電子設計 - RFレイアウトと簡単な設計分割に関する議論

RFレイアウトと簡単な設計分割に関する議論

無線周波数の意味
RF回路基板 デザインは、多くの場合、理論上、多くの不確実性があるので. しかし, RF 回路基板設計 also has many guidelines that can be followed and rules that should not be ignored. しかし、私たちは、実際のテクニックは、これらのガイドラインとルールを妥協する方法です.

今日の携帯電話のデザインは様々な方法ですべてを統合します。そして、それはRF回路ボード設計に非常に有害です。業界での競争は今激烈であり、誰もが最も小さいサイズと最小のコストで最も機能を統合する方法を探しています。アナログ、デジタル、およびRF回路はしっかりと充填され、その問題領域を分離するために使用されるスペースは非常に小さく、コストファクタを考慮すると、回路基板層の数はしばしば最小化される。

RF回路基板設計
The デザイン of the RF回路基板 設計技師にとって最も面倒な部分, 技術者は慎重に計画し、細部に注意を払う必要がある.

RFレイアウト概念

我々がRFのレイアウトにいるとき, these principles must be prioritized to be satisfied:

Separate the high-power RF amplifier (HPA) from the low-noise amplifier (LNA) as much as possible, そして、高パワーRF送信機回路を低電力RF受信機回路248から遠ざけておく. 物理的なスペースがPCBにあるならば, これは簡単にできます, しかし、通常、多くのコンポーネントがあります、そして、PCBスペースは小さいです. PCBの両面に置くことができます, または、同時に仕事をする代わりに交互に働くようにしてください. . High-power circuits sometimes include RF buffers and voltage controlled oscillators (VCO).
PCBの高出力領域に少なくとも1つの地面があることを確認してください, 好ましくはバイアなしで. もちろん, より多くの銅, より良い.
チップと電源のデカップリングも非常に重要です, そして、この原理を実行するいくつかの方法については後述する.
RF出力は通常RF入力から遠く離れている必要がある, 詳細は後述する.
Sensitive analog signals should be as far away as possible from high-speed デジタル signals and RF signals.
Design partition
The design partition consists of a physical partition and an electrical partition. 物理的分割は主にコンポーネントのレイアウトなどの問題を含んでいます, 方位, シールド電気分配は、配電のために分割され続けることができる, RFルーティング, 高感度回路と信号, 接地.

Physical partition
Component layout is the key to achieving a good RF design. 最も効果的な技術は、RF経路上で最初に部品を固定し、RF経路の長さを最小にするように配向を調整することである, 入力を出力から離しておく, 高出力回路と低電力回路の可能なグランド分離.
The most effective circuit board stacking method is to arrange the main ground plane (main ground) on the second layer below the surface layer, そして、RF層をできるだけ表面層に送る. RF経路上のビアのサイズを最小にすることは、経路インダクタンスを減少させることができない, しかし、また、主なグラウンド上の仮想はんだ接合を減らして、ラミネートの他の領域にリークしているRFエネルギーの機会を減らす.

物理空間内, 多段増幅器のような線形回路は、通常、複数のRFゾーンを互いに分離するのに十分である, デュープ, ミキサー, 中間周波増幅器/ミキサーは常に複数のRFを持つ/核融合研. 信号が干渉する, だから、この効果を最小限に抑えるために注意しなければならない. RFとIFの痕跡はできるだけ交差させるべきである, そして、地面は可能な限りそれらの間に置かれるべきです. 正しいRFパスは全体のパフォーマンスに非常に重要です PCBボード, これは、通常、コンポーネントのレイアウトは、通常、携帯電話のほとんどの時間を占めている理由です PCBボード design.

上記の問題にもかかわらず, 金属シールドは非常に効果的であり、しばしば臨界回路を隔離する唯一の解決策である.
加えて, 適切で効果的なチップパワーデカップリングもまた非常に重要である. 集積線形回路を有する多くのRFチップは、パワーノイズに非常に敏感である. 通常, 各チップは、すべての電力ノイズがフィルタリングされることを保証するために、最大4個のコンデンサおよび絶縁インダクタを使用する必要がある.

最小キャパシタンス値は、通常、自己共振周波数と低ピンインダクタンスに依存し、それに応じてC 4の値が選択される。C 3及びC 2の値は、それら自身のpinインダクタンスにより比較的大きいので、RFデカップリング効果はより悪いが、より低い周波数ノイズ信号をフィルタリングするのにより適している。インダクタンスL 1は、RF信号が電力線からチップに結合するのを防止する。注意：すべてのトレースは、RF信号を受信して送信することができる可能性のあるアンテナであり、また、誘導されたRF信号を臨界線から分離する必要がある。

これは、空気コア変圧器を形成し、互いに干渉信号を誘導するので、インダクタンスは並列にほとんど一緒に閉じられないことを覚えておいてください。それらの間の距離は少なくとも1つのデバイスの高さでなければならないか、またはそれらの相互インダクタンスを最小にするために直角に配置されなければならない。

Electrical partition
The principle of electrical zoning is roughly the same as that of physical zoning, しかし、それにもいくつかの他の要因が含まれます. 現代の携帯電話のいくつかの部分は、異なる動作電圧を使用し、バッテリ寿命を延長するためにソフトウェアによって制御される. これは、携帯電話が複数の電源を走らせる必要があることを意味します, そして、これは孤立へのより多くの問題をもたらします. 電源は通常コネクタから導入される, そして、回路基板の外側からどんなノイズも除去するために、直ちに切り離される, そして、スイッチまたはレギュレータのセットを通過した後に分配される.

携帯電話のほとんどの回路のDC電流はかなり小さいので、トレース幅は通常問題ではありません。しかし、伝送電圧降下を最小にするために、可能な限り広い電流ラインを高出力増幅器の電源に別々にルーティングしなければならない。あまりに多くの電流損失を避けるために、複数のビアが、1つの層から別の層へ電流を転送するために必要である。加えて、高出力増幅器の電源ピンで十分に分離できない場合、高出力ノイズが基板全体に放射され、様々な問題を引き起こす。高出力増幅器の接地は重要であり，そのための金属シールドを設計することがしばしば必要である。

ほとんどの場合、RF出力がRF入力から遠く離れていることを保証することも重要である。これは増幅器、バッファおよびフィルタにも当てはまる。最悪の場合、増幅器及びバッファの出力が適切な位相及び振幅で入力にフィードバックされると、それらは自己発振を有し得る。最良の場合、任意の温度および電圧条件下で安定して動作することができる。実際、それらは不安定になり、RF信号にノイズおよび相互変調信号を追加することができる。

要するに, の各層に PCBボード, できるだけ多くの根拠を敷設して、主な地面に接続しなければなりません. トレースをできるだけ近接させて内部信号層と電力分配層のプロット数を増加させる, そして、あなたが表面の孤立したプロットに地面接続ビアを手配することができるように、適切に跡を調節してください. 小さなアンテナのようにノイズをピックアップしたり注入したりすることができるので、PCBの様々な層にフリーグラウンドを避けるべきです. ほとんどの場合, 場合は、メインの土地に接続することはできません, その後、それらを削除する.