Teknik PCB - Ralat sekatan papan sirkuit RF

Apabila merancang bentangan RF, terdapat beberapa prinsip umum yang mesti dipenuhi terlebih dahulu:

Sepisahkan penyampai RF kuasa tinggi (HPA) dan penyampai bunyi rendah (LNA) sebanyak mungkin. Simple put, menjaga sirkuit penghantar RF kuasa tinggi jauh dari sirkuit penerima RF kuasa rendah. Jika and a mempunyai banyak ruang fizikal pada PCB anda, anda boleh melakukannya dengan mudah, tetapi biasanya terdapat banyak komponen dan ruang PCB adalah kecil, jadi ini biasanya mustahil. Anda boleh meletakkannya di kedua-dua sisi papan PCB, atau biarkan mereka bekerja secara alternatif daripada bekerja pada masa yang sama. Sirkuit kuasa tinggi kadang-kadang termasuk penimbal RF dan oscilator kawal tegangan (VCO).

Pastikan sekurang-kurangnya ada sepotong tanah di kawasan kuasa tinggi PCB, lebih baik tanpa vias. Sudah tentu, semakin banyak tembaga, semakin baik. Kemudian, kita akan membincangkan bagaimana untuk melanggar prinsip desain ini sesuai dengan yang diperlukan, dan bagaimana untuk menghindari masalah yang mungkin disebabkan oleh ini.

Pemisahan cip dan bekalan kuasa juga sangat penting, dan beberapa cara untuk melaksanakan prinsip ini akan dibahas nanti.

Bagaimana untuk sekatan?

Raka sekatan boleh dihapuskan ke sekatan fizik dan sekatan elektrik. Pengisahan fizik melibatkan isu seperti bentangan komponen, orientasi, dan perisai; sekatan elektrik boleh terus dihapus ke sekatan untuk distribusi kuasa, kawat RF, sirkuit sensitif dan isyarat, dan mendarat.

Pertama kita membincangkan isu sekatan fizikal. Bentangan komponen adalah kunci untuk mencapai rancangan RF yang baik. Teknik yang paling berkesan adalah pertama-tama memperbaiki komponen pada laluan RF dan menyesuaikan orientasi mereka untuk minimumkan panjang laluan RF, menjaga input jauh dari output, dan sebanyak mungkin pemisahan tanah sirkuit kuasa tinggi dan sirkuit kuasa rendah.

Kaedah pengumpulan papan sirkuit yang paling efektif adalah untuk mengatur pesawat tanah utama (tanah utama) pada lapisan kedua di bawah lapisan permukaan, dan lalui garis RF pada lapisan permukaan sebanyak yang mungkin. Mengurangkan saiz botol pada laluan RF tidak hanya boleh mengurangkan induktan laluan, tetapi juga mengurangkan kongsi tentera maya di tanah utama dan mengurangkan peluang tenaga RF bocor ke kawasan lain dalam laminat.

Dalam ruang fizikal, litar linear seperti penyampai berbilang-tahap biasanya cukup untuk mengisolasi zon RF berbilang satu sama lain, tetapi penyampai, penyampai, dan penyampai/penyampai frekuensi sementara sentiasa mempunyai RF/IF berbilang. Sinyal mengganggu satu sama lain, jadi perlu berhati-hati untuk mengurangi kesan ini. Jejak RF dan IF sepatutnya diseberangi sebanyak mungkin, dan tanah sepatutnya diletakkan diantaranya sebanyak mungkin. Laluan RF yang betul sangat penting untuk prestasi seluruh papan PCB, sebab itulah bentangan komponen biasanya mengambil kebanyakan masa dalam desain papan PCB telefon sel.

Ia sukar untuk menjamin ketepatan tinggi apabila memproduksi perisai logam bentuk tidak betul. Perisai logam segiempat atau persegi meletakkan beberapa keterangan pada bentangan komponen; perisai logam tidak menyebabkan penggantian komponen dan lokasi ralat; kerana perisai logam mesti dilewati di atas tanah, jarak yang tepat mesti disimpan dari komponen, jadi ia mengambil ruang papan PCB yang berharga.

Ia sangat penting untuk memastikan integriti penutup perisai sebanyak mungkin. Garis isyarat digital yang memasuki penyamaran logam sepatutnya dijalurkan ke lapisan dalaman sebanyak mungkin, dan lebih baik lapisan PCB dibawah lapisan wayar adalah lapisan tanah. Garis isyarat RF boleh keluar dari ruang kecil di bawah perisai logam dan lapisan kabel di ruang tanah, tetapi sebanyak mungkin tanah disekitar ruang, tanah di lapisan berbeza boleh disambung bersama-sama melalui vias berbilang.

Walaupun masalah di atas, perisai logam sangat efektif dan sering adalah satu-satunya penyelesaian untuk mengisolasi sirkuit kritik.

Nilai kapasitasi minimum biasanya bergantung pada frekuensi resonansi diri dan induktansi pin rendah, dan nilai C4 dipilih sesuai. 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. Induktansi L1 menghalang isyarat RF daripada menyambung ke dalam cip dari garis kuasa. Ingat: semua jejak adalah antena yang berpotensi yang boleh menerima dan menghantar isyarat RF, dan juga diperlukan untuk mengisolasi isyarat RF yang disebabkan dari garis kritik.

Lokasi fizikal komponen pemisahan ini biasanya juga kritik. Prinsip bentangan komponen penting ini ialah: C4 mesti terdekat pin IC yang mungkin dan didatar, C3 mesti terdekat kepada C4, C2 mesti terdekat kepada C3, dan pin IC dan jejak sambungan C4 mesti pendek yang mungkin. Terminal tanah komponen ini (terutama C4) sepatutnya disambung ke pin tanah cip melalui lapisan tanah berikutnya. Via yang menyambung komponen ke lapisan tanah sepatutnya sebanyak mungkin dengan pads komponen pada PCB. Lebih baik menggunakan lubang buta yang ditembak pada pads untuk mengurangkan induktan wayar yang menyambung. Induktansi seharusnya dekat dengan C1.

Prinsip kawasan elektrik adalah kira-kira sama dengan kawasan fizikal, tetapi ia juga mengandungi beberapa faktor lain. Beberapa bahagian telefon sel modern menggunakan tenaga operasi yang berbeza dan dikawal oleh perisian untuk memperpanjang kehidupan bateri. Ini bermakna bahawa telefon sel perlu menjalankan sumber kuasa berbilang, dan ini membawa lebih banyak masalah ke pengasingan. Kuasa biasanya diperkenalkan dari sambungan, dan segera dipasang untuk menapis sebarang bunyi dari luar papan sirkuit, dan kemudian disebarkan selepas melewati set penyunting atau pengatur.

Jika garis isyarat RF perlu dilloop dari hujung input penapis kembali ke hujung output, ini mungkin merusak sifat laluan band penapis secara serius. Untuk mendapatkan pengasingan yang baik antara input dan output, tanah mesti diletakkan sekitar penapis dahulu, dan kemudian tanah mesti diletakkan di kawasan lapisan bawah penapis dan disambung ke tanah utama sekitar penapis. Ia juga cara yang baik untuk menjaga garis isyarat yang perlu melewati penapis sejauh mungkin dari pin penapis. Selain itu, berhati-hati tentang pendaratan berbagai tempat di seluruh papan, jika tidak anda mungkin tidak tahu mengenalkan saluran sambungan yang anda tidak mahu berlaku.

Penimbal boleh digunakan untuk meningkatkan kesan pengasingan, kerana ia boleh membahagi isyarat yang sama kepada dua bahagian dan digunakan untuk memandu sirkuit berbeza, terutama oscilator setempat mungkin memerlukan penimbal untuk memandu penyampur berbilang. Apabila penyampur mencapai keadaan izolasi mod umum pada frekuensi RF, ia tidak akan berfungsi dengan betul. Penimbal boleh mengisolasi perubahan impedance pada frekuensi yang berbeza, sehingga sirkuit tidak akan mengganggu satu sama lain.

Penimbal sangat membantu untuk desain. Mereka boleh mengikuti litar yang perlu dipandu, sehingga jejak output kuasa tinggi sangat pendek. Kerana aras isyarat input penimbal relatif rendah, ia tidak mudah untuk mengganggu orang lain di papan. Sirkuit ini menyebabkan gangguan.

Sirkuit resonan (satu untuk penghantar dan yang lain untuk penerima) berkaitan dengan VCO, tetapi ia juga mempunyai ciri-cirinya sendiri. Dengan sederhana, sirkuit resonan adalah sirkuit resonan selari dengan dioda kondensatif, yang membantu menetapkan frekuensi operasi VCO dan modulasi suara atau data ke isyarat RF.

Rancangan sirkuit AGC mesti sesuai dengan teknik rancangan sirkuit analog yang baik, yang berkaitan dengan pin op amp input pendek dan laluan feedback pendek, yang keduanya mesti jauh dari jejak isyarat digital RF, IF, atau kelajuan tinggi. Sama seperti, pendaratan yang baik juga penting, dan bekalan kuasa cip mesti terputus dengan baik. Jika diperlukan untuk menjalankan wayar panjang pada akhir input atau output, lebih baik untuk pergi pada akhir output. Biasanya, impedance akhir output jauh lebih rendah dan ia tidak mudah untuk mengakibatkan bunyi. Secara umum, semakin tinggi aras isyarat, semakin mudah ia untuk memperkenalkan bunyi ke dalam sirkuit lain.

Dalam semua rancangan PCB, ia adalah prinsip umum untuk menjaga sirkuit digital jauh dari sirkuit analog sebanyak mungkin, dan ia juga berlaku untuk rancangan RFPCB. Tanah analog umum dan tanah yang digunakan untuk melindungi dan garis isyarat terpisah biasanya sama penting. Masalahnya ialah tanpa rancangan yang berhati-hati dan awal, ada sangat sedikit yang anda boleh lakukan di kawasan ini setiap kali. Oleh itu, dalam tahap awal desain, perancangan berhati-hati, bentangan komponen yang berfikir-baik dan penilaian bentangan yang teliti adalah sangat penting. Perubahan rancangan disebabkan oleh kelewatan boleh membawa kepada rancangan yang akan selesai dan mesti dibangun semula. Konsekuensi serius ini disebabkan oleh ketidakpedulian, dalam mana-mana kes, bukanlah perkara yang baik untuk pembangunan karir peribadi anda.