli, moduli di retroilluminazione, moduli per telecamere, schede portacircuiti logici...

Le impostazioni estremamente impilate e ad alta densità, unite alle elevate prestazioni e ai requisiti di funzionalità dei prodotti, rendono anche più complicata la progettazione di tali dispositivi mobili. Gli sviluppatori non devono solo risolvere la connessione effettiva di vari componenti e sottosistemi. / Funzionamento, è anche necessario risolvere il problema di possibili interferenze tra i sistemi.

La qualità del segnale del circuito audio è la chiave per l'esperienza operativa, quindi particolare attenzione dovrebbe essere prestata al layout del circuito.

Lo spazio PCB disponibile per i telefoni cellulari è piuttosto piccolo e un design a un chip è un approccio a risparmio di costi. Come distinguere tra diversi sottosistemi e ridurre le interferenze acustiche è la chiave della progettazione.

Soprattutto nella progettazione del layout dei circuiti stampati, si può dire che è la sfida più grave nella progettazione del telefono cellulare. Vari sottosistemi del telefono cellulare possono avere requisiti di progettazione contrastanti. Ad esempio, il modulo wireless richiede il migliore tipo di campo di antenna e le migliori prestazioni di trasmissione della connessione wireless, mentre il sistema di calcolo logico digitale richiede l'ambiente di calcolo più stabile. Quando i due sistemi sono integrati contemporaneamente in un dispositivo estremamente compatto, la radiofrequenza wireless deve essere ottimizzata per la trasmissione., I circuiti logici digitali devono funzionare stabilmente in un ambiente in grado di isolare il rumore esterno. Come realizzare una singola scheda portante può esistere in due sistemi durante la progettazione, e svolgere i loro compiti l'uno con l'altro senza interferire l'uno con l'altro, è diventato il compito chiave dello sviluppo del prodotto.

Un circuito stampato ben progettato deve essere in grado di fornire condizioni operative e ambiente ottimizzati per ogni componente, blocco funzionale o modulo, e allo stesso tempo, deve mantenere l'interferenza reciproca tra i vari sottosistemi! Tuttavia, la realtà è che i requisiti di progettazione contrastanti di vari sottosistemi devono utilizzare mezzi tecnici per attuare alcuni compromessi progettuali o adottare misure di rinforzo come l'aggiunta di barriere metalliche. Tuttavia, tali misure di elaborazione del layout dei componenti o rinforzo causeranno anche PCB Le dimensioni della scheda portante aumenteranno inevitabilmente, il che a sua volta è in conflitto con gli obiettivi di progettazione di prodotti leggeri, sottili e corti.

Questo tipo di problema di interferenza del segnale a radiofrequenza è in realtà relativamente facile da migliorare quando si affronta l'impatto dei circuiti logici digitali, perché il sottosistema del circuito logico digitale è 0 o 1 nella parte di elaborazione del messaggio. L'elaborazione del segnale digitale può ignorare lievi interferenze di radiofrequenza. Al contrario, per le applicazioni multimediali (come la riproduzione video, l'apprezzamento della musica MP3), quando la frequenza radio interferisce con l'audio o causa interferenze di ripple nel video, l'esperienza utente sarà piuttosto negativa.

Con il normale processo di sviluppo, la prima cosa prima della progettazione della scheda PCB è trattare il layout dei componenti, cioè organizzare dove i componenti dovrebbero essere posizionati sul PCB. In questa fase di lavoro, è necessario considerare i migliori vantaggi di cablaggio per i componenti (la distanza più breve o la distanza più breve). Layout di risparmio di spazio PCB), ma pur semplificando l'instradamento del segnale, è anche necessario considerare l'impostazione del piano di terra per ridurre al minimo i possibili problemi di rumore.

Per quanto riguarda il layout dei componenti, nella maggior parte delle situazioni, i sottosistemi funzionali possono essere suddivisi in diversi blocchi per il layout. I componenti RF con problemi di interferenza devono essere posizionati il più vicino possibile all'antenna del dispositivo, come gli angoli della scheda portante, e la funzione RF può essere schermata dal metallo. Il sistema centrale della logica digitale, perché funziona anche ad alta frequenza, si trova per lo più al centro del vettore PCB. Da un lato, il modulo di dissipazione del calore del processore può simultaneamente raggiungere l'effetto di dissipazione del calore per il vettore generale. In altre parole, posizionare il circuito logico centrale al centro della scheda portante facilita anche il layout funzionale. Il loop audio che maggiormente influisce sull'aspetto dell'utente è diventato un problema chiave per lo sviluppo della scheda carrier. In particolare, è necessario accumulare molta esperienza di progettazione per ottimizzare il layout del progetto di cablaggio ed evitare interferenze.

Con un circuito di sistema ibrido che combina comunicazione, rete e operazioni digitali come i telefoni cellulari, come separare efficacemente circuiti analogici e digitali in modo che i due tipi di sistemi operativi possano essere separati senza interferire l'uno con l'altro, ci sono molti metodi di progettazione disponibili. La pratica comune è quella di dividere semplicemente diversi circuiti in diverse schede portanti e utilizzare il cavo per collegare le linee di informazioni di contatto chiave tra le schede portanti per ottenere un efficace taglio e separazione del sistema funzionale.

Tuttavia, a causa di considerazioni sui costi, l'attuale forma di design multi-carrier si concentrerà sulla scheda portante più piccola per ottenere la massima integrazione funzionale. Ciò incontrerà maggiori sfide per la separazione dei circuiti digitali e analogici. La direzione di progettazione può dividere la scheda portante complessiva in Il blocco digitale e il blocco analogico sono separati l'uno dall'altro dal tipo di circuito, che può raggiungere un effetto di progettazione simile alla separazione della scheda portante. Inoltre, sebbene il circuito di radiofrequenza sia anche una sorta di circuito analogico, è diverso dall'elaborazione analogica come l'audio dopo tutto, perché il segnale di radiofrequenza sarà accoppiato per influenzare il circuito audio, causando rumore di interferenza nell'effetto audio e nel circuito di radiofrequenza, Più chiara è la separazione e maggiore è la distanza tra i sottosistemi, meglio è, che può ridurre il problema delle apparecchiature che interferiscono con l'audio.

Il circuito analogico non è più complicato del circuito digitale e la sua complessità progettuale sarà più elevata e più esperienza di progettazione è necessaria per migliorare la funzione. Ad esempio, il chip dell'amplificatore audio può essere posizionato più vicino al connettore audio, in modo che il segnale di uscita eviti il più possibile la perdita del circuito PCB e l'uscita audio sia più pura. Allo stesso tempo, la maggior parte di questi dispositivi mobili utilizza circuiti amplificatori audio di classe D ad alte prestazioni. Il circuito dell'amplificatore deve essere in grado di considerare il problema dell'interferenza elettromagnetica (EMI) nella progettazione.

Dopo aver separato il circuito stampato in zone analogiche, digitali e radiofrequenze, deve essere selezionata la disposizione dei componenti della parte analogica. In questo momento, il principio del percorso del segnale audio più breve deve essere rispettato e l'amplificatore audio deve essere il più vicino possibile alla presa delle cuffie e all'altoparlante. Può efficacemente ridurre al minimo l'interferenza elettromagnetica (EMI) emessa dall'amplificatore altoparlante di classe D e, allo stesso tempo, deve affrontare il problema di sopprimere il rumore aggiuntivo generato dal segnale delle cuffie e quindi ridurre efficacemente la distanza del circuito della trasmissione audio, in modo che le prestazioni audio del prodotto siano migliori. Andare alla perfezione.