PCBニュース - 携帯電話基板設計法

物理的な分割は主にコンポーネントのレイアウト、向き、および遮蔽の問題を含んでいます電気分配は、配電、RF配線、高感度回路及び信号、接地のためのパーティションに分解され続ける。

1物理的分割の問題を論じた。コンポーネントのレイアウトは、良いRF設計を達成するためのキーです。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し、入力から出力を遠ざけ、高出力回路および低電力回路の可能なグランド分離を維持するために、それらの向きを調整することである。

最も効果的な PCBボード stacking method is to arrange the main ground plane (main ground) on the second layer below the surface layer, とルート RFライン できるだけ表面層に. 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.

2 RFとIFトレースは、できるだけ交差しなければなりません, 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, 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基板設計. 携帯電話で PCB基板設計, 通常、低雑音増幅器回路は、A 1の片側に配置することができる PCBボード, そして、高出力増幅器は反対側に置かれる, そして、最後に、それらはデュプレクサを通して同じ側のRFエンドおよびベースバンド処理に接続している. デバイスの端のアンテナ. いくつかのトリックは、まっすぐなスルーホールがボードの一方の側から他方へRFエネルギーを転送しないことを確実とするために必要です. 一般的なテクニックは、両側にブラインドホールを使用することです. ストレート・スルーホールの副作用は、RF干渉のない領域のストレート・スルー・ホールを配置することによって最小化される PCBボード. 時々、それは多重回路ブロック間の十分な絶縁を確実にすることが不可能である. この場合は, RF領域でRFエネルギーを遮蔽するために金属シールドの使用を考慮する必要がある. 金属シールドは、地面にはんだ付けされなければならなくて、コンポーネント. 適切な距離, だから、それは価値を取得する必要があります PCBボード space. シールドカバーの整合性をできるだけ確保することは非常に重要である. 金属遮蔽カバーに入るデジタル信号線は、できるだけなるべく内側の層に行くべきです, そして、配線層の下のPCB層が接地層であるのがベストである. RF信号線は、金属シールドの底部の小さなギャップとグラウンドギャップの配線層から出ることができる, しかし、隙間のまわりで可能な限り多くの地面, そして、異なるレイヤーの上のグランドは、複数のビア. .

3適切で効果的なチップパワーデカップリングも非常に重要です。集積された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。集積回路または増幅器は、しばしばオープンドレイン出力を有するので、プルアップインダクタは、高インピーダンスRF負荷および低インピーダンスDC電源を提供するために必要である。同様の原理は、このインダクタ側での電源の分離に適用される。いくつかのチップは、複数の電源を動作させる必要がありますので、2つまたは3つのコンデンサとインダクタを別々に分離する必要があります。これは、空気コア変圧器を形成し、互いに干渉を誘導するため、インダクタは並列にはほとんど近接していない。したがって、それらの間の距離は少なくとも1つのデバイスの高さに等しいか、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。

4電気的ゾーニングの原理は、物理的なゾーニングのそれとほぼ同じです, しかし、それにもいくつかの他の要因が含まれます. 携帯電話のいくつかの部品は、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、携帯電話は、複数の電源を実行す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 PCBボード 全く小さい, したがって、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電力増幅器の電源に対して別々にルーティングしなければならない. . 過大な電流損失を避けるために, 複数のビアは、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, ハイパワーノイズは、ボード全体に放射され、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る, and it is often necessary to デザイン a metal shield for it. 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. これは増幅器にも当てはまる, バッファとフィルタ. 最悪の場合, 増幅器およびバッファの出力が適切な位相および振幅を有するそれらの入力にフィードバックされる場合, それから、彼らは自己発振. 最善の場合に, 彼らは、どんな温度と電圧条件の下ででも安定に働くことができます. 事実上, 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加える. RF信号線をフィルタの入力端から出力端までループさせなければならない場合, これは、フィルタ100の帯域通過特性を深刻に損なうことがある. 入力と出力の間の良い分離を得るために, 地面はフィルタの周りに最初に置かなければならない, それから、グランドはフィルタの下層の領域に置かれなければならなくて、フィルタを囲んでいる主な地面に接続しなければならない. また、フィルタピンから可能な限り遠くにフィルタを通過する必要がある信号ラインを維持する良い方法です.

さらに、ボード全体の様々な場所の接地は非常に慎重でなければならない。場合によっては、シングルエンドまたはバランスのとれたRF信号線を取ることを選択することができます。クロス干渉とemc／emiの原理も適用できる。バランスのとれたRF信号線は、それらが正しく発送されるならば、雑音および交差干渉を減らすことができます、しかし、それらのインピーダンスは通常高く、一致する信号源、トレースおよび負荷インピーダンスを得るために合理的な線幅を維持しなければなりません。実際の配線はいくつかの困難があるかもしれません。バッファは、同じ信号を2つの部分に分割し、異なる回路を駆動するために使用することができ、特に、局部発振器は、複数のミキサを駆動するためにバッファを必要とすることができるので、分離効果を改善するために使用することができる。ミキサがRF周波数でコモンモード分離状態に達すると、適切に動作しない。バッファは、異なる周波数でインピーダンス変化を分離することができ、回路が互いに干渉しないようにすることができる。バッファは設計に非常に役立つ。彼らは、高出力出力跡が非常に短いように、駆動される必要がある回路に続くことができます。バッファの入力信号レベルが比較的低いので、それらはボード上の他と干渉するのが容易ではない。回路は干渉を起こしている。電圧制御発振器（VCO）は、様々な電圧を様々な周波数に変換することができる。この特徴は高速チャネルスイッチングに使用されるが、制御電圧のトレースノイズを小さい周波数変化に変換し、RF信号にノイズを加える。

第5に、ノイズが増加しないことを確実にするために、以下の態様が考慮されなければならない。第1に、制御ラインの予想される帯域幅は、DCから2 MHzまで及ぶことができ、フィルタリングによってそのような広帯域ノイズを除去することはほとんど不可能である第二に、VCO制御ラインは、通常、周波数を制御するフィードバックループの一部である。それは多くの場所でノイズを導入することができるので、VCO制御ラインは非常に慎重に扱わなければならない。RFトレースの下の地面がしっかりしていることを確認してください、そして、すべての構成要素は主な地面にしっかりと接続されて、雑音を引き起こすかもしれない他の跡から切り離されます。さらに、VCOの電源が十分に分離されていることを保証する必要がある。VCOのRF出力はしばしば比較的高いレベルであるので、VCO出力信号は他の回路と容易に干渉することができるので、VCOに特別な注意を払わなければならない。実際には、VCOはしばしばRF領域の端に配置され、時には金属シールドを必要とする。共振回路（送信機および受信機のための1つ）はVCOに関連しているが、それにも固有の特性がある。簡単に言えば、共振回路は、VCO動作周波数を設定し、RF信号に音声またはデータを変調するのに役立つ容量ダイオードを有する並列共振回路である。すべてのVCO設計原理は、共振回路にも適用される。共振回路はかなりの数の構成要素を含み、基板上に広い分布面積を有し、通常は非常に高いRF周波数で動作するので、共振回路は通常ノイズに非常に敏感である。信号は通常、チップの隣接するピン上に配置されるが、これらの信号ピンは、比較的大きなインダクタおよびコンデンサで動作する必要があり、それによって、これらのインダクタおよびキャパシタが非常に近くに位置し、ノイズに敏感な制御ループ上に接続される必要がある。これをするのは簡単ではない。

Automatic gain control (AGC) amplifier is also a problem-prone place, それが送信または受信回路であるかどうかは、AGC. AGC増幅器は通常効果的にノイズを除去する, しかし、携帯電話は、送信されて受信された信号の強さの急速な変化に対処する能力を持っているので, AGC回路は、かなり広い帯域幅を有することが必要である, これは、いくつかの重要な回路ノイズにAGCアンプを導入することを容易にします. AGC回路の設計は良好なアナログ回路設計技術に従う必要がある, 短いオペアンプ入力ピンと短いフィードバック経路に関連している, どちらもRFから遠く離れていなければならない, IF, または高速デジタル信号トレース. 同様に, 良い接地も不可欠です, そして、チップの電源はよく切り離されなければなりません. 入力または出力端で長いワイヤーを走らせる必要があるならば, 出力端に行くのがいちばんよい. 通常, 出力端のインピーダンスは非常に低く、ノイズを誘導するのは容易ではない. 一般に, 信号レベルが高い, 簡単に他の回路にノイズを導入することです. 全部で PCB設計s, アナログ回路からできるだけデジタル回路を遠ざけるのは一般的な原理である, また、RFにも適用されます PCB設計. 信号線を遮断し分離するための共通のアナロググラウンドとグラウンドは、通常等しく重要である. したがって, 設計の初期段階で, 慎重計画, よく考えられるコンポーネントレイアウト, 徹底的なレイアウト評価はすべて非常に重要です, そして、RF回路はまた、アナログラインおよびいくつかの非常に重大なデジタル信号から遠ざかるのに用いられるべきである. すべてのRFトレース, パッドと部品は、可能な限り接地銅を充填し、可能な限りメイングラウンドに接続する必要があります. RFトレースが信号線を通過しなければならない, それらの間のRFトレースに沿ってメイングラウンドに接続されたグランドの層をルートにしてください. それが可能でないならば, 彼らが交差することを確認してください, 容量結合を最小化できる. 同時に, 各RFトレースの周りにできるだけ多くの地面を置き、それらをメイングラウンドに接続する. 加えて, 並列RFトレース間の距離を最小化することで誘導結合を最小化できる. 固体の地面プレーンが直接表層の下の第1のレイヤーに置かれるとき, 隔離効果は最適です, 世話をする他の方法も働きますが. の各層に PCBボード, できるだけ多くの根拠として置き、メイングラウンドに接続します. 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.