Berita PCB - Rancangkan papan dan pengetahuan Circuit RF

Rancangkan papan dan pengetahuan Circuit RF

Rancangan PCB RF berjaya mesti memperhatikan setiap langkah dan perincian dalam keseluruhan proses rancangan, yang bermakna rancangan yang teliti dan berhati-hati mesti dilakukan pada permulaan rancangan, dan kemajuan setiap langkah rancangan mesti diuji secara meliputi dan terus menerus. Kekuatan desain yang teliti ini adalah apa yang kebanyakan budaya perusahaan elektronik rumah kurang.

Dalam tahun-tahun terakhir, disebabkan permintaan dan pertumbuhan peranti Bluetooth, peranti rangkaian setempat tanpa wayar (WLAN) dan telefon bimbit, operator memperhatikan semakin banyak kemampuan desain sirkuit RF. Dari masa lalu ke masa kini, rancangan papan sirkuit RF, seperti gangguan elektromagnetik (EMI), sentiasa menjadi bahagian yang paling sukar bagi jurutera untuk mengawal, walaupun mimpi buruk. Jika anda ingin merancang dengan sukses pada satu masa, anda mesti merancang dengan hati-hati dan memberi perhatian kepada perincian di hadapan untuk bekerja.

Rangkaian papan sirkuit frekuensi radio (RF) sering digambarkan sebagai "seni hitam" kerana ada banyak ketidakpastian dalam teori. Namun, ini hanya titik pandangan penyamaran sebahagian. Masih ada banyak peraturan yang boleh diikuti dalam rancangan papan sirkuit RF. Bagaimanapun, dalam rancangan praktik, kemahiran praktik sebenar adalah bagaimana untuk kompromi undang-undang ini apabila ia tidak boleh dilaksanakan disebabkan perbezaan. Topik reka RF yang penting termasuk persamaan impedance dan impedance, bahan lapisan yang mengisolasi dan laminat, panjang gelombang dan harmonik, dll. Kertas ini akan fokus pada pelbagai masalah yang berkaitan dengan reka pengezonan papan sirkuit RF.

Jenis Micro Via

Sirkuit dengan ciri-ciri yang berbeza di Papan Sirkuit Cetak mesti dipisahkan, tetapi ia mesti disambung dalam keadaan terbaik tanpa gangguan elektromagnetik, yang memerlukan penggunaan vias mikro. Secara umum, diameter botol mikro adalah 0.05mm hingga 0.20mm. Botol-botol ini secara umum dibahagi kepada tiga kategori, iaitu buta melalui, dikubur melalui dan melalui. Lubang buta ditempatkan di atas dan bawah papan sirkuit cetak dan mempunyai kedalaman tertentu. Ia digunakan untuk sambungan antara litar permukaan dan litar dalaman di bawah. Kedalaman lubang biasanya tidak melebihi nisbah tertentu (terbuka). Lubang terkubur merujuk lubang sambungan yang terletak dalam lapisan dalaman papan sirkuit cetak, yang tidak akan meneruskan ke permukaan papan sirkuit cetak. Dua jenis lubang di atas ditempatkan dalam lapisan dalam papan sirkuit. Mereka selesai dengan proses bentuk lubang melalui sebelum laminasi. Beberapa lapisan dalaman mungkin ditutup semasa bentuk vias. Yang ketiga dipanggil melalui lubang, yang melewati seluruh papan sirkuit dan boleh digunakan untuk menyadari sambungan dalaman atau sebagai lubang kedudukan melekat komponen.

Mengguna teknik kawasan

Apabila merancang papan sirkuit RF, penyampai RF kuasa tinggi (HPA) dan penyampai bunyi rendah (LNA) patut diizoli sejauh mungkin. Secara singkat, sirkuit penghantaran RF kuasa tinggi sepatutnya dijauhkan dari sirkuit penerimaan kebisingan rendah. Jika ada banyak ruang di PCB, ini boleh dilakukan dengan mudah. Namun, apabila terdapat banyak komponen, ruang PCB akan menjadi sangat kecil, jadi ia sukar untuk dicapai. Anda boleh meletakkannya di kedua-dua sisi PCB, atau biarkan mereka bekerja secara alternatif daripada pada masa yang sama. Sirkuit kuasa tinggi juga boleh termasuk penimbal RF dan oscilator kawal tegangan (VCOs).

Name Pengesahan fizik melibatkan bentangan, orientasi dan perlindungan bahagian dan komponen; Pengezonan elektrik boleh terus dibahagi menjadi distribusi kuasa, kawat RF, sirkuit sensitif dan isyarat, mendarat dan zoning lain.

Sekatan Entiti

Bentangan komponen adalah kunci untuk rancangan RF yang hebat. Teknologi yang paling berkesan adalah untuk memperbaiki komponen pada laluan RF dan menyesuaikan orientasi mereka untuk minimumkan panjang laluan RF. Dan menjauhkan input RF jauh dari output RF, dan jauh dari sirkuit kuasa tinggi dan sirkuit bunyi rendah sebanyak mungkin.

Kaedah tumpukan papan sirkuit yang paling efektif adalah mengatur pendaratan utama pada lapisan kedua di bawah lapisan permukaan, dan berjalan garis RF pada lapisan permukaan sebanyak yang mungkin. Mengurangkan saiz melalui laluan RF tidak hanya boleh mengurangkan induktan laluan, tetapi juga mengurangkan kongsi tentera palsu pada dasar utama, dan mengurangkan peluang kebocoran tenaga RF ke kawasan lain dalam laminat.

Dalam ruang fizik, litar linear seperti penambah berbilang tahap biasanya cukup untuk mengisolasi kawasan RF berbilang dari satu sama lain, tetapi penambah, campuran dan jika penambah sentiasa mempunyai RF berbilang / jika isyarat mengganggu satu sama lain, jadi kesan ini mesti diminimikan dengan hati-hati. RF dan jika kabel harus menyeberangi sejauh mungkin, dan kawasan mendarat harus dipisahkan antara mereka sejauh mungkin. Laluan RF yang betul sangat penting untuk prestasi seluruh PCB, sebab itulah bentangan komponen biasanya mengambil kebanyakan masa dalam rancangan PCB telefon bimbit.

Pada telefon bimbit PCB, biasanya mungkin untuk meletakkan sirkuit penyampai bunyi rendah di satu sisi PCB dan penyampai kuasa tinggi di sisi lain, dan akhirnya menyambungkannya ke satu ujung antena RF dan ujung lain pemproses band dasar di sisi yang sama oleh duplekser. Ini memerlukan beberapa kemampuan untuk memastikan bahawa tenaga RF tidak dipindahkan dari satu sisi papan ke sisi lain melalui vias. Teknologi umum adalah untuk menggunakan lubang buta di kedua-dua sisi. Dengan mengatur lubang buta di kawasan di mana kedua-dua sisi PCB bebas dari gangguan RF, kesan negatif melalui boleh diminumkan.

Perisai logam

Kadang-kadang, mustahil untuk menyimpan pemisahan yang cukup antara blok sirkuit berbilang. Dalam kes ini, ia mesti dianggap menggunakan perisai logam untuk melindungi tenaga RF di kawasan RF, tetapi perisai logam juga mempunyai kesan sampingan, seperti biaya penghasilan PCB yang tinggi dan biaya pengumpulan PCB.

Perisai logam tidak sah sukar untuk memastikan ketepatan tinggi dalam penghasilan, dan perisai logam segiempat atau persegi mengakhiri bentangan bahagian dan komponen; Perisai logam tidak menyebabkan penggantian komponen dan pemindahan ralat; Kerana perisai logam mesti dilewati di tanah dan jarak yang sesuai mesti disimpan dari komponen, ia perlu memegang ruang PCB yang berharga.

Ia sangat penting untuk memastikan integriti perisai logam sebanyak mungkin, jadi garis isyarat digital yang memasuki perisai logam sepatutnya melalui lapisan dalaman sebanyak mungkin, dan lebih baik untuk menetapkan lapisan berikutnya dari lapisan garis isyarat sebagai lapisan pendaratan. Garis isyarat RF boleh dijalurkan dari ruang kecil di bawah perisai logam dan lapisan wayar di ruang pendaratan, tetapi periferi ruang sepatutnya dikelilingi oleh kawasan pendaratan yang besar sebanyak yang mungkin. Pemasangan pada lapisan isyarat berbeza boleh disambung bersama-sama melalui berbilang melalui s.

Walaupun kelemahan ini, perisai logam masih sangat efektif dan sering satu-satunya penyelesaian untuk mengisolasi sirkuit kritik.

Sirkuit pemisahan kuasa

Selain itu, sirkuit pemisahan kuasa cip yang sesuai dan efektif juga sangat penting. Banyak cip RF terpasang dengan garis linear sangat sensitif kepada bunyi bekalan kuasa. Biasanya, setiap cip memerlukan sehingga empat kondensator dan induktor izolasi untuk menapis semua bunyi bekalan kuasa.

Kapensiensi minimum biasanya bergantung pada frekuensi resonan dan induktan pin kapasitator sendiri, dan nilai C4 dipilih sesuai dengan itu. Nilai C3 dan C2 relatif besar kerana induktan pin mereka sendiri, jadi kesan pemisahan RF lebih teruk, tetapi mereka lebih sesuai untuk penapisan isyarat bunyi frekuensi rendah. Pemisahan RF selesai oleh induktor L1, yang membuat isyarat RF tidak dapat disambung dari garis kuasa ke cip. Kerana semua kawat adalah antena yang berpotensi yang boleh menerima dan menghantar isyarat RF, perlu mengisolasi isyarat RF dari garis dan komponen kunci.

Lokasi fizikal komponen pemisahan ini sering juga kritik. Prinsip bentangan komponen penting ini ialah: C4 sepatutnya hampir pin IC dan ditanda sebanyak mungkin, C3 mesti terdekat kepada C4, C2 mesti terdekat kepada C3, dan laluan sambungan antara pin IC dan C4 sepatutnya pendek sebanyak mungkin. Terminal grounding bagi komponen ini (terutama C4) biasanya sepatutnya disambung ke pin grounding cip melalui lapisan grounding pertama di bawah papan. Melalui sambungan komponen ke pesawat tanah seharusnya hampir pada pad komponen pada PCB sebanyak mungkin. Lebih baik menggunakan lubang buta yang ditembak pada pad untuk minimumkan induktan garis sambungan, dan induktan L1 sepatutnya dekat dengan C1.

Sirkuit atau amplifikator terlibat sering mempunyai output kolektor terbuka, jadi induktor tarik-up diperlukan untuk menyediakan muatan RF impedance tinggi dan bekalan kuasa DC impedance rendah. Prinsip yang sama juga berlaku untuk memutuskan penghujung bekalan kuasa induktor ini. Beberapa cip memerlukan bekalan kuasa berbilang untuk berfungsi, jadi dua atau tiga set kondensator dan induktor mungkin diperlukan untuk menyambungkannya berdasarkan. Jika tidak cukup ruang di sekitar cip, kesan pemisahan mungkin lemah.

Secara khususnya, perlu dikatakan bahawa induktor jarang dekat bersama-sama dalam selari, kerana ini akan membentuk pengubah inti udara dan mengakibatkan isyarat gangguan antara satu sama lain. Oleh itu, jarak diantara mereka sepatutnya sama dengan tinggi salah satu daripada mereka, atau diatur pada sudut kanan untuk mengurangkan induksi antara satu sama lain.

Pengezonan elektrik

Zoning elektrik sama dengan zoning fizik pada prinsip, tetapi ia juga termasuk beberapa faktor lain. Beberapa bahagian telefon bimbit modern menggunakan tenaga kerja yang berbeza dan dikawal oleh perisian untuk memperpanjang kehidupan perkhidmatan bateri. Ini bermakna telefon bimbit perlu mempunyai bekalan kuasa berbilang, yang mencipta lebih banyak masalah isolasi. Sumber kuasa biasanya diperkenalkan oleh sambungan dan segera terputus untuk menapis sebarang bunyi dari luar papan sirkuit, dan kemudian disebarkan selepas melewati kumpulan penyunting atau pengatur linear.

Dalam telefon bimbit, arus DC kebanyakan sirkuit agak kecil, jadi lebar laluan biasanya bukan masalah. Namun, garis semasa yang paling luas mungkin mesti dirancang secara terpisah untuk bekalan kuasa penyampai kuasa tinggi untuk minimumkan titik tegangan sementara penghantaran. Untuk menghindari kehilangan semasa terlalu banyak, vial berbilang perlu digunakan untuk memindahkan semasa dari satu lapisan ke lain. Selain itu, jika ia tidak boleh dipasang sepenuhnya pada pin kuasa amplifier kuasa tinggi, bunyi kuasa tinggi akan radiasi ke seluruh papan sirkuit cetak dan membawa semua jenis masalah. Penampilan kuasa tinggi adalah sangat penting, dan ia sering diperlukan untuk merancang perisai logam untuk ia.