Teknik PCB - Rancangan papan PCB berdasarkan sirkuit fungsi modul switch RF

Dengan pembangunan sistem komunikasi tanpa wayar modern, komunikasi bimbit, radar, komunikasi satelit dan sistem komunikasi lain mempunyai keperluan yang lebih tinggi untuk kelajuan tukar, kapasitas kuasa, dan integrasi switch penerima. Oleh itu, teknologi bas VXI diseliti dan dikembangkan untuk memenuhi keperluan tentera. Modul bas VXI yang diperlukan secara khusus oleh parti mempunyai makna yang sangat penting. Kita akan menggunakan idea alat maya untuk menyedari sirkuit perkakasan dalam perisian. Switch RF yang direka di bawah boleh dikawal secara langsung oleh komputer dan boleh mudah disambung dengan sistem ujian bas VXI. Integration, untuk maksimumkan aplikasi teknologi komputer dan mikroelektronik dalam medan ujian hari ini, mempunyai prospek pembangunan luas.

1 Design dan pelaksanaan sirkuit antaramuka bas VXI

VXIbus adalah sambungan VMEbus dalam medan instrumentasi, dan adalah sistem instrumen automatik modular yang beroperasi oleh komputer. Ia bergantung pada standardisasi yang berkesan dan mengadopsi pendekatan modular untuk mencapai serializasi, generalizasi, dan pertukaran dan interoperabiliti alat VXIbus. Mod arkitektur terbuka dan PlugPlay penuh memenuhi keperluan produk maklumat. Ia mempunyai keuntungan pemindahan data kelajuan tinggi, struktur kompat, konfigurasi fleksibel, dan kompatibilitas elektromagnetik yang baik. Oleh itu, sistem ini sangat selesa untuk ditetapkan dan digunakan, dan aplikasinya semakin luas. Ia telah secara perlahan-lahan menjadi bas yang disukai untuk integrasi sistem ujian prestasi tinggi.

Bus VXI adalah spesifikasi bas pelayaran belakang instrumen modular yang sepenuhnya terbuka yang sesuai untuk pelbagai penghasil instrumen. Peranti bas VXI terutama dibahagi menjadi: peranti berdasarkan daftar, peranti berdasarkan mesej, dan peranti berdasarkan ingatan. Peranti berdasarkan daftar kini menganggap nisbah terbesar aplikasi (kira-kira 70%). Sirkuit antaramuka asas daftar VXIbus terutamanya mengandungi empat bahagian: pemacu penimbal bas, alamat dan penyahkodan sirkuit, mesin keadaan balas penghantaran data, kumpulan daftar konfigurasi dan operasi. Dalam empat bahagian, kecuali pemacu penimbal bas disedari oleh cip 74ALS245, sisanya disedari oleh FPGA. Sepotong cip FLEX10K EPF10K10QC208-3 dan sepotong cip EPROM EPC1441P8 digunakan, dan perisian yang sepadan MAX+PLUS2 digunakan untuk desain dan pelaksanaan.

1.1 Pemacu penimbal bas

Bahagian ini menyempurnakan penerima penimbal atau memandu garis data, garis alamat dan garis kawalan dalam bas VXI terbalik untuk memenuhi keperluan isyarat piawai VXI. Untuk peranti A16/D16, selama bas data terbang belakang D00 ～D15 disimpan dan dipandu. Menurut keperluan spesifikasi bas VXI, bahagian ini dilaksanakan dengan dua 74LS245s, yang ditarik oleh DBEN* (dijana oleh mesin keadaan balas penghantaran data).

1.2 Alamat dan sirkuit penyahkodan

Garis alamat termasuk garis alamat A01 hingga A31, garis strob data DS0* dan DS1*, dan garis perkataan panjang LWORD*. Garis kawalan termasuk garis strobe alamat AS* dan garis isyarat baca/tulis WRITE*.

Rancangan litar ini mengadopsi kaedah rancangan skematik MAX+PLUS2. Raka menggunakan komponen yang ada di perpustakaan komponen, menggunakan dua 74688 dan satu 74138.

Modul fungsi ini menyahkod baris alamat A15 ～A01 dan baris pengubahsuaian alamat AM5 ～AM0. Apabila peranti diharapkan, ia menerima maklumat alamat pada garis alamat dan garis pengubahsuaian alamat, dan membandingkannya dengan alamat logik LA7 ～LA0 ditetapkan oleh tukar alamat perkakasan pada modul ini, jika nilai logik pada AM5 ～AM0 adalah 29H atau 2DH (Kerana ia adalah peranti A16/D16), apabila garis alamat A15 dan A14 adalah kedua-dua 1, Dan nilai logik pada A13 ～A06 sama dengan alamat logik modul, peranti adalah strobe alamat (CADDR* adalah benar). Kemudian keputusan dihantar ke aras seterusnya kawalan penyahkodan, dan daftar modul dalam ruang alamat 16-bit dipilih dengan penyahkodan alamat A01 ～A05.

1.3 Mesin keadaan balas penghantaran data

Bus pemindahan data adalah kumpulan bas pemindahan data selari dengan kelajuan tinggi, dan adalah komponen utama pertukaran maklumat sistem VMEbus. Garis isyarat bas penghantaran data boleh dibahagi ke tiga kumpulan: garis alamat, garis data, dan garis kawalan.

Ralat bahagian ini mengadopsi kaedah reka input teks MAX+PLUS2. Kerana masa yang rumit bagi DTACK*, bahasa AHDL digunakan untuk merancang dan menyadari melalui mesin negara.

Modul fungsi ini mengkonfigur isyarat kawalan dalam bas terbang belakang VXI, dan menyediakan isyarat masa dan kawalan untuk siklus penghantaran data piawai (menjana penghantaran data membolehkan isyarat DBEN*, isyarat balas DTACK* yang diperlukan oleh bas untuk menyelesaikan penghantaran data, dll.). Semasa penghantaran data, - pengawal sistem pertama alamat modul dan tetapkan garis strob alamat yang sepadan AS*, garis strob data DS0*, DS1*, dan garis isyarat WRITE* yang mengawal arah penghantaran data menjadi Aras yang sah. Apabila modul mengesan bahawa alamat sepadan dan garis kawalan adalah sah, memandu DTACK* ke aras rendah untuk mengesahkan kepada pengendali bas bahawa data telah ditempatkan pada bas data (siklus baca) atau data telah berjaya diterima (siklus tulis).

1.4 Daftar konfigurasi

Setiap peranti bas VXI mempunyai set "daftar konfigurasi". Pemegang utama sistem mendapatkan beberapa maklumat konfigurasi as as peranti bas VXI dengan membaca kandungan daftar ini, seperti jenis peranti, model, pembuat, ruang alamat (A16, A24)., A32) dan ruang penyimpanan yang diperlukan, dll.

Daftar konfigurasi asas peranti bas VXI termasuk: daftar pengenalan, daftar jenis peranti, daftar status, dan daftar kawalan.

Rancangan bahagian sirkuit ini mengadopsi kaedah rancangan skematik MAX+PLUS2, menggunakan cip 74541 dan modul fungsi yang diciptakannya.

ID, DT, dan senarai ST adalah semua senarai baca-sahaja, dan senarai kawalan adalah senarai tulis-sahaja. Dalam rancangan ini, bas VXI terutama digunakan untuk mengawal sambungan dan matian batch penyukar ini, sehingga selama anda menulis data ke register saluran, anda boleh mengawal keadaan penyelupan atau putus sambungan penyukar relay, dan tanya status penyeluang juga dibaca dari register saluran Data adalah baik-baik saja. Menurut keperluan desain modul, tulis kandungan yang sesuai dalam bit data yang sesuai, supaya mengawal secara efektif switch frekuensi radio modul fungsi.

2 Design papan sirkuit fungsi PCB modul

Setiap peranti bas VXI mempunyai set "daftar konfigurasi". Pemegang utama sistem mendapatkan beberapa maklumat konfigurasi as as peranti bas VXI dengan membaca kandungan daftar ini, seperti jenis peranti, model, pembuat, ruang alamat (A16, A24)., A32) dan ruang penyimpanan yang diperlukan, dll.

Julat frekuensi sirkuit frekuensi radio sekitar 10kHz hingga 300GHz. Semasa frekuensi meningkat, litar frekuensi radio menunjukkan beberapa ciri yang berbeza dari litar frekuensi rendah dan litar DC. Oleh itu, apabila merancang papan PCB sirkuit frekuensi radio, perlu memberi perhatian istimewa kepada pengaruh isyarat frekuensi radio pada papan PCB. Sirkuit switch frekuensi radio dikawal oleh bas VXI. Untuk mengurangkan gangguan dalam rancangan, bahagian litar antaramuka bas dan litar fungsi switch frekuensi radio disambungkan dengan kabel rata. Keutamanya berikut memperkenalkan reka papan PCB bagi bahagian litar fungsi penyunting frekuensi radio.

2.1 Bentangan komponen

Kompatibiliti elektromagnetik (EMC) merujuk kepada kemampuan sistem elektronik untuk bekerja secara biasa sesuai dengan keperluan desain dalam persekitaran elektromagnetik tertentu. Untuk desain sirkuit frekuensi radio PCB, kompatibilitas elektromagnetik memerlukan setiap modul sirkuit tidak menghasilkan radiasi elektromagnetik sebanyak mungkin, dan mempunyai darjah tertentu kemampuan gangguan anti-elektromagnetik. Bentangan komponen secara langsung mempengaruhi gangguan dan kemampuan anti gangguan sirkuit sendiri. Ia juga secara langsung mempengaruhi prestasi sirkuit direka.

Prinsip umum bentangan: komponen patut diatur dalam arah yang sama sebanyak mungkin, dan tentera yang lemah boleh dikurangkan atau bahkan dihindari dengan memilih arah PCB memasuki sistem tentera; mesti ada jarak sekurang-kurangnya 0.5 mm diantara komponen untuk memenuhi keperluan tentera komponen Jika ruang papan PCB membenarkan, jarak komponen seharusnya sebanyak mungkin.

Bentangan komponen yang masuk akal juga merupakan prerekwiżit untuk kabel yang masuk akal, jadi ia patut dianggap secara keseluruhan. Dalam rancangan ini, relay digunakan untuk menukar isyarat frekuensi radio, jadi relay patut ditempatkan sebanyak mungkin kepada akhir input isyarat dan akhir output, untuk minimumkan panjang garis isyarat frekuensi radio, dan membuat bentangan yang masuk akal untuk langkah berikutnya. pertimbangkan.

Selain itu, litar switch frekuensi radio dikawal oleh bas VXI, dan pengaruh isyarat frekuensi radio pada isyarat kawalan bas VXI juga adalah isu yang mesti dianggap semasa bentangan.

2.2 Kawalan

Selepas bentangan komponen pada dasarnya selesai, kabel mesti dimulakan. Prinsip as as kawat adalah: Apabila ketepatan kumpulan membenarkan, cuba gunakan desain kawat ketepatan rendah, dan kawat isyarat adalah sebaik mungkin tebal, yang menyebabkan persamaan impedance.

Untuk sirkuit frekuensi radio, rancangan tidak masuk akal arah garis isyarat, lebar, dan jarak garis boleh menyebabkan gangguan salib antara garis penghantaran isyarat; Selain itu, bekalan kuasa sistem sendiri juga mempunyai gangguan bunyi, jadi pertimbangan yang meliputi mesti diambil bila merancang sirkuit frekuensi radio PCB. Kabel yang masuk akal.

Apabila kabel, semua jejak sepatutnya jauh dari sempadan papan PCB (kira-kira 2mm), supaya mengelakkan pecah kabel atau bahaya tersembunyi apabila papan PCB dibuat. Kabel kuasa seharusnya sebanyak mungkin untuk mengurangi perlawanan loop. Pada masa yang sama, membuat arah tali kuasa dan wayar tanah konsisten dengan arah penghantaran data untuk meningkatkan kemampuan anti-gangguan. Garis isyarat sepatutnya pendek yang mungkin dan bilangan vias sepatutnya dikurangkan sebanyak yang mungkin; kabel diantara komponen sepatutnya pendek yang mungkin untuk mengurangi parameter distribusi dan gangguan elektromagnetik bersama-sama; garis isyarat yang tidak serasi sepatutnya dijauhkan dari satu sama lain sebanyak yang mungkin, dan cuba untuk menghindari laluan selari, dan garis isyarat di sisi depan dan belakang sepatutnya bertentangan satu sama lain: apabila laluan, sudut sepatutnya 135 darjah, menghindari memutar sudut kanan.

Dalam rancangan di atas, papan PCB menggunakan papan empat lapisan. Untuk mengurangkan pengaruh isyarat frekuensi radio pada isyarat kawalan bas VXI, dua garis isyarat ditempatkan di tengah dua lapisan, dan garis isyarat frekuensi radio dilindungi dengan pendaratan melalui pita.

2.3 Kabel kuasa dan wayar tanah

Kabel dalam rancangan PCB sirkuit frekuensi radio perlu dicetak khususnya adalah kabel yang betul bagi garis kuasa dan garis tanah. Pilihan yang masuk akal untuk bekalan kuasa dan wayar tanah adalah jaminan penting untuk operasi yang boleh dipercayai instrumen. Banyak sumber gangguan di papan PCB sirkuit frekuensi radio dijana oleh bekalan kuasa dan wayar tanah, dan gangguan bunyi disebabkan oleh wayar tanah adalah yang terbesar. Menurut saiz semasa papan PCB, garis kuasa dan garis tanah patut dirancang sebagai tebal dan pendek yang mungkin untuk mengurangi perlawanan loop. Pada masa yang sama, membuat arah garis kuasa dan garis tanah konsisten dengan arah penghantaran data, yang membantu untuk meningkatkan kemampuan anti-bunyi. Apabila syarat membenarkan, cuba gunakan papan berbilang lapisan, papan empat lapisan 20 dB lebih rendah dari papan dua sisi, dan papan enam lapisan 10 dB lebih rendah dari papan empat lapisan.

Dalam papan PCB empat lapisan yang dirancang dalam artikel ini, lapisan atas dan bawah dirancang sebagai lapisan grounding. Dengan cara ini, tidak kira mana lapisan lapisan tengah adalah lapisan kuasa, hubungan fizikal antara lapisan kuasa dan lapisan tanah adalah dekat satu sama lain, membentuk kondensator pemisah besar, mengurangkan gangguan disebabkan oleh wayar tanah.

Kawasan besar tembaga digunakan untuk lapisan tanah. Penapis tembaga-kawasan besar kebanyakan mempunyai fungsi berikut:

(1) EMC. Untuk tanah besar atau tembaga bekalan tenaga, ia akan bermain peran perlindungan.

(2) Keperlukan proses PCB. Secara umum, untuk memastikan kesan elektroplating atau laminasi tidak deformasi, tembaga ditempatkan pada lapisan PCB dengan kurang kawat.

(3) Integriti isyarat diperlukan untuk menyediakan laluan kembali lengkap untuk isyarat digital frekuensi tinggi dan mengurangkan kawat rangkaian DC.

(4) Pencerahan panas, penutup tembaga diperlukan untuk pemasangan peranti istimewa, dll.

Kesimpulan 3

Sistem bas VXI adalah sistem bas instrumen modular yang benar-benar terbuka di dunia dan sesuai untuk pembuat berbilang. Ia adalah sistem bas instrumen terbaru di dunia. Keutamaan di atas memperkenalkan pembangunan modul tukar frekuensi radio berdasarkan bas VXI. Memperkenalkan rancangan antaramuka bas dan rancangan papan PCB bahagian litar fungsi modul tukar frekuensi radio. Switch frekuensi radio dikawal oleh bas VXI, yang meningkatkan fleksibiliti operasi Switch dan sesuai untuk digunakan.