PCB部落格 - 手機射頻PCB板佈局和佈線經驗總結

Radio frequency (RF)印刷的 巡迴公猪配電系統 由於理論上的不確定性，設計通常被描述為“黑色藝術”, 但這種觀點只是部分正確, 射頻有很多指導原則 circuit 野豬d可以也不應該遵循的設計被忽視的規則. 然而, 當涉及到實際設計時, 真正的訣竅是，當由於各種設計約束而無法準確實施這些準則和法律時，如何折衷這些準則和法律. 當然, 有許多重要的射頻設計主題值得討論, 包括阻抗和阻抗匹配, 絕緣層資料和層壓板, 波長和駐波, 囙此，這些對行动电话的EMC和EMI有很大的影響. The conditions that must be met when designing an RF layout are summarized:

1. Isolate 這個 high-power RF amplifier (HPA) 和 low-noise amplifier (LNA) as much as possible. 簡單地說, 使高功率射頻發射器電路遠離低功率射頻接收器電路. 手機有很多功能和組件, 但是 PCB板 空間很小, 並考慮到佈線設計過程的局限性, 所有這些都需要相對較高的設計技能. 此時, 可能需要設計四到六層 PCB 板, 讓它們交替工作，而不是同時工作. High power circuits may also sometimes include RF buffers and voltage controlled oscillators (VCOs). 確保在沒有過孔的PCB上的高功率區域中至少有一個完整接地. 當然, 更多的銅, 更好. 敏感類比信號應盡可能遠離高速數位和射頻訊號.

2. 設計分區可以分為物理分區和電力分區. 物理分區主要涉及組件放置等問題, 方向, 和遮罩； 電力分區可以繼續分解為配電分區, 射頻軌跡, 敏感電路和訊號, 和接地.
2.1我們討論物理分區. 元件放置是實現射頻設計的關鍵. 一種有效的科技是首先固定位於射頻路徑上的組件，並調整其方向以最小化射頻路徑的長度, 使輸入遠離輸出, 並盡可能地分離部件. 功率電路和低功率電路. An effective board stacking method is to arrange the main ground plane (main ground) 上 second layer below the surface layer, 盡可能多地在表面層上鋪設射頻線. 减小射頻路徑上的通孔尺寸不僅會降低路徑電感, 但也减少了主接地上的鬼焊點，並减少了射頻能量洩漏到堆棧內其他區域的機會. 在物理空間中, 像多級放大器這樣的線性電路通常足以將多個射頻區相互隔離, 但是雙工器, 混合器, 中頻放大器/混頻器總是有多個射頻/如果訊號相互干擾, 囙此，必須小心將這種影響降至最低.

2.2射頻和中頻記錄道應盡可能交叉, 它們之間應盡可能地隔開一個地面. 正確的射頻路徑對整個PCB的效能非常重要, 這就是為什麼在手機PCB設計中，元件放置通常會佔用大部分時間. 在手機設計中 PCB板, 低雜訊放大器電路通常可以放置在 PCB板, 高功率放大器可以放在另一側, 它們最終通過雙工器連接到同一側的射頻端和基帶處理. 在設備的天線上. 需要一些技巧來確保直通過孔不會將射頻能量從電路板的一側轉移到另一側, 一種常見的科技是在兩側使用盲孔. 通過將直通過孔佈置在PCB兩側不受射頻干擾的區域，可以將直通過孔的有害影響降至最低. 有時無法確保多個電路塊之間的充分隔離, 在這種情況下，必須考慮使用金屬遮罩來遮罩射頻區域中的射頻能量. 金屬遮罩層必須焊接到地面上，並且必須與部件隔離. 適當的距離, 囙此佔用了寶貴的資源 PCB板 s帕ce. 盡可能確保遮罩罩的完整性非常重要. 進入金屬遮罩蓋的數位信號線應盡可能深入內層, and the PCB板 佈線層下方是接地層. 射頻訊號線可以從金屬遮罩底部的小間隙和接地間隙的佈線層中引出, 但應盡可能多地分佈在缺口周圍, 不同層上的接地可以通過多個通孔連接在一起 .

2.3適當有效的晶片電源去耦也非常重要. 許多集成線性線路的射頻晶片對電源雜訊非常敏感, 通常每個晶片最多需要四個電容器和一個隔離電感，以確保過濾掉所有電源雜訊. 集成電路或放大器通常具有開漏輸出, 囙此，需要一個上拉電感器來提供高阻抗射頻負載和低阻抗直流電源. 同樣的原理也適用於此電感器側的電源去耦. 一些晶片需要多個電源才能工作, 囙此，您可能需要兩到3組電容器和電感器來分別將其解耦, 電感器很少並聯在一起, 因為這將產生一個空心變壓器，並誘導相互干擾訊號, 囙此，它們之間的距離至少應該是其中一個設備的高度, 或者它們應該成直角佈置，以减少它們的互感.

2.4電分區的原則通常與物理分區相同, 但還有一些其他因素. 手機的某些部分在不同的電壓下工作，並由軟件控制以延長電池壽命. 這意味著電話nee配電系統 在多個電源上運行, 這會給隔離帶來更多問題. 電源通常從連接器引入，在通過一組開關或電壓調節器分配之前，會立即解耦以過濾掉電路板外部的任何譟音. 手機PCB上的大多數電路都有相當小的直流電流, 所以軌跡寬度通常不是問題, 然而, 必須為高功率放大器的電源運行盡可能寬的單獨高電流軌跡，以最小化傳輸電壓降. 避免過多電流損耗, 需要多個過孔將電流從一層傳遞到另一層. 另外, 如果高功率放大器在其電源引脚處未充分解耦, 高功率雜訊會全面輻射並導致各種問題. 高功率放大器的接地至關重要，通常需要金屬遮罩. 在大多數情况下, 確保射頻輸出遠離射頻輸入也是至關重要的. 這也適用於放大器, 緩衝器和篩檢程式. 在最壞的情况下, 如果放大器和緩衝器的輸出以適當的相位和幅度迴響到其輸入，則它們有可能自振盪. 無論如何, 它們將在任何溫度和電壓條件下穩定工作. 事實上, 它們可能變得不穩定，並向射頻訊號中添加雜訊和互調訊號. 如果射頻訊號線必須從濾波器輸入回環到輸出, 這會嚴重損壞濾波器的帶通特性. 為了在輸入和輸出之間獲得良好的隔離, 第一, 篩檢程式周圍必須接地, 其次, 接地應放置在篩檢程式的下部區域，並連接到篩檢程式周圍的主接地. 將需要穿過濾波器的訊號線盡可能遠離濾波器引脚也是一個好主意. 而且, 小心電路板上的任何地方接地, 或者引入耦合通道. 有時可以選擇單端或平衡射頻訊號線, 關於交叉干擾和EMC的原則相同/EMI在此應用. 如果正確佈線，平衡射頻訊號線可以减少雜訊和交叉干擾, 但它們的阻抗通常很高, 並且應保持合理的線寬，以獲得與源匹配的阻抗, 查出, 和負載. 實際接線可能會有一些困難. 緩衝器可以用來提高隔離度，因為它可以將同一訊號分成兩部分，並用它來驅動不同的電路, 尤其是當LO可能需要一個緩衝器來驅動多個混合器時. 當混頻器在射頻頻率下達到共模隔離時, 它不能正常工作. 緩衝器能够很好地隔離不同頻率下的阻抗變化，從而使電路不會相互干擾. 緩衝區對設計有很大幫助, 它們可以放在nee電路的正後方配電系統 待驅動, 囙此，高功率輸出軌跡非常短, 因為緩衝器的輸入信號電平相對較低, 囙此，它們不容易受到板上其他電路的影響. 引起干擾的電路. Voltage Controlled Oscillators (VCOs) convert changing voltages to changing frequencies, 用於高速通道切換的功能, 但它們也將控制電壓上的少量雜訊轉換為微小的頻率變化, 給射頻訊號新增了雜訊.

2.5.確保譟音不會新增, 必須考慮以下幾個方面：第一, 控制線的預期頻寬範圍為直流至2MHz, 而且幾乎不可能通過濾波來消除這種寬帶雜訊； 第二, 壓控振盪器控制線路通常是控制頻率的迴響回路的一部分, 它有可能在許多地方引入譟音, 囙此，壓控振盪器控制線路必須小心處理. 確保射頻記錄道下方的接地牢固，所有組件均牢固連接到主接地，並與可能引入雜訊的其他記錄道隔離. 此外, 確保壓控振盪器的電源充分解耦, 由於壓控振盪器的射頻輸出配電系統 成為一個相對較高的水准, 壓控振盪器輸出信號很容易干擾其他電路, 囙此，必須特別注意壓控振盪器. 事實上, 壓控振盪器通常放置在射頻區域的末端, 有時它需要一個金屬遮罩. The resonant circuit (one for the transmitter and the other for the receiver) is related to the VCO, 但也有自己的特點. 簡單地說, 諧振電路是一種帶有電容二極體的並聯諧振電路，有助於設定壓控振盪器的工作頻率，並將語音或數據調製到射頻訊號上. 所有壓控振盪器設計原則同樣適用於諧振電路. 諧振電路由於其相當多的元件，通常對雜訊非常敏感, 廣泛分佈於董事會, 並且通常在非常高的射頻頻率下工作. 訊號通常排列在晶片的相鄰引脚上, 但這些訊號引脚需要與相對較大的電感器和電容器一起工作, 這反過來需要將這些電感器和電容器緊密地放置在一起，並連接回雜訊敏感控制回路. 要做到這一點並不容易. The automatic gain control (AGC) amplifier is also a problem-prone place, 發射和接收電路中都將有一個AGC放大器. AGC放大器通常能有效濾除雜訊, 但由於行动电话處理傳輸和接收信號強度快速變化的能力, AGC電路需要有相當寬的頻寬, 這使得在一些關鍵電路雜訊上引入AGC放大器變得容易. 在設計AGC線路時，必須遵循良好的類比電路設計科技, 這與非常短的運算放大器輸入引脚和非常短的迴響路徑有關, 兩者都必須遠離射頻, 如果, 或高速數位信號軌跡. 而且, 良好接地至關重要, 晶片的電源必須很好地解耦. 如果必須在輸入或輸出端運行長導線, 在輸出端, 通常具有更低的阻抗，不易產生感應雜訊. 通常信號電平越高, 越容易將雜訊引入其他電路. 在所有PCB設計中, 一般原則是儘量使數位電路遠離類比電路, 它也適用於射頻PCB設計. 公共類比接地通常與用於遮罩和分離訊號線的接地一樣重要, 那麼仔細的計畫, 深思熟慮的組件放置, and thorough placement* estimation are all important in the early stages of design. 同樣地, 射頻線路應遠離類比線路和一些非常關鍵的數位信號. 所有射頻軌跡, pa配電系統 組件應盡可能地填充接地銅, 並盡可能地連接到主接地. 如果射頻軌跡必須通過訊號線, 嘗試沿著它們之間的射頻跡線佈線連接到主接地的接地層. 如不可能, 確保它們交叉，以最小化電容耦合, 以及每個射頻軌跡周圍盡可能多的接地, 並將其連接到主接地. 而且, 减少平行射頻軌跡之間的距離可以减少電感耦合. 直接放置在表層下方的實心整體接地層, 隔離效應, 雖然設計得有點仔細，但其他做法也很有效. 在 PCB板, 鋪設盡可能多的地面配電系統 並將其連接到主接地. 將記錄道盡可能靠近放置，以新增pa的數量配電系統 關於內部訊號和配電層, 並調整軌跡，以便您可以將接地連接過孔路由到隔離pa配電系統 在表面上. 自由地配電系統 應避免在PCB的各個層上，因為它們可能像小天線一樣拾取或注入雜訊. 在大多數情况下, 如果無法將其連接到主接地, 然後移除它們.

3. 在設計手機PCB boar時配電系統, great attention should be paid to the following aspects
3.1 Handling of 電源 and ground wire
Even if the wiring in the entire PCB板 完成得很好, 由於對電源和地線的考慮不够周到而造成的干擾將降低產品的效能, 有時甚至影響產品的成功率. 因此, 應認真對待電源線和地線的接線, 並且應儘量減少電源線和地線產生的雜訊干擾，以確保產品品質. 對於每一位從事電子產品設計的工程師, 瞭解地線和電源線之間產生譟音的原因, and now only the reduced noise suppression is expressed:
(1) It is well known to add decoupling capacitors between power and ground.
(2) Try to widen 寬度 power and ground 電線. 地線比電源線寬. 0.050.07毫米, 電源線為1.22.5毫米. 對於 PCB板 數位電路的, 可以使用較寬的接地線形成回路, 那就是, a ground net can be used (the ground of the analog circuit cannot be used in this way).
(3) Use a large-area copper layer as a ground wire, 並將未使用的位置連接到 印刷的 板接地作為地線. 或製作多層板, power supply, 地線各占一層.

3.2 Common ground processing of digital circuits and analog circuits
Nowadays, 許多PCB野豬配電系統 are no longer a single function circuit (digital or analog circuit), 但它們是由數位電路和類比電路混合組成的. 因此, 接線時，有必要考慮它們之間的相互干擾, 尤其是地線上的雜訊干擾. 數位電路的頻率很高, 並且類比電路的靈敏度很强. 對於訊號線, 高頻訊號線應盡可能遠離敏感的類比電路設備. 對於地線, 整體 PCB板 只有一個到外部世界的節點. 因此, 數位和類比公共接地問題必須在 PCB板, 數位地和類比地實際上是在板內分開的, 它們之間沒有聯系, 僅在 PCB板 and the outside world (such as plugs). Wait). 數位接地對類比接地有點短路, 請注意，只有一個連接點. 也有不同的群體配電系統 on the PCB板, 由系統設計决定.

3.3 Signal 線s are routed on the electrical (ground) layer
In the wiring of multi-layer 印刷的 boar配電系統, 由於訊號線層中剩下的線不多, 添加更多層將導致浪費，並新增生產工作量, 成本也會相應新增. 為了解决這個衝突, we can consider wiring on the electrical (ground) layer. 應首先考慮電源平面, 然後是地平面. 因為地層的完整性得到了保護.

3.4 Handling of connecting legs in large area conductors
In large-area grounding (electrical), 常用部件的支腿連接到它們上, 以及連接腿nee的處理配電系統 綜合考慮. 部件的焊接和裝配存在一些隱患, 例如：1. 焊接需要大功率加熱器. 2. 很容易產生虛擬焊點. 因此, 考慮電力效能和過程nee配電系統, 十字形pa配電系統 是製造的, 這被稱為熱遮罩配電系統, 通常稱為熱功率放大器配電系統. 性愛大大减少. The electrical (ground) leg of a multilayer board is treated the same way.

3.5 The role of network system in wiring
In many CAD systems, 接線由網路系統决定. 如果網格過密, 雖然通道數量新增了, 步長太小, 影像欄位中的數據量過大, 對設備的存儲空間要求更高, 也會影響電腦電子產品的計算速度. 影響很大. 有些過孔無效, 比如pa佔用的那些配電系統 或被安裝孔和固定孔佔用. gri太稀疏配電系統 通路太少對分銷率有很大影響. 因此, 必須有一個密度合理的電網系統來支持佈線. 標準組件支腿之間的距離為0.1英寸 (2.54mm), 囙此，電網系統的基礎通常設定為0.1 inches (2.54 mm) or less than an integral multiple of 0.1 inches, 例如：0.05英寸, 0.025英寸, 0.02英寸等.

4. 技巧和方法配電系統 對於高頻 PCB板 design are as follows:
4.1 Use a 45° angle for the corners of the transmission line to reduce return loss
4.2高性能絕緣 巡迴公猪配電系統 應採用嚴格受水准控制的絕緣常數. 這種方法有助於有效管理電磁場配電系統 絕緣材料和相鄰接線之間.
4.3有必要改進 PCB板 高精度蝕刻設計規範. 考慮指定總誤差為++/- 0.線寬0007英寸, 管理導線形狀的咬邊和橫截面, 並規定佈線側壁電鍍條件. Overall management of wiring (conductor) geometry and coating surface is important to address skin effect issues associated with microwave frequencies and to achieve these specifications.
4.4突出的lea上有抽頭電感配電系統, 囙此，避免使用含鉛部件. 用於高頻環境, 使用表面安裝組件.
4.5用於訊號過孔, avoid using the via processing (pth) process on sensitive boar配電系統, 因為這一過程將導致過孔處的引線電感.
4.6提供豐富的地平面. 模制過孔用於連接這些接地層，以防止3D電磁場的影響配電系統 在董事會上.
4.7選擇化學鍍鎳或浸沒鍍金工藝, 不要使用HASL方法進行電鍍. This plated surface provides better skin effect for high frequency currents (Figure 2). 此外, 這種高可焊性塗層需要更少的lea配電系統, 幫助减少環境污染.
4.8阻焊膜防止錫膏流動. 然而, 由於厚度的不確定性和未知的絕緣特性，用阻焊資料覆蓋整個電路板表面將導致微帶設計中電磁能量的巨大變化. 阻焊板通常用作阻焊板. 電磁場. 在這種情況下, 我們管理微帶和同軸電纜之間的過渡. 同軸電纜中, 地平面交織成一個環形，且間距均勻. 在微帶中, 地平面位於活動線下方. 這引入了一些需要理解的邊緣效應, 在設計時預測並考慮. 當然, 這種不匹配也會導致回報損失, 必須减少雜訊和訊號干擾.

5. Electromagnetic Compatibility Design
Electromagnetic compatibility refers to the ability of electronic equipment to work harmoniously and effectively in various electromagnetic environments. 電磁相容性設計的目的是使電子設備能够抑制各種外部干擾, 使電子設備能够在特定的電磁環境中正常工作, 同時减少電子設備本身對其他電子設備的電磁干擾.

5.1 Choose a reasonable wire width
Since the impulse interference produced by the transient current on the 印刷的 導線主要是由 印刷的 電線, 電容器的電感 印刷的 應儘量減少電線. 電容器的電感 印刷的 導線與長度成正比，與寬度成反比, 囙此，短而精確的導線有利於抑制干擾. 時鐘軌跡, row驅動器或匯流排驅動器的訊號線通常攜帶較大的瞬態電流，軌跡應盡可能短. 對於離散元件電路, 當寬度 印刷的 導線約為1.5毫米, 完全滿足要求； 對於集成電路, the width of the 印刷的 可以在0之間選擇導線.2和1.0毫米.

5.2 Adopt the correct wiring strategy
The use of equal wiring can reduce the wire inductance, 但導線之間的互感和分佈電容新增. 如果佈局允許, 使用網格狀網格佈線結構. 交叉孔由金屬化孔連接.

5.3為了抑制 印刷的 board, 設計接線時, 儘量避免長距離等距離佈線, 儘量保持導線之間的距離, 保留訊號線, 儘量避免地線和電源線交叉. . 在一些對干擾非常敏感的訊號線之間設定接地軌跡可以有效抑制串擾.

5.4為了避免高頻訊號通過 印刷的 電線, 接線時還應注意以下幾點 印刷的 巡迴公猪d:
(1) Minimize the discontinuity of 印刷的 wires, 例如, 導線的寬度不應突然改變, 導線的轉角應大於90度, 禁止環形路由.
(2) The lead of the clock signal is prone to electromagnetic radiation interference. 接線應靠近接地回路, 駕駛員應靠近連接器.
(3) The bus driver should be close to the bus it wants to drive. 對於那些lea配電系統 這就留下了 印刷的 巡迴公猪d, 駕駛員應該就在接頭旁邊.
(4) The wiring of the data bus should sandwich a signal ground wire between every two signal wires. 地面回路位於不重要地址lea的旁邊配電系統, 因為後者通常攜帶高頻電流.
(5) When arranging high-speed, 上的中速和低速邏輯電路 印刷的 board, 設備的佈置應如圖1所示.

5.5 Suppress reflection interference
In order to suppress the reflection interference that appears at the end of the 印刷的 line, 特殊nee除外配電系統, 長度 印刷的 線路應盡可能縮短，並應使用慢速電路. 如有必要, 可以添加端子匹配, 那就是, 具有相同電阻值的匹配電阻器被添加在傳輸線到地面和電源端的一端. 根據經驗, 對於通常更快的TTL電路, 當發生故障時，應採取終端匹配措施 印刷的 線路長度超過10cm. 匹配電阻器的電阻值應根據集成電路的輸出驅動電流和漏電流值確定.

5.6使用差分訊號線佈線策略 巡迴公猪d design process
有差別的 signal pairs that are routed very close to each other are also tightly coupled to each other. 這種相互耦合减少了電磁干擾發射. Usually (with some exceptions) differential signals are also high-speed signals, 所以高速設計規則通常適用. 這對於差分訊號的佈線尤其如此, 尤其是在為輸電線路設計訊號線時. 這意味著我們必須非常仔細地設計訊號線的佈線，以確保訊號線的特性阻抗在整個訊號線中是連續且恒定的. 在差分對的佈局和佈線過程中, 我們希望這兩個 PCB板 差分對中的線完全相同. 這意味著, 在實踐中, 應盡一切努力確保差分對中的PCB軌跡具有完全相同的阻抗，並且軌跡具有相同的長度. Differential PCB板 記錄道通常成對佈線, 它們之間的距離在配對方向的任何地方都保持不變. 典型的, the PCB板 差分對的佈局總是盡可能接近.