Технология PCB - проектирование радиочастотных схем PCB

Схема процесса проектирования компонентов

РЧ - схема PCB Внимание

С развитием коммуникационных технологий технология PCB портативных радиочастотных схем становится все более широко используемой, например: беспроводные пейджеры, мобильные телефоны, беспроводные PDA и т. Д. Показатели производительности PCB радиочастотных схем напрямую влияют на качество всего продукта. Одной из самых больших особенностей этих портативных продуктов является миниатюризация, которая означает, что плотность компонентов очень велика, что делает взаимные помехи между компонентами (включая SMD, SMC, голые чипы и т. Д.) очень заметными. печатные платы

Неправильная обработка сигналов электромагнитных помех может привести к неправильной работе всей системы цепи. Поэтому, как предотвратить и подавить электромагнитные помехи и улучшить электромагнитную совместимость, стало очень важной темой в проектировании PCB радиочастотных схем. Те же схемы, разные конструкции PCB, их показатели производительности будут сильно отличаться. В этом обсуждении, как максимизировать показатели производительности схемы при проектировании радиочастотных схем PCB для портативных продуктов с использованием программного обеспечения Protel99SE для удовлетворения требований электромагнитной совместимости.

Выбор панелей проектирования PCB для радиочастотных схем

Базовая плата печатной платы состоит из двух типов: органической и неорганической. Наиболее важными характеристиками подложки являются диэлектрическая константа Эпсилон r, коэффициент рассеяния (или диэлектрические потери) tan дельта, коэффициент теплового расширения CET и скорость всасывания влаги. Среди них Эпсилон r влияет на сопротивление цепи и скорость передачи сигнала. Для высокочастотных схем допуск диэлектрической константы является наиболее важным соображением, и следует выбрать подложку с меньшим допуском диэлектрической константы.

Процесс проектирования радиочастотных ПХБ

Поскольку программное обеспечение Protel99SE отличается от программного обеспечения Protel98 и других программ, мы начнем с краткого обсуждения процесса проектирования PCB с использованием программного обеспечения Protel99SE.

1. Поскольку Protel99SE использует режим управления базой данных проекта (project), который неясен в Windows 99, вы должны сначала создать файл базы данных для управления схемой проектирования и макетом PCB.

2. Конструкция схемы. Для достижения сетевого соединения используемые компоненты должны присутствовать в библиотеке компонентов в процессе принципиального проектирования, в противном случае необходимые компоненты должны быть изготовлены в SCHLIB и сохранены в файле библиотеки. Затем достаточно вызвать нужный элемент из библиотеки и подключить его в соответствии с разработанной схемой.

3. После завершения проектирования схемы может быть сформирована сетевая таблица для проектирования PCB.

4. Дизайн PCB.

А. Определение формы и размера PCB. Форма и размер PCB определяются в зависимости от расположения PCB в продукте, размера пространства, формы и взаимодействия с другими компонентами. Используйте команду Placetrack, чтобы нарисовать внешний вид PCB на уровне MECHANICALLAYER.

В. В соответствии с требованиями SMT на ПХБ создаются отверстия для определения местоположения, наблюдательные отверстия, опорные точки и т.д.

С. Производство запасных частей. Если необходимо использовать некоторые специальные детали, которые не существуют в хранилище запасных частей, эти детали должны быть изготовлены до макета. Процесс создания компонентов в Protel99SE относительно прост. В меню "Design" (Design) выберите команду "Makelibrary" (Manufacture) в окно производства компонентов, а затем выберите "NEWCOMPONENT" (новый компонент) в меню "Tool" (Инструменты) Команды проектирования компонентов. На этом этапе необходимо только нарисовать соответствующий сварочный диск в определенном месте с помощью команды PLACEPAD на слое TOPLAYER в соответствии с формой и размером фактического элемента и отредактировать его как требуемый сварочный диск (включая форму, размер, размер внутреннего диаметра и угол. Кроме того, следует отметить соответствующее название штыря сварного диска), Затем команда PLACETRACK рисует максимальную форму деталей в слое TOPOVERLAYER, получает названия деталей и хранит их в хранилище деталей.

D. После завершения изготовления компонентов производится компоновка и проводка. Эти два компонента подробно рассматриваются ниже.

Е. После завершения вышеуказанных процессов необходимо провести проверку. С одной стороны, это включает в себя проверку принципа схемы. С другой стороны, необходимо проверить соответствие и проблемы сборки друг друга. Принцип схемы может быть проверен вручную или автоматически сетью (сеть, сформированная на схеме, может быть сопоставлена с сетью, сформированной PCB).

F. После проверки правильности архивировать и выводить файлы. В Protel99SE файл должен храниться в указанном пути и файле с помощью команды « EXPORT» в опции « FILE» (команда « IMPORT» передает файл в Protel99SE). Примечание: после "Savecopyas..." c

Компоненты PCB

Поскольку SMT обычно использует сварку тепловым потоком инфракрасной печи для достижения сварки компонентов, компоновка элементов влияет на качество точки сварки, что, в свою очередь, влияет на производительность продукта. Для конструкции радиочастотных схем PCB электромагнитная совместимость требует, чтобы каждый модуль схемы, насколько это возможно, не производил электромагнитного излучения и обладал определенной способностью противостоять электромагнитным помехам. Поэтому компоновка компонентов также напрямую влияет на помехи и помехоустойчивость самой схемы. Это также напрямую связано с производительностью проектируемых схем.

Таким образом, конструкция PCB радиочастотных схем должна учитывать не только компоновку обычной конструкции PCB, но и то, как уменьшить взаимные помехи между частями радиочастотных схем и как уменьшить помехи самой схемы другим схемам и самой цепи. Антиинтерференционная способность. По опыту, эффективность радиочастотных схем зависит не только от показателей производительности самой радиочастотной платы, но и в значительной степени от взаимодействия с процессорной панелью. Поэтому разумная компоновка особенно важна при проектировании PCB.

Общие принципы компоновки: Элементы должны быть расположены, насколько это возможно, в одном и том же направлении, и плохое сваривание может быть уменьшено или предотвращено путем выбора направления PCB для входа в сварочную систему; Опыт показывает, что расстояние между элементами должно быть не менее 0,5 мм, чтобы соответствовать сварке элементов. Требуется, чтобы расстояние между элементами было как можно шире, если позволяет пространство пластины PCB. Для двухсторонних панелей одна сторона должна быть компонентом SMD и SMC, а другая - раздельным компонентом.

Следует обратить внимание на макет:

* Сначала определите расположение интерфейсных компонентов с другими PCB - панелями или системами на PCB - панелях. Вы должны обратить внимание на проблемы координации между компонентами интерфейса (например, направление компонентов и т.д.).

* Поскольку ручной продукт имеет небольшой объем, а расположение компонентов очень компактно, для более крупных компонентов необходимо отдавать приоритет соответствующим позициям и рассматривать возможность сотрудничества друг с другом.

* Тщательный анализ структуры схемы, разделение схемы на блоки (например, схемы усиления высокой частоты, схемы смешивания и схемы демодуляции и т.д.), разделение сильных и слабых электрических сигналов, насколько это возможно, цифровые сигнальные схемы и аналоговые сигнальные схемы, Схемы, выполняющие одну и ту же функцию, должны быть расположены в пределах определенного диапазона, насколько это возможно, чтобы уменьшить площадь сигнального кольца; Фильтровательная сеть каждой части схемы должна быть соединена поближе, что может не только уменьшить излучение, но и уменьшить вероятность помех. В соответствии с помехоустойчивостью цепи.

* Блочные схемы сгруппированы в зависимости от их чувствительности к электромагнитной совместимости при использовании. Для уязвимых к помехам компонентов схемы компоновка должна быть максимально возможной, чтобы избежать источника помех (например, помех ЦП на панели обработки данных).

Проектная проводка PCB радиочастотных цепей

После того, как компоновка компонентов будет в основном завершена, можно будет начать проводку. Основной принцип проводки: после того, как плотность сборки позволяет, старайтесь использовать конструкцию проводки низкой плотности, сигнальная проводка как можно толще, что способствует согласованию сопротивлений.

Для радиочастотных схем нерациональная конструкция направления, ширины и расстояния между линиями сигнала может привести к перекрестным помехам между линиями передачи сигнала; Кроме того, сам системный источник питания также имеет шумовые помехи, поэтому при проектировании радиочастотных схем PCB необходимо учитывать все аспекты, рациональную проводку.

При проводке все следы должны быть удалены от границы пластины PCB (около 2 мм), чтобы избежать отключения или скрытых опасностей при изготовлении пластины PCB. Линия электропитания должна быть как можно шире, чтобы уменьшить сопротивление кольца. В то же время, чтобы направление линии электропитания и наземной линии соответствовало направлению передачи данных, улучшить антиинтерференционную способность; Сигнальные линии должны быть как можно короче и минимизировать чрезмерное количество отверстий; Чем короче соединение между элементами, тем лучше, чтобы уменьшить параметры распределения и взаимные электромагнитные помехи; Для несовместимых сигнальных линий следует держаться вдали друг от друга и стараться избегать параллельной проводки, а сигнальные линии с обеих сторон должны быть перпендикулярны друг другу; При проводке сторона адреса, требующая угла, должна быть под углом 135 °, чтобы избежать поворота под прямым углом.

При проводке линия, непосредственно соединенная с сварным диском, не должна быть слишком широкой, линия следа должна быть как можно дальше от несвязанных частей, чтобы избежать короткого замыкания; Перфорация не должна быть нарисована на элементе и должна быть как можно дальше от несвязанных элементов, чтобы избежать таких производственных явлений, как ложная сварка, непрерывная сварка, короткое замыкание.

При проектировании PCB радиочастотных схем особенно важна правильная проводка силовых и наземных линий. Разумная конструкция является самым важным средством преодоления электромагнитных помех. Значительное количество источников помех на PCB генерируется источником питания и наземными линиями, из которых наибольшие шумовые помехи возникают из - за наземных линий.

Основной причиной, по которой наземные линии подвержены электромагнитным помехам, является сопротивление земной линии. Когда ток течет по земной линии, на ней создается напряжение, которое создает ток контура заземления и создает помехи контура земной линии. Когда несколько цепей разделяют участок заземления, образуется общая импедансная связь, которая создает так называемый шум заземления. Поэтому при проводке заземления PCB цепи RF должны выполняться следующие действия:

* Во - первых, схема разделена на несколько блоков. Радиочастотные схемы в основном можно разделить на высокочастотное усиление, смешивание, демодуляцию, местный генератор и другие части. Для каждого модуля схемы устанавливается общая опорная точка потенциала, то есть соответствующая заземленная линия для каждой схемы модуля. Это позволяет передавать сигналы между различными модулями цепи. Затем обобщается там, где PCB RF - схемы подключены к наземной линии, то есть в основной линии. Поскольку существует только одна точка отсчета, не существует связи с общим сопротивлением, поэтому нет проблемы взаимных помех.

* Цифровые и аналоговые зоны должны быть, насколько это возможно, отделены от земли, цифровые отделены от аналоговой земли и в конечном итоге подключены к источнику питания.

* Земельные линии в каждой части схемы также должны учитывать принцип одноточечного заземления, минимизировать площадь сигнального контура и быть как можно ближе к адресу соответствующей фильтрующей схемы.

* Когда пространство позволяет, лучше изолировать каждый модуль заземлением, чтобы предотвратить эффект связи сигналов между собой.

Ключом к проектированию PCB радиочастотных схем является то, как уменьшить радиационную емкость и улучшить антиинтерференционную способность. Разумная компоновка и проводка являются гарантией конструкции PCB радиочастотных схем. Метод, описанный в статье, способствует повышению надежности конструкции PCB радиочастотных схем, решению проблемы электромагнитных помех и достижению цели электромагнитной совместимости.