PCB Блог - проектирование PCB функциональной схемы модуля радиочастотного переключателя

проектирование системыпанель PCB for the functional circuit of the radio frequency switch module,Развитие современных систем беспроводной связи, mobile communication, радиолокатор, satellite communication and other communication systems have higher requirements on the switching speed, мощность, and integration of the transceiver switch. поэтому, the bus technology is researched and developed to meet the military The bus module with special requirements is of great significance. мы будем использовать идеи виртуальных инструментов для реализации аппаратных схем в программном обеспечении. The radio frequency switch designed below can be directly controlled by the computer and can be easily integrated with the bus test system. применение компьютеров и микроэлектроники в области современных испытаний открывает широкие перспективы.

1. Design and implementation of VXI bus interface circuit

VXIbus is an extension of VMEbus in the field of instrumentation, and is a modular automatic instrument system operated by a computer. Он опирается на эффективную стандартизацию и внедряет модульный подход к программированию, generalization, взаимозаменяемость и интероперабельность прибора шины VXI. Its open architecture and PlugPlay mode fully meet the requirements of information products. Он обладает преимуществом быстрой передачи данных, compact structure, гибкое расположение, and good electromagnetic compatibility. поэтому, the system is very convenient to set up and use, его применение становится все более широким. она постепенно превратилась в интегрированную шину системы испытаний высокой производительности.

The VXI bus is a completely open modular instrument backplane bus specification suitable for various instrument manufacturers. устройство VXI шины разделено на: устройство на основе регистра, устройство на основе сообщений, and memory-based devices. The current proportion of register-based devices in applications (about 70%). The VXIbus register base interface circuit mainly includes four parts: bus buffer drive, схема декодирования, data transmission response state machine, набор регистров конфигурации и операций. In the four parts, Кроме того, буферный драйвер шины реализован с помощью кристалла 74ALS245, the rest are realized by FPGA. использовать модуль FLEX10K EPF10K10QC208 - 3 и модуль EPROM для магнитных сердечников EPC441P8, and the corresponding software MAX+PLUS2 is used for design and implementation.

1.1 Bus buffer driver

This part completes the buffer receiving or driving of the data line, адрес и контрольная линия в шине обратной платы VXI для выполнения требований нормативного сигнала VXI. For A16/устройство D16, Просто убедись, что обратная шина данных D00 ï155½ 1582D буфер драйвер. According to the requirements of the VXI bus specification, Эта часть осуществляется двумя 74LS245, which are strobed by DBEN* (produced by the data transmission response state machine).

1.2 Addressing and decoding circuit

Addressing lines include address lines A01 to A31, линия пропускания данных DS0 ** and DS1*, and long word line LWORD*. The control lines include the address strobe line AS* and the read/запись линии сигнала*. The design of this circuit adopts the schematic design method of MAX+PLUS2. проектирование с использованием существующих компонентов, using two 74688 and one 74138. Этот функциональный модуль декодирует строку адреса A15 15½ 15815A01 и строку модификации адреса AM5 15½ 158AM0. когда устройство адресуется, it receives the address information on the address line and the address modification line, и сравнить его с логическим адресом LA7 15½ 158LA0, установленным на коммутаторе аппаратных адресов в модуле. If the logical value on AM5～AM0 is 29H or 2DH (Because it is an A16/D16 device), если строка адреса A15 и A14 являются строками% 1, and the logic value on A13～A06 is equal to the logic address of the module, the device is addressed and strobed (CADDR* is true). Then the result is sent to the lower decoding control, для декодирования адреса A01 15½ A05 выберите 16 - битный регистр модуля в адресном пространстве.

1.3 Data transmission response state machine

The data transmission bus is a group of high-speed asynchronous parallel data transmission buses, Это основной компонент обмена информацией в системе VMEBus. The signal lines of the data transmission bus can be divided into three groups: addressing lines, линия данных, and control lines. The design of this part adopts MAX+PLUS2 text input design method. Due to the complicated timing of DTACK*, использовать язык AHDL для проектирования и реализации через состояние. This functional module configures the control signals in the VXI backplane bus, and provides timing and control signals for the standard data transmission cycle (generating the data transmission enable signal DBEN*, the response signal DTACK* required by the bus to complete the data transmission, сорт.). During data transmission, системный контроллер сначала проверяет модули и устанавливает соответствующие адресные линии*, data strobe lines DS0*, DS1*, and WRITE* signal lines that control the direction of data transmission to be valid Level. When the module detects that the address matches and the control lines are valid, drive DTACK* to low level to confirm to the bus controller that the data has been placed on the data bus (read cycle) or data has been successfully received (write cycle) ).

1.4 Configuration Register

Each VXI bus device has a set of "configuration registers". главный контроллер системы получает основную информацию о конфигурации устройства VXI шины, прочитав содержимое этих регистров, such as device type, макет, manufacturer, address space (A16, A24)., A32) and the required storage space, etc. регистр базовой конфигурации устройства VXI шины, device type registers, регистр состояний, and control registers. The design of this part of the circuit adopts the MAX+PLUS2 schematic design method, using the 74541 chip and the functional modules created by it. удостоверение личности, DT, регистр ST - это регистр только для чтения, and the control registers are write-only registers. в этом проекте, the VXI bus is mainly used to control the on and off of this batch of switches, Так что просто запиши данные в регистр канала, you can control the suction or disconnection state of the relay switch, и запросит состояние реле, и чтение данных из регистра канала будет нормальным. According to the design requirements of the module, внести соответствующее содержание в соответствующий бит данных, so as to effectively control the radio frequency switch of the functional module.

2. The design of the module function circuit board

Each VXI bus device has a set of "configuration registers". главный контроллер системы получает основную информацию о конфигурации устройства VXI шины, прочитав содержимое этих регистров, such as device type, макет, manufacturer, address space (A16, A24)., A32) and the required storage space, etc. диапазон частот радиочастотных схем составляет от 10khz до 300GHz. As the frequency increases, радиочастотные схемы обладают некоторыми свойствами, отличными от низкочастотных и прямоточных схем. Therefore, при проектировании платы радиочастот, special attention should be paid to the influence of the radio frequency signal on the board. канал радиочастотного переключателя управляется шиной VXI. In order to reduce interference in the design, шинный интерфейс часть цепи и функциональная схема радиочастотного переключателя через плоский кабель. The following mainly introduces the панель PCB проектирование функциональных схем радиочастотных переключателей.

2.1 Layout of components

Electromagnetic compatibility (EMC) refers to the ability of an electronic system to work normally in accordance with design requirements in a prescribed electromagnetic environment. For RF circuit проектирование PCB, электромагнитная совместимость требует, чтобы каждый модуль цепи не производил, насколько это возможно, электромагнитное излучение, and has a certain degree of anti-electromagnetic interference ability. компоновка элементов непосредственно влияет на способность самой цепи к помехам и помехоустойчивости. It also directly affects the performance of the designed circuit. общий принцип компоновки состоит в том, что сборка должна быть, насколько это возможно, расположена в одном и том же направлении, выбор направления вхождения PCB в сварную систему может уменьшить или даже избежать плохой сварки; Должно быть не менее 0.расстояние между сборками составляет 5 мм, чтобы удовлетворить требования к сварке компонентов, если панель PCB allows, расстояние между компонентами должно быть максимально широким. The reasonable layout of components is also a prerequisite for reasonable wiring, поэтому надо подумать. In this design, релейный канал для преобразования радиосигналов, Поэтому реле должно быть как можно ближе к входу и выходу сигнала, so as to minimize the length of the radio frequency signal line, сделать разумную проводку для следующего шага. consider. Кроме того, the radio frequency switch circuit is controlled by the VXI bus, влияние радиочастотных сигналов на управляющий сигнал шины VXI также является вопросом, который необходимо учитывать при компоновке.

2.2 Wiring

After the layout of the components is basically completed, the wiring must be started. основной принцип монтажа: когда допускается плотность сборки, try to use low-density wiring design, сигнальная линия должна быть как можно более толстой, which is conducive to impedance matching. радиочастотная схема, the unreasonable design of signal line direction, width, and line spacing may cause cross interference between signal transmission lines; in addition, Сама система питания также имеет шумовые помехи, so comprehensive consideration must be taken when designing the radio frequency circuit PCB. рациональная проводка. When wiring, все следы должны быть далеко от границы панель PCB (about 2mm), во избежание опасности отключения или отключения оборудования в процессе производства панель PCB. линия питания должна быть максимально широкой, чтобы уменьшить сопротивление контура. At the same time, согласовать направление линий электропитания и заземления с направлением передачи данных, повысить помехоустойчивость. сигнальная линия должна быть как можно короче, and the number of vias should be reduced as much as possible; the wiring between the components should be as short as possible to reduce the distribution parameters and mutual electromagnetic interference; for incompatible signal lines should be as far away as possible from each other, всячески избегать параллелизма, and the signal lines on the front and back sides should be perpendicular to each other: when wiring, угол поворота должен быть 135 градусов., avoid turning right angles. в вышеуказанном проекте, the панель PCB использовать четырёхслойную панель. In order to reduce the influence of the radio frequency signal on the VXI bus control signal, Две сигнальные линии расположены соответственно в двух промежуточных слоях, and the radio frequency signal line is shielded with a grounding via tape.

2.3 Power cord and ground wire

The wiring in the проектирование PCB специальная проводка радиолиний требует нужной частоты заземления. The reasonable choice of power supply and ground wire is an important guarantee for the reliable operation of the instrument. Многие источники помех на радиочастотной цепи PCB вырабатываются из источника питания и заземления, among which the noise interference caused by the ground wire. по размеру дома панель PCB current, конструкция линий электропитания и заземления должна быть максимально толстой и короткой, чтобы уменьшить сопротивление контура. At the same time, согласовать направление линии электропитания и заземления с направлением передачи данных, which helps to enhance the anti-noise ability. если позволяют условия, try to use multi-layer boards. четырехслойная пластина ниже чем двухсторонняя пластина 20dB, шестислойная пластина на 10 дБ. In the four-layer панель PCB Настоящий проект, both the top and bottom layers are designed as grounding layers. такой, no matter which layer of the middle layer is the power layer, физическая связь между слоем питания и наземным слоем очень тесно, forming a large decoupling capacitor, уменьшение помех от линии земли. A large area of copper is used for the grounding layer. Large-area copper paving mainly has the following functions:
(1) EMC. For a large area of ground or power supply copper, Это будет экранировать.
(2) PCB process requirements. В общем, in order to ensure the effect of electroplating or the lamination is not deformed, медные провода были уложены на слой PCB, а электропроводка была еще меньше..
(3) The signal integrity is required to provide a complete return path for high-frequency digital signals and reduce the wiring of the DC network.
(4) Heat dissipation, для монтажа специальных устройств требуется омеднение, etc.

3. Conclusion

The VXI bus system is a modular instrument bus system that is completely open worldwide and is suitable for multiple vendors. В настоящее время это самая популярная в мире система шины приборов. The above mainly introduces the development of radio frequency switch module based on VXI bus. представил дизайн интерфейса шины и дизайн интерфейса шины панель PCB for the functional circuit of the radio frequency switch module. радиочастотный переключатель управляется шиной VXI, which increases the flexibility of the switch operation and is convenient to use.