Thiết kế điện tử - Chất nền của bảng mạch in bao gồm hai loại

Với sự phát triển của công nghệ truyền thông, việc sử dụng công nghệ mạch RF không dây cầm tay ngày càng rộng rãi, chẳng hạn như: máy nhắn tin không dây, điện thoại di động, máy tính cầm tay không dây, v.v. Các chỉ số hiệu suất của mạch RF ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của toàn bộ sản phẩm. Một trong những tính năng lớn nhất của các sản phẩm cầm tay này là thu nhỏ, trong khi thu nhỏ có nghĩa là mật độ của các thành phần rất lớn, làm cho sự can thiệp lẫn nhau giữa các thành phần (bao gồm SMD, SMC, chip trần, v.v.) rất nổi bật. Xử lý tín hiệu nhiễu điện từ không đúng cách có thể khiến toàn bộ hệ thống mạch không hoạt động đúng. Do đó, làm thế nào để ngăn chặn và ức chế nhiễu điện từ, cải thiện khả năng tương thích điện từ, trở thành một chủ đề rất quan trọng trong thiết kế bảng in mạch RF. Cùng một mạch, cấu trúc thiết kế PCB khác nhau, các chỉ số hiệu suất của nó sẽ khác nhau rất nhiều. Trong cuộc thảo luận này, làm thế nào để tối đa hóa các chỉ số hiệu suất mạch để đáp ứng các yêu cầu tương thích điện từ khi sử dụng phần mềm Protel99 SE để thiết kế PCB mạch RF cho các sản phẩm cầm tay.

1 Lựa chọn tấm

Chất nền của bảng mạch in bao gồm hai loại: chất nền hữu cơ và chất nền vô cơ. Các tính năng quan trọng nhất của lớp lót là hằng số điện môi Isla µr, yếu tố tiêu tán (hoặc tổn thất điện môi) tan Isla´, hệ số giãn nở nhiệt CET và tỷ lệ hút ẩm. Trong đó, đảo ảnh hưởng đến trở kháng mạch và tốc độ truyền tín hiệu. Đối với mạch tần số cao, dung lượng hằng số điện môi là yếu tố quan trọng nhất cần xem xét và nên chọn lớp nền có dung sai hằng số điện môi nhỏ hơn.

2 Quy trình thiết kế PCB

Vì việc sử dụng phần mềm Protel99 SE khác với Protel 98 và các phần mềm khác, trước tiên chúng ta sẽ thảo luận ngắn gọn về quá trình thiết kế PCB bằng phần mềm Protel99.

1. Vì Protel99 SE sử dụng quản lý mẫu cơ sở dữ liệu dự án (dự án), nó ngầm được sử dụng trong Windows 99, trước tiên bạn nên tạo tệp cơ sở dữ liệu để quản lý cài đặt

Sơ đồ mạch và bố trí PCB của đồng hồ đo.

2. Thiết kế sơ đồ. Để thực hiện kết nối mạng, các thành phần được sử dụng phải tồn tại trong thư viện thành phần trong quá trình thiết kế nguyên tắc, nếu không, các thành phần cần thiết phải được tạo trong SCHLIB và lưu trữ trong các tệp thư viện. Sau đó, chỉ cần gọi các thành phần mong muốn từ thư viện thành phần và kết nối chúng theo sơ đồ mạch được thiết kế.

3. Một bảng lưới cho thiết kế PCB có thể được hình thành sau khi thiết kế sơ đồ hoàn thành.

4. Thiết kế PCB. a. Xác định hình dạng và kích thước PCB. Hình dạng và kích thước của PCB được xác định dựa trên vị trí của PCB được thiết kế trong sản phẩm, kích thước của không gian, hình dạng và phù hợp với các thành phần khác. Sử dụng lệnh PLACE TRACK để vẽ sự xuất hiện của PCB trên lớp Mechanical Layer. b. Làm lỗ định vị, lỗ ngắm, điểm tham chiếu, v.v. trên PCB theo yêu cầu của SMT. c. Sản xuất linh kiện. Nếu bạn cần sử dụng một số thành phần đặc biệt không tồn tại trong thư viện linh kiện, bạn cần phải tạo ra chúng trước khi bố trí. Quá trình sản xuất linh kiện trong Protel99 SE tương đối đơn giản. Sau khi chọn lệnh Make Library trong menu Design, bạn sẽ được đưa đến cửa sổ Component Manufacturing và chọn lệnh New Component trong menu Tools để thiết kế Meta Device. Tại thời điểm này, chỉ cần vẽ pad tương ứng ở một vị trí nhất định trên lớp TOP LAYER bằng cách sử dụng lệnh như pad PLACE và chỉnh sửa nó thành pad mong muốn (bao gồm hình dạng pad, kích thước, kích thước đường kính trong, v.v.) theo hình dạng và kích thước của phần tử thực tế, và các góc, v.v. cũng nên đánh dấu tên pin của pad tương ứng, sau đó sử dụng lệnh PLACE TRACK để vẽ hình dạng tối đa của phần tử trong lớp TOP OVERLAYER và lấy tên phần tử để lưu trong thư viện phần tử. d. Sau khi hoàn thành chế tác thành phần, tiến hành bố trí và định tuyến. Cả hai phần sẽ được thảo luận chi tiết dưới đây. e. Sau khi hoàn thành quá trình trên, phải tiến hành kiểm tra. Một mặt, nó bao gồm việc kiểm tra nguyên tắc mạch. Mặt khác, nó là cần thiết để kiểm tra các vấn đề phù hợp và lắp ráp với nhau. Nguyên tắc mạch có thể được kiểm tra bằng tay hoặc tự động thông qua mạng (mạng được hình thành bởi sơ đồ có thể được so sánh với mạng được hình thành bởi PCB). f. Sau khi kiểm tra lỗi, hãy lưu trữ và xuất tệp. Trong Protel99 SE, bạn phải sử dụng lệnh EXPORT trong tùy chọn FILE để lưu trữ tệp trong đường dẫn và tệp được chỉ định (lệnh IMPORT sẽ chuyển tệp sang Protel99 SE). Lưu ý: Sau khi thực hiện lệnh "SAVE COPY AS..." trong tùy chọn "FILE" trong Protel99 SE, tên tệp đã chọn không hiển thị trong Windows 98 và do đó không thể nhìn thấy tệp trong Explorer. Điều này không hoàn toàn giống với tính năng "Save as..." trong Protel 98.

3 Bố trí thành phần

Khi thiết kế mạch RF PCB, ngoài việc bố trí PCB được thiết kế thông thường, cần phải xem xét làm thế nào để giảm sự can thiệp lẫn nhau giữa các bộ phận của mạch RF, làm thế nào để giảm sự can thiệp của mạch chính nó vào các mạch khác, và điện trở của mạch chính nó. Khả năng gây nhiễu. Theo nguyên tắc chung, hiệu quả của mạch RF không chỉ phụ thuộc vào các chỉ số hiệu suất của chính bảng RF mà còn phụ thuộc rất nhiều vào sự tương tác với bảng xử lý CPU. Do đó, bố trí hợp lý đặc biệt quan trọng khi thiết kế PCB.

Chú ý đến layout:

* Đầu tiên xác định vị trí của các thành phần giao diện với các bảng PCB hoặc hệ thống khác trên bảng PCB. Bạn phải chú ý đến các vấn đề phối hợp giữa các thành phần giao diện (ví dụ: hướng của các thành phần, v.v.).

* Bởi vì sản phẩm cầm tay có kích thước nhỏ và sắp xếp các thành phần rất nhỏ gọn, đối với các thành phần lớn hơn, vị trí tương ứng phải được ưu tiên và vấn đề hợp tác lẫn nhau phải được xem xét.

* Phân tích cẩn thận cấu trúc mạch, chia mạch thành các khối (chẳng hạn như mạch khuếch đại tần số cao, mạch trộn và mạch giải điều chế, v.v.), tách tín hiệu điện mạnh và yếu càng nhiều càng tốt, tách mạch tín hiệu kỹ thuật số khỏi mạch tín hiệu tương tự, mạch hoàn thành chức năng tương tự nên được sắp xếp trong một phạm vi nhất định càng tốt để giảm diện tích vòng lặp tín hiệu; Mạng lọc của các bộ phận khác nhau của mạch phải được kết nối gần nhau để không chỉ giảm bức xạ mà còn giảm xác suất nhiễu. Theo khả năng chống nhiễu của mạch.

* Nhóm các mạch đơn vị theo độ nhạy tương thích điện từ khác nhau trong việc sử dụng. Đối với các thành phần dễ bị nhiễu trong mạch, các nguồn nhiễu (chẳng hạn như nhiễu từ CPU trên bảng xử lý dữ liệu, v.v.) nên được tránh càng nhiều càng tốt khi bố trí.

4 Dây điện

Sau khi bố trí của các thành phần về cơ bản đã hoàn thành, hệ thống dây có thể bắt đầu. Nguyên tắc cơ bản của hệ thống dây là: sau khi mật độ lắp ráp cho phép, cố gắng áp dụng thiết kế hệ thống dây mật độ thấp, hệ thống dây tín hiệu càng dày càng tốt, có lợi cho việc kết hợp trở kháng.

Đối với mạch RF, thiết kế không hợp lý của hướng, chiều rộng và khoảng cách đường tín hiệu có thể gây nhiễu chéo giữa các đường truyền tín hiệu tín hiệu; Ngoài ra, bản thân nguồn điện của hệ thống cũng có nhiễu tiếng ồn, vì vậy khi thiết kế mạch RF PCB phải được xem xét tích hợp, định tuyến hợp lý.

Khi định tuyến, tất cả các dấu vết phải cách xa ranh giới của bảng PCB (khoảng 2mm) để tránh đứt dây hoặc có nguy cơ tiềm ẩn khi bảng PCB được sản xuất. Dây nguồn phải càng rộng càng tốt để giảm điện trở vòng lặp. Đồng thời, hướng của dây nguồn và dây mặt đất phải phù hợp với hướng truyền dữ liệu để cải thiện khả năng chống nhiễu; Số lượng lỗ; Dây điện giữa các yếu tố càng ngắn càng tốt để giảm các thông số phân phối và nhiễu điện từ lẫn nhau; Đối với các đường tín hiệu không tương thích, chúng nên được giữ cách xa nhau và cố gắng tránh các đường dây song song, và các đường tín hiệu ở cả hai bên phải vuông góc với nhau; Khi định tuyến, cần phải có một góc địa chỉ ở góc 135 ° để tránh rẽ góc phải.

Lý do chính khiến dây mặt đất dễ hình thành nhiễu điện từ là trở kháng của dây mặt đất. Khi dòng điện chạy qua dây nối đất, điện áp sẽ được tạo ra trên dây nối đất, tạo ra dòng điện vòng nối đất và tạo ra nhiễu mạch của dây nối đất. Khi nhiều mạch chia sẻ một phần đất, một khớp nối trở kháng chung được hình thành, tạo ra cái gọi là tiếng ồn mặt đất.

5 Kết luận

Chìa khóa cho thiết kế mạch RF PCB là làm thế nào để giảm công suất bức xạ và cải thiện khả năng chống nhiễu. Bố trí hợp lý và định tuyến là sự đảm bảo cho thiết kế mạch RF PCB. Phương pháp được mô tả trong bài viết này có lợi cho việc cải thiện độ tin cậy của thiết kế PCB mạch RF, giải quyết các vấn đề nhiễu điện từ, do đó đạt được mục đích tương thích điện từ.