PCB Tecnico - Progettazione PCB del circuito RF

Processo di progettazione PCB del circuito RF Layout dei componenti

Considerazioni relative al cablaggio PCB del circuito RF

Con lo sviluppo della tecnologia di comunicazione, la tecnologia PCB del circuito RF wireless portatile viene utilizzata sempre più ampiamente, come: cercapersone wireless, telefoni cellulari, PDA wireless, ecc Gli indicatori di prestazione del circuito RF influenzano direttamente la qualità dell'intero prodotto. Una delle caratteristiche più grandi di questi prodotti portatili è la miniaturizzazione, e la miniaturizzazione significa che la densità dei componenti è molto grande, il che rende l'interferenza reciproca dei componenti (tra cui SMD, SMC, chip nudi, ecc.) molto prominente.

Una gestione inadeguata dei segnali di interferenza elettromagnetica può causare il mancato funzionamento dell'intero sistema del circuito. Pertanto, come prevenire e sopprimere le interferenze elettromagnetiche e migliorare la compatibilità elettromagnetica è diventato un argomento molto importante nella progettazione di PCB a circuito di radiofrequenza. Lo stesso circuito, diversa struttura di progettazione PCB, i suoi indicatori di prestazione saranno molto diversi. In questa discussione, quando si utilizza il software Protel99SE per progettare il circuito a radiofrequenza PCB di prodotti portatili, come raggiungere gli indicatori di prestazione del circuito nella massima misura per soddisfare i requisiti di compatibilità elettromagnetica.

Progettazione del circuito RF PCB Selection of plates

I substrati dei circuiti stampati comprendono due categorie: organico e inorganico. Le proprietà più importanti del substrato sono la costante dielettrica εr, il fattore di dissipazione (o perdita dielettrica) tanÎ ', il coefficiente di espansione termica CET e il tasso di assorbimento dell'umidità. Tra questi, εr influenza l'impedenza del circuito e la velocità di trasmissione del segnale. Per i circuiti ad alta frequenza, la tolleranza costante dielettrica è il fattore più critico da considerare e dovrebbe essere selezionato un substrato con una piccola tolleranza costante dielettrica.

Processo di progettazione PCB RF

Poiché l'uso del software Protel99SE è diverso da Protel98 e altri software, in primo luogo, discuteremo brevemente il processo di progettazione PCB utilizzando il software Protel99SE.

1. Poiché Protel99SE utilizza la gestione della modalità database del progetto (PROJECT), è implicita in Windows99, quindi è necessario prima creare un file di database per gestire lo schema del circuito progettato e il layout PCB.

2. Il disegno dello schema schematico. Per realizzare la connessione di rete, i componenti utilizzati devono esistere nella libreria dei componenti durante la progettazione principale, altrimenti i componenti richiesti dovrebbero essere realizzati in SCHLIB e memorizzati nel file della libreria. Quindi, basta 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 netlist può essere formata per l'uso nella 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 progettato nel prodotto, alla dimensione dello spazio, alla forma e alla cooperazione con altri componenti. Utilizzare il comando PLACETRACK per disegnare l'aspetto del PCB sul livello MECHANICALAYER.

b. Secondo i requisiti di SMT, fare fori di posizionamento, occhi di vista, punti di riferimento, ecc. sul PCB.

c. La produzione di componenti. Se è necessario utilizzare alcuni componenti speciali che non esistono nella raccolta componenti, è necessario creare i componenti prima del layout. Il processo di fabbricazione dei componenti in Protel99SE è relativamente semplice. Selezionare il comando "MAKELIBRARY" nel menu "DESIGN" per accedere alla finestra di produzione dei componenti, quindi selezionare il comando "NEWCOMPONENT" nel menu "TOOL" per progettare i componenti. In questo momento, è solo necessario disegnare il pad corrispondente in una certa posizione con PLACEPAD e altri comandi sullo strato TOPLAYER in base alla forma e alle dimensioni del componente effettivo e modificarlo sul pad richiesto (compresa la forma del pad, dimensione, dimensione del diametro interno e angolo Inoltre, il nome del perno corrispondente del pad dovrebbe essere contrassegnato), e quindi utilizzare il comando PLACETRACK per disegnare la forma massima del componente nel livello TOPOVERLAYER, prendere il nome di un componente e salvarlo nella libreria dei componenti.

d. Dopo che i componenti sono stati realizzati, il layout e il cablaggio vengono eseguiti. Queste due parti sono discusse in dettaglio di seguito.

e. Una volta completato il processo di cui sopra, deve essere effettuata un'ispezione. Da un lato, include l'ispezione del principio del circuito. D'altra parte, è necessario verificare i problemi di abbinamento e assemblaggio tra 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 che l'ispezione è corretta, archiviare e stampare il file. In Protel99SE, è necessario utilizzare il comando "ESPORTA" nell'opzione "FILE" per memorizzare il file nel percorso e nel file specificati (il comando "IMPORTA" trasferisce un file a Protel99SE). Nota: Dopo aver eseguito il comando "SAVECOPIAS..." nell'opzione "FILE" in Protel99SE, il nome del file selezionato non è visibile in Windows 98, quindi il file non può essere visualizzato nell'Explorer. Questo non è esattamente lo stesso della funzione "SAVEAS..." in Protel98.

Struttura PCB RF dei componenti

Poiché SMT utilizza generalmente la saldatura a flusso di calore del forno a infrarossi per realizzare la saldatura dei componenti, il layout dei componenti influisce sulla qualità dei giunti di saldatura, che a sua volta influisce sulla resa dei prodotti. Per la progettazione del PCB del circuito RF, la compatibilità elettromagnetica richiede che ogni modulo del circuito non produca radiazioni elettromagnetiche il più possibile e abbia un certo grado di capacità di interferenza anti-elettromagnetica. Pertanto, il layout dei componenti influenza direttamente anche l'interferenza e la capacità anti-interferenza del circuito stesso., Questo è anche direttamente correlato alle prestazioni del circuito progettato.

Pertanto, oltre al layout del progetto PCB ordinario, il design PCB del circuito di radiofrequenza deve anche considerare come ridurre l'interferenza reciproca tra le varie parti del circuito di radiofrequenza, come ridurre l'interferenza del circuito stesso ad altri circuiti e il circuito stesso. L'abilità anti-interferenza. Secondo l'esperienza, l'effetto del circuito RF dipende non solo dagli indicatori di prestazione del circuito RF stesso, ma dipende anche in gran parte dall'interazione con la scheda di elaborazione della CPU. Pertanto, un layout ragionevole è particolarmente importante quando si progetta il PCB.

Il principio generale del layout: i componenti devono essere disposti nella stessa direzione il più possibile e la scarsa saldatura può essere ridotta o evitata scegliendo la direzione del PCB che entra nel sistema di saldatura; Secondo l'esperienza, ci deve essere una distanza di almeno 0,5 mm tra i componenti per soddisfare la saldatura dei componenti È necessario che, se lo spazio della scheda PCB lo consente, la distanza dei componenti dovrebbe essere il più ampia possibile. Per le schede bifacciali, un lato dovrebbe essere componenti SMD e SMC, e l'altro lato dovrebbe essere componenti discreti.

Attenzione va prestata al layout:

* In primo luogo determinare la posizione dei componenti dell'interfaccia con altre schede PCB o sistemi sulla scheda PCB. È necessario prestare attenzione ai problemi di coordinamento tra i componenti dell'interfaccia (come la direzione dei componenti, ecc.).

* Poiché il volume dei prodotti portatili è molto piccolo, la disposizione dei componenti è molto compatta, quindi per i componenti più grandi, la priorità deve essere data alla posizione corrispondente e la cooperazione reciproca dovrebbe essere considerata.

* Analizzare attentamente la struttura del circuito, dividere il circuito in blocchi (come il circuito dell'amplificatore ad alta frequenza, il circuito di miscelazione e il circuito di demodulazione, ecc.), separare il più possibile i segnali elettrici forti e deboli e separare i circuiti digitali del segnale dai circuiti analogici, I circuiti che completano la stessa funzione dovrebbero essere disposti all'interno di un certo intervallo il più possibile per ridurre l'area del loop del segnale; la rete di filtri di ogni parte del circuito deve essere collegata nelle vicinanze, il che può non solo ridurre le radiazioni, ma anche ridurre la probabilità di interferenze. Secondo il circuito, l'abilità anti-interferenza.

* Secondo la diversa sensibilità di compatibilità elettromagnetica del circuito dell'unità in uso, è raggruppato. Per i componenti del circuito che sono suscettibili di interferenze, le fonti di interferenza (come interferenze dalla CPU sulla scheda di elaborazione dati, ecc.) dovrebbero essere evitate il più possibile durante il layout.

Cablaggio di progettazione PCB del circuito RF

Dopo che il layout dei componenti è fondamentalmente completato, il cablaggio può essere avviato. Il principio di base del cablaggio è: Dopo che la densità di assemblaggio lo consente, provare a utilizzare la progettazione di cablaggio a bassa densità e il cablaggio del segnale è il più spesso possibile, il che favorisce la corrispondenza dell'impedenza.

Per il circuito di radiofrequenza, la progettazione irragionevole della direzione, della larghezza e della spaziatura della linea del segnale può causare interferenze incrociate tra le linee di trasmissione del segnale; Inoltre, l'alimentatore del sistema stesso ha anche interferenze acustiche, quindi deve essere presa una considerazione completa quando si progetta il circuito a radiofrequenza PCB, cablaggio ragionevole.

Durante il cablaggio, tutte le tracce dovrebbero essere lontane dal bordo della scheda PCB (circa 2mm), in modo da evitare rotture del cavo o pericoli nascosti quando viene realizzata la scheda PCB. Il cavo di alimentazione deve essere il più largo possibile per ridurre la resistenza del ciclo. Allo stesso tempo, rendere la direzione del cavo di alimentazione e del cavo di terra coerente con la direzione della trasmissione dei dati per migliorare la capacità anti-interferenza; la linea di segnale dovrebbe essere il più breve possibile e ridurre al minimo l'eccessivo numero di fori; Più corto è il cablaggio tra i componenti, meglio è, al fine di ridurre i parametri di distribuzione e le interferenze elettromagnetiche reciproche; per le linee di segnale incompatibili dovrebbero essere tenute lontane l'una dall'altra, e cercare di evitare cavi paralleli, e su entrambi i lati Le linee di segnale dovrebbero essere perpendicolari l'una all'altra; In caso di cablaggio, il lato dell'indirizzo che necessita di un angolo dovrebbe essere ad un angolo di 135° per evitare di girare ad angolo retto.

Durante il cablaggio, la linea direttamente collegata al pad non dovrebbe essere troppo larga e la traccia dovrebbe essere il più lontano possibile da componenti non collegati per evitare cortocircuiti; Vias non dovrebbe essere disegnato sui componenti, e dovrebbe essere il più lontano possibile da componenti non collegati per evitare fenomeni di produzione come saldatura virtuale, saldatura continua, cortocircuito e così via.

Nella progettazione PCB dei circuiti a radiofrequenza, il corretto cablaggio delle linee elettriche e delle linee di terra è particolarmente importante. Un design ragionevole è il mezzo più importante per superare le interferenze elettromagnetiche. Molte fonti di interferenza sul PCB sono generate dall'alimentazione elettrica e dal cavo di terra, di cui l'interferenza acustica causata dal cavo di terra è la più grande.

Il motivo principale per cui il filo di terra forma facilmente 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, generando così una corrente di loop di terra e formando un'interferenza di loop del filo di terra. Quando più circuiti condividono una sezione di terra, si formerà un accoppiamento di impedenza comune, con conseguente cosiddetto rumore di terra. Pertanto, quando si collega il cavo di terra del circuito RF PCB, si dovrebbe fare:

* Prima di tutto, il circuito è diviso in blocchi. Il circuito di radiofrequenza può fondamentalmente essere diviso in amplificazione ad alta frequenza, miscelazione, demodulazione, oscillatore locale e altre parti. Un punto di riferimento potenziale comune è fornito per ogni modulo del circuito, cioè il rispettivo cavo di massa di ogni circuito del modulo., In modo che il segnale possa essere trasmesso tra diversi moduli di circuito. Quindi, è riassunto nel luogo in cui il PCB del circuito RF è collegato al filo di terra, cioè è riassunto nel filo di terra principale. Poiché c'è un solo punto di riferimento, non esiste un accoppiamento di impedenza comune, quindi non vi è alcun problema di interferenza reciproca.

* La zona digitale e la zona analogica dovrebbero essere separate dal suolo il più possibile, e il terreno digitale dovrebbe essere separato dal suolo analogico e infine collegato al terreno di alimentazione.

* Il cavo di massa in ogni parte del circuito dovrebbe anche prestare attenzione al principio di messa a terra a punto singolo, minimizzare l'area del ciclo di segnale e collegarlo all'indirizzo del circuito filtrante corrispondente il più vicino possibile.

* Nel caso di spazio permettendo, è meglio isolare ogni modulo con un filo di terra per evitare l'effetto di accoppiamento del segnale tra di loro.

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