PCBA技術 - RFスイッチモジュールに基づく機能性プリント回路基板の設計

と プリント基板 最新無線通信システムの,移動体通信, レーダー, 衛星通信及び他の通信システムは、スイッチング速度に対してより高い要求を有する, 発電容量, 積分, など.パーティーの特別な要件のVXIバスモジュールは非常に重要です.ハードウェアの回路をソフトウェアの形で実現するために、仮想機器のアイデアを使用する. 以下に設計されたRFスイッチは、コンピュータによって直接制御することができ、VXIバス試験システムと容易に接続することができる. 今日の試験分野におけるコンピュータとマイクロエレクトロニクス技術の応用の統合と最大化は開発のための幅広い見通しを持つ.

VXIバスインタフェース回路の設計と実現

VXIバスは計器分野におけるVMEバスの拡張であり、コンピュータ操作のモジュール化された自動化計器システムである。これは効果的な標準化に依存し、直列化を実現するモジュール方式を採用する, 汎化, Vxibus楽器の互換性と相互運用性. オープンアーキテクチャとプラグアンドプレイ方式は、情報製品の要件を完全に満たしています。高速データ伝送の利点がある, コンパクト構造, 柔軟な構成, 良い電磁両立性, などそれで、システムはセットアップと使用に非常に便利です, そして、そのアプリケーションは、より広範です, そして、それは徐々に高性能テストシステム統合バス.

VXIバスは完全に開いている, 各種機器メーカに適したモジュール式バックプレーンバス仕様. VXIバスデバイスは、主に分かれています, メッセージベースのデバイスとメモリベースのデバイス. これカレント アプリケーションにおけるレジスタベースデバイスの割合（約70%）。Vxibusレジスタに拠点を置くインターフェース回路は、主に4.つの部品を含む, アドレスデコード回路, データ伝送応答状態機械, 構成と操作レジスタグループ. 四つの部分で, バスバッファドライバを除いて、74 ALS 245チップ, 残りはFPGAで実現. 弾性10 kチップEPF 10 K 10 QC 208-3とEPROMチップEPC 1441 8ページの一部を採用する, 適切なMAX+PLUS 2ソフトウェアを使用して設計と実装を行います。

バスバッファドライバ

この部分は正しいデータライン, VXI規範的信号の要件を満たすために、VXIバックプレーンバスのアドレス線および制御線. A 16のために/D 16デバイス, バックプレーンデータバスD 00〜D 15のバッファドライブが実現される限り. VXIバス仕様の要件によると, この部分は、2.つの74 LS 245 S、DBEN*（データ トランスポートレスポンスステートマシン）。

アドレッシング回路

アドレス線はアドレス線A 01-A 31を含み、データストローブ線* ds 1**と、長いワード線*. 制御線には、アドレスゲート線AS*と読み出し/書き込み信号線書き込み*. この回路の設計はMAX+PLUS IIの原理図設計方法を採用している。コンポーネントライブラリ内の既存のコンポーネントを使用してデザイン, 74688枚と74138枚の2.枚が使われている. 機能モジュールは、アドレスラインA 15-A 01およびアドレス修飾線午前5時～午前0時をデコードする. デバイスのアドレス, アドレスラインとアドレス変更ラインのアドレス情報を受信する, そして、それはモジュールのハードウェア・アドレス・スイッチによって、セットされる論理アドレスLA 7～LA 0と比較する. AM 5 ~ AM 0の論理値が29 Hまたは2 DH（A 16/D 16デバイスであるため）の場合、アドレスラインA 15およびA 14が両方ともであるとき, そして、A 13-A 06の論理値は、モジュールの論理アドレスに等しい, デバイスはアドレス指定され、オンにされます（CADDR*は真です）。それから、結果は下側の復号制御に送られる, そして、16ビットのアドレス空間のモジュールのレジスタは、アドレスA 01-A 05をデコードすることによって、選ばれる.

データ伝送応答状態機

データ転送バスは高速非同期並列データ転送バスであり、VMEbusシステム情報交換の主要コンポーネント. データ伝送バスの信号線は、3.つのグループに分けられることができます：アドレシング線, データ線、と制御線. このセクションの設計は、MAX+PLUS 2のテキスト入力設計方法を使用しています。DTACK*のタイミングはより複雑なため、AHDL言語は、状態機械を通して設計して、実現するのに用いられます. この機能モジュールは、VXIバックプレーンバス12内の制御信号を構成する, また、標準的なデータ伝送周期のためのタイミング及び制御信号（データ伝送の生成に必要なデータ伝送イネーブルメント信号DBEN*、バス応答信号DTACK*など）を提供する。データ伝送中, システムコントローラは、モジュール, に対応するアドレスストローブ線を設定する*, データ伝送の方向をアクティブレベルに制御するデータゲート線DS 0*、DS 1*、WRITE*信号線。アドレスが一致し、各制御線が有効であることを検出すると, DTACK*をローレベルに駆動して、バスコントローラにデータがデータバス上に置かれていること（リードサイクル）またはデータが正常に受信されたこと（ライトサイクル）を確認します

構成レジスタ

各々のVXIバス装置は、「構成レジスタ」のセットを有する, そして、システムマスタコントローラは、これらのレジスタの内容を読むことによって、VXIバスデバイスの基本構成情報を得る, デバイスタイプ,モデル,メーカー, アドレス空間（A 16、A 24、A 32）や必要な記憶空間などのVXIバスデバイスの基本構成レジスタは以下の通りである, デバイスタイプレジスタ, ステータスレジスタ, 制御レジスタ.この部分の回路の設計はMAX+PLUS IIの原理図設計方法を採用し、と74541チップを使用して, 関数ユニットが生成した関数. ID，DT，STレジスタは全て読み出し専用レジスタである, 制御レジスタは書き込み専用レジスタである. このデザインで, VXIバスは主にこれらのスイッチのオンオフを制御するために使用される. したがって, チャネルレジスタにデータを書き込む限り, リレースイッチのオンオフまたはオフ状態を制御することができる. リレー状態を問い合わせることは、また、チャンネル・レジスター. データ＃データ＃モジュールの設計要件に従って, 対応するデータビットに適切な内容が書き込まれる, 機能モジュールの無線周波数スイッチを効果的に制御できるようにする.

構成レジスタ

各々のVXIバス装置は、「構成レジスタ」のセットを有する, そして、システムマスタコントローラは、これらのレジスタの内容を読むことによって、VXIバスデバイスの基本構成情報を得る, デバイスタイプ, モデル, メーカー, アドレス空間（A 16、A 24、A 32）や必要な記憶空間などのVXIバスデバイスの基本構成レジスタは以下の通りである, デバイスタイプレジスタ, ステータスレジスタ, 制御レジスタ. この部分の回路の設計はMAX+PLUS IIの原理図設計方法を採用し、と74541チップを使用して, 関数ユニットが生成した関数. ID，DT，STレジスタは全て読み出し専用レジスタである, 制御レジスタは書き込み専用レジスタである. このデザインで, VXIバスは主にこれらのスイッチのオンオフを制御するために使用される. したがって, チャネルレジスタにデータを書き込む限り, リレースイッチのオンオフまたはオフ状態を制御することができる. リレー状態を問い合わせることは、また、チャンネル・レジスター. データ＃データ＃モジュールの設計要件に従って, 対応するデータビットに適切な内容が書き込まれる, 機能モジュールの無線周波数スイッチを効果的に制御できるようにする.

コンポーネントレイアウト

電磁互換性（EMC）とは、電子システムの機能

通常、設計された特定の電磁環境にあります。むせんしゅうはすう回路プリント配線板設計, 電磁両立性は、各回路モジュールが、できるだけ電磁放射を発生しないことを要求する, 電磁妨害に抵抗力がある. コンポーネントのレイアウトは、回路自体の干渉および干渉防止能力に直接影響する. また、設計された回路の性能に直接影響する.

レイアウトの一般原則：コンポーネントはできるだけ同じ方向に配置する必要があります, そして、PCBが錫融解系に入る方向を選ぶことによって、ハンダが悪い現象を減らすことができるかまたは避けることさえできるコンポーネント間の間隔は少なくとも0でなければなりません.コンポーネントの錫溶融条件を満たすための5 mm, スペースの場合 PCBボード 許可, コンポーネントの間隔はできるだけ広いはずです. コンポーネントの合理的なレイアウトも合理的な配線, それで、それは包括的に考慮されるべきです. このデザインで, リレーはRF信号を変換するために使用されるチャネルである, それで、リレーは可能な限り信号入力と出力の近くに置かれるべきです, RF信号線の長さをできるだけ短くする, そして、次のステップのための合理的な配線を作る. 考慮する. 加えて, RFスイッチ回路はVXIバス14によって制御される, また、VXIバス制御信号に対するRF信号の影響は、レイアウト中に考慮されなければならない問題でもある.

せつぞく

コンポーネントのレイアウトがほぼ完了したら、配線を開始すべきである. 配線の基本原理は、アセンブリ密度が許容されるとき, 低密度配線設計を選ぶ, そして、信号トレースは、できるだけ厚くなければなりません, これはインピーダンス整合に役立っている. むせんしゅうはすう回路用, 方向の不合理なデザイン, 信号線の幅及び線間隔は、信号伝送線間の交差干渉を引き起こすことがある加えて, システム電源自体も雑音妨害を有する, したがって、むせんしゅうはすう回路プリント配線板を設計するとき、それは包括的に考慮されなければならない. 合理的な配線. 配線, すべての痕跡は、そのフレームから離れていなければならない プリント配線板ボード ((約2 mm）、というのは、生産の間に断絶や潜在的な断絶の可能性を避けるためです プリント配線板ボード. 電力線は、ループ抵抗を低減するためにできるだけ広くなければならない. 同時に, 電力線と接地線の方向は、データ通信の方向と一致しなければならない. 信号線はできるだけ短いはずです, そして、ビアの数を最小化する必要がありますコンポーネント間の接続は、分布パラメータおよび相互電磁干渉を減らすためにできるだけ短くなければならない互換性のない信号線, 彼らはできるだけ遠く離れているべきだ., 並列配線を避ける, そして、フロントとバック側の信号線は、互いに垂直でなければならない, コーナーが必要な場合、135度の角度を使用する必要があります, そして、直角を避けるべきです. 上記デザインで, PCBボード 4.層板を採用する. VXIバス制御信号に対する無線周波数信号の影響を低減するために, つの信号トレースは中央の2.層に配置される, そして、無線周波数信号線は、接地ビアでシールドされる.

電源ケーブルとアース

無線周波回路PCB設計における配線は、電源線とアース線の正確な配線を特に強調する必要がある。電源・接地方法の合理的な選択は、機器の信頼性の高い操作のための重要な保証である. その上のかなりの多くの干渉源 プリント配線板ボード むせんしゅうはすう回路の電源は、電源および接地線によって生成される, 接地線に起因する騒音の干渉. のサイズに応じて プリント配線板ボード 現在の電力線および接地線は、ループ抵抗を低減するために、できるだけ厚く、短く設計されるべきである. 同時に, 電力線と接地線の方向はデータ伝送方向と一致する, アンチノイズ機能を強化するのに役立つ. 条件許可, 多層基板を使用してください. 四層板の騒音は二層板の20デシベルよりも低い, そして、6.層ボードのノイズは、4.層ボードの10デシベルよりも低い. 4.層で プリント配線板ボード この論文で設計, 上部層と底部層は、共に接地層として設計される. このように, 中間層のどの層がパワー層であろうとも, 電力層と接地層との間の物理的関係は互いに近接している, 大きなデカップリングコンデンサの形成と接地線に起因する干渉の低減. 接地層は銅の大きな面積を使用する.

大型銅被覆は主に以下の機能を有する：

EMC。地面または電源供給銅の大面積のために, シールドの役割を果たす.

PCBプロセス要求。一般に, 電気めっき効果を確実にするために, または、積層は変形しない, 銅は、より少ない配線でプリント配線板層に塗布される.

信号完全性要求、高周波デジタル信号を与える, そして、ちょくりゅうネットワークの配線を減らす.

放熱、特殊な装置の設置には銅めっきが必要である, など

結論

VXIバスシステムは、世界中で完全に開放されたモジュラー型計器バスシステムであり、複数のメーカーに適している。世界の現在の楽器バスシステムです. VXIバスに基づくむせんしゅうはすうスイッチモジュールの開発を主に紹介する. むせんしゅうはすうスイッチモジュールの機能回路部分のバスインタフェースとプリント配線板設計の設計を導入した. むせんしゅうはすうスイッチはVXIバス14によって制御される, これは、スイッチ操作の柔軟性を高め、使いやすいです プリント配線板.