Thông tin PCB - Bảng điều khiển bảng mạch PCB khuyến khích giảm sự kết nối tín hiệu trong thời gian thiết kế RF

Tần số vô tuyến (RF) bảng mạch PCB Thiết kế thường được mô tả như một "nghệ thuật đen" do sự mơ hồ lý thuyết của nó, nhưng quan điểm này chỉ hoàn toàn đúng, và có rất nhiều hướng dẫn về thiết kế bảng mạch RF mà có thể và không nên được theo và một quy tắc bị bỏ quên.. Tuy, khi nó liên quan đến thiết kế thật sự, Điểm mấu chốt chính là làm thế nào để thỏa hiệp những hướng dẫn và luật pháp này khi chúng không thể thực hiện chính xác vì các giới hạn thiết kế khác nhau.. Tất nhiên rồi, có rất nhiều chủ đề thiết kế RF đáng được thảo luận., kể cả trở ngại và trở ngại khớp, chất cách ly và các van xin, và bước sóng và sóng đứng, nhưng bài báo này sẽ tập trung vào các vấn đề khác nhau liên quan đến thiết kế partition board RF. Bản thiết kế điện thoại di động ngày nay hòa nhập mọi thứ theo nhiều cách, có hại cho thiết kế bảng RF. Ngành công nghiệp bây giờ rất cạnh tranh, và mọi người đang tìm cách hoà nhập nhiều chức năng với kích thước và chi phí. Analog, kĩ thuật, và tất cả các mạch RF đều được nén chặt cùng với rất ít không gian để chia ra các vùng vấn đề riêng., và số lượng lớp bị giảm do tính to án. Thật tuyệt vời khi một con chip đa năng có thể hòa nhập nhiều chức năng vào một cái chết rất nhỏ, và những cái chốt để kết nối với thế giới bên ngoài được sắp xếp gần nhau đến mức RF, NF, Tương, và tín hiệu kỹ thuật số rất gần nhau, Nhưng họ thường không liên quan đến điện tử.. Phát điện có thể gây ác mộng cho nhà thiết kế, với các bộ phận khác nhau của mạch được chia sẻ thời gian nếu cần., với công tắc điều khiển phần mềm để bảo tồn pin. Nghĩa là bạn có thể cần nguồn năng lượng hoạt động 56 cho điện thoại di động của bạn.

Xử lý kiểu RF

Khi thiết kế một kiểu dáng RF, có nhiều nguyên tắc chung cần được ưu tiên hàng đầu: phân tách bộ khuếch đại RF cao năng (HP) khỏi bộ khuếch đại âm thanh thấp nhất có thể, và nói ngắn gọn, giữ mạch phát tín dụng RF năng lượng cao tránh xa các mạch phát điện phụ ít. Bạn có thể dễ dàng làm điều này nếu bạn có nhiều không gian vật lý trên bảng mạch PCB, nhưng thường thì, với rất nhiều thành phần và ít không gian trên bảng mạch PCB, điều này thường không thể xảy ra. Bạn có thể đặt chúng ở cả hai mặt của bảng PCB, hoặc là làm thay thế nhau thay vì đồng thời. Vòng điện cao có thể bao gồm cả bộ đệm RF và động cơ điều hòa điện. Đảm bảo có ít nhất một mặt đất nguyên vẹn trong vùng cao điện trên bảng mạch PCB mà không có cầu. Tất nhiên, càng nhiều đồng càng tốt. Sau đó, chúng ta sẽ thảo luận làm thế nào phá vỡ nguyên tắc thiết kế này nếu cần, và làm thế nào để tránh những vấn đề có thể xảy ra từ nó. Việc tách rời sản phẩm sản xuất và nguồn điện cũng rất quan trọng, và nhiều cách để thực hiện nguyên tắc này sẽ được thảo luận sau. Tín hiệu RF thường không được nhúng vào, mà chúng ta sẽ thảo luận chi tiết sau. Tín hiệu tương tự nhạy cảm nên được giữ càng xa càng tốt khỏi tín hiệu điện tử và RF.

Làm cách phân tách?

Bức tường thiết kế có thể được chia ra thành các bộ cách ly vật lý và điện. Khoảng cách về mặt vật lý chủ yếu liên quan đến các vấn đề như lắp ghép, hướng dẫn và lớp bảo vệ. Hàng bộ phân bộ điện có thể tiếp tục được chia ra thành một bộ cách phân chia năng lượng, vết tích RF, các mạch nhạy cảm và tín hiệu, và mặt đất. Đầu tiên chúng ta bàn về phân chia vật lý. Vị trí thành phần là chìa khóa để thực hiện thiết kế RF. Một kỹ thuật hiệu quả là trước tiên sửa các thành phần nằm trên đường dẫn RF và điều chỉnh hướng của chúng để giảm thiểu chiều dài của đường dẫn RF, để lượng được nhập ra xa nguồn ra, và chia thành phần ra càng xa càng tốt. mạch điện và mạch điện thấp. Một phương pháp xếp ván hiệu quả là sắp xếp máy bay mặt đất chính (mặt đất chính) trên lớp thứ hai bên dưới lớp bề mặt và điều hành đường dây RF càng nhiều càng tốt. Giảm kích thước đường thông trên đường dẫn RF không chỉ làm giảm sự tự nhiên của đường dẫn, mà còn giảm các kết nối ma tại mặt đất chính và giảm khả năng năng năng năng năng năng năng năng năng lượng RF rỉ ra khỏi các khu vực khác trong chồng. Trong không gian vật lý, các mạch tuyến như các khuếch đại đa giai đoạn đều đủ để tách ra nhiều vùng RF khỏi nhau, nhưng những máy nhân bản, máy trộn, và máy khuếch đại và hoà hợp IF luôn có nhiều loại RF/IF. Các dấu vết RF và NF nên được vượt qua càng nhiều càng tốt, với khoảng đất giữa họ càng nhiều càng tốt. Đường dẫn RF thích hợp là rất quan trọng đối với các hiệu ứng của to àn bộ bảng mạch PCB, và đó là lý do việc bố trí các thành phần thường chiếm hầu hết thời gian trong thiết kế điện thoại di động bảng mạch PCB. Trên điện thoại điện thoại điện thoại bảng mạch PCB, nhiều khi có thể đặt các mạch LNA ở một bên của bảng mạch PCB và cái máy khuếch đại năng lượng cao ở phía bên kia, và kết nối chúng với bộ phận RF và bắt giữ nền cùng một nơi qua một bộ đôi trên thiết bị ăng-ten. Một số mẹo cần thiết để đảm bảo các đáp xuyên thẳng không truyền năng lượng RF từ bên này sang bên kia, và một kỹ thuật phổ biến là sử dụng cầu mù ở hai bên. Sự ảnh hưởng xấu của các hoạt động xuyên thẳng có thể được tối thiểu bằng cách sắp xếp các hoạt động xuyên thẳng ở các khu vực mà cả hai mặt của bảng mạch PCB đều không bị nhiễu RF ngăn cản.

Đôi khi không thể đảm bảo sự cách ly vừa đủ giữa các khối điện, trong trường hợp đó các lớp bảo vệ kim loại phải được xem là bảo vệ năng lượng RF, nhưng khiên kim loại cũng có vấn đề, như giá của nó và giá của nó cũng rất đắt; Lớp bảo vệ kim loại với các hình không đều rõ ràng, rất khó để đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình sản xuất, và khiên kim loại hình vuông hay hình vuông giới hạn cách bố trí các thành phần; Lớp bảo vệ kim loại không có lợi cho bộ thay thế và vị trí lỗi; Do lớp bảo vệ kim loại phải được Hàn vào mặt đất và phải được giữ ở một khoảng cách thích hợp với các thành phần, lấy đi khoảng trống bảng điều khiển bảng mạch PCB giá trị. Nó rất quan trọng để đảm bảo sự to àn vẹn của vỏ chắn. Những đường dây tín hiệu điện tử vào lớp bảo vệ kim loại nên càng đi vào lớp bên trong càng nhiều càng tốt, và tấm bảng PCB bên dưới lớp dây dẫn là lớp mặt đất. Đường dây tín hiệu RF có thể đi ra từ khoảng trống nhỏ ở dưới lớp bảo vệ kim loại và lớp dây dẫn ở lỗ dưới mặt đất, nhưng khoảng cách đất nhiều nhất có thể được phân phối quanh khoảng trống, và mặt đất ở các lớp khác nhau có thể kết nối với nhau qua nhiều cầu. Mặc dù các vấn đề trên, lớp bảo vệ kim loại rất hiệu quả và thường là giải pháp cách ly các mạch quan trọng. Thêm vào đó, việc tách hẳn nguồn năng lượng con chip hiệu quả cũng rất quan trọng. Rất nhiều loại chip RF với các đường tuyến tổng hợp rất nhạy cảm với nhiễu cung cấp năng lượng, đặc biệt đòi hỏi có tới bốn tụ điện và một bộ dẫn đầu nhân tạo cho mỗi con chip để đảm bảo mọi nhiễu cung cấp năng lượng được lọc.

Giá trị tụ điện thường được quyết định bởi tần số tự phát của nó và nhiệt độ đầu dẫn thấp, và giá trị của C4 được chọn theo hướng đó. Giá trị của C3 và C2 khá lớn nhờ vào sự tự nhiên của chúng, nên hiệu ứng tách ra RF ít hơn, nhưng chúng phù hợp hơn để lọc tín hiệu nhiễu tần số thấp. Bên công tử L1 ngăn chặn tín hiệu RF khỏi nối vào con chip khỏi đường dây điện. Hãy nhớ: mọi dấu vết là một ăng-ten tiềm năng có thể nhận và truyền tín hiệu RF, và cũng cần phải cô lập các tín hiệu RF được tạo ra từ dây điện quan trọng. Tính chất của các thành phần tách ra cũng rất quan trọng. Các nguyên tắc bố trí cho những thành phần quan trọng này là: C4 phải ở càng gần nó càng tốt, C3 phải ở gần C4, C2 phải ở gần C3, và nó phải ở gần C4. và các thiết bị nằm dưới đất của các thành phần này (đặc biệt C4) thường được kết nối với các chốt dưới của con chip thông qua các máy bay tiếp theo trên mặt đất. Hành vi kết nối các thành phần với lớp mặt đất nên ở càng gần các miếng đệm thành phần trên PCB càng tốt. Những cái lỗ mù trên má đệm được dùng để giảm tính tự nhiên của đường dây kết nối, và nhiệt độ nên ở gần với C1. Một mạch điện hay khuếch đại hoà hợp thường có một kết xuất thoát thoát mở rộng, nên cần một cái đầu dẫn kéo để cung cấp một lực phóng cao và một nguồn DC phần cản thấp. Nguyên tắc tương tự cũng áp dụng cho việc tách nguồn cung từ bên này. Một số chip cần nhiều nguồn cung cấp điện để hoạt động, nên có thể bạn cần hai hoặc ba bộ t ụ điện và các mục tin để tách chúng ra riêng, điều đó có thể gây rắc rối nếu không đủ khoảng trống xung quanh con chip. Hãy nhớ rằng các nguyên tử dẫn đầu hiếm khi kết hợp song song song, vì nó sẽ tạo ra một máy biến chuyển lõi không khí và gây ra các tín hiệu can thiệp, nên chúng phải cách xa nhau ít nhất khi một trong những thiết bị này cao, hay ở góc phải để giảm tính tự nhiên của chúng.

Nguyên tắc phân chia điện thường giống với phân chia vật lý, nhưng có một vài yếu tố khác liên quan. Một số bộ phận của điện thoại di động hiện đại hoạt động ở xung điện khác nhau và được điều khiển bởi phần mềm để mở rộng pin. Điều này có nghĩa là điện thoại di động cần chạy nhiều nguồn điện, tạo ra nhiều vấn đề với sự cách ly hơn. Điện thường được lắp ở chỗ nối và lập tức tách ra để lọc nhiễu từ bên ngoài bảng trước khi phát ra qua bộ công tắc hay bộ xung điện. Hầu hết các mạch điện trong điện thoại di động có luồng điện điện nhỏ, nên độ rộng của đường ray thường không phải là vấn đề, nhưng phải chạy một đường dây cao cấp rộng nhất có thể cho nguồn cung cấp năng lượng của máy khuếch đại cao để giảm tối đa điện tín. Để tránh quá nhiều tổn thất hiện tại, cần nhiều kinh cầu để truyền dòng chảy từ lớp này sang lớp khác. Thêm nữa, nếu máy khuếch đại năng lượng cao không được tách ra đủ tại các chốt cung cấp năng lượng, nhiễu năng lượng cao sẽ lan ra khắp các khoang và gây ra các vấn đề khác nhau. Nền móng của bộ khuếch đại năng lượng cao là quan trọng và thường đòi hỏi lớp bảo vệ kim loại. Trong hầu hết các trường hợp, cũng rất quan trọng để đảm bảo kết xuất RF không được nhúng vào. Điều này cũng áp dụng cho bộ khuếch đại, đệm và bộ lọc. Trong trường hợp tồi tệ nhất, các khuếch đại và lắp đặt có khả năng tự động, nếu kết xuất của chúng được nạp lại với giai đoạn và độ lớn thích hợp. Dù sao, chúng sẽ hoạt động ổn định dưới bất cứ nhiệt độ và điện thế nào. Trên thực tế, chúng có thể trở nên bất ổn và thêm tín hiệu nhiễu và giao phối vào tín hiệu RF.

Nếu phải ngắt các đường dây tín hiệu RF từ đầu lọc đến đầu ra, nó có thể làm tổn hại nghiêm trọng các tính chất dây chuyền của bộ lọc. Để đạt được sự cách ly tốt giữa nhập và xuất, trước tiên, phải đặt một mặt đất quanh bộ lọc, và thứ hai, mặt đất nên được đặt trong vùng dưới của bộ lọc và kết nối với mặt đất chính xung quanh bộ lọc. Đó cũng là một ý hay để giữ các đường dây tín hiệu cần phải đi qua bộ lọc càng xa khỏi các chốt bộ lọc càng tốt. Còn nữa, phải rất cẩn thận với việc cắm đất ở mọi nơi trên bảng, hoặc vô t ình anh có thể giới thiệu một kênh nối mà anh không muốn xảy ra. Phần thứ ba, cách tiếp cận cơ bản. Đôi khi có thể chọn các đường dây phát tín hiệu RF một chiều, và ở đây áp dụng các nguyên tắc giao thoa và EMC/EME. Một đường dây tín hiệu RF cân bằng có thể giảm nhiễu và cản trở nếu được định hướng đúng, nhưng cản trở của chúng thường là cao, và một chiều rộng hợp lý nên được duy trì để có một cản trở khớp với nguồn, đường dẫn và tải. Dây dẫn thật có thể sẽ khó khăn. Một bộ đệm có thể được dùng để cải thiện sự cách ly bởi vì nó có thể tách một tín hiệu thành hai phần và dùng nó để chạy các mạch khác nhau, đặc biệt nếu tìm kiếm có thể cần một bộ đệm để điều khiển nhiều máy trộn. Khi máy trộn đạt đến chế độ tách biệt thường tại tần số RF, nó sẽ không hoạt động đúng. Mặt đệm rất giỏi cách ly những thay đổi cản ở các tần số khác nhau để các mạch không ảnh hưởng đến nhau. Máy đệm rất hữu ích trong thiết kế, chúng có thể được đặt ngay sau mạch cần được lái, vì vậy vết tích xuất năng lượng cao rất ngắn, vì mức tín hiệu nhập của bộ đệm là tương đối thấp, nên chúng không dễ bị ảnh hưởng bởi các mạch khác trên bảng. gây nhiễu mạch. Có rất nhiều đường dây tín hiệu và kiểm so át rất nhạy cảm cần được chú ý đặc biệt, nhưng chúng nằm ngoài phạm vi của bài báo này, nên chúng chỉ được thảo luận ngắn gọn ở đây và sẽ không được mô tả chi tiết.

Chuyển đổi điện áp thay đổi sang tần số thay đổi, một tính năng dùng cho việc chuyển đổi kênh cao tốc, nhưng cũng chuyển đổi một lượng nhiễu nhỏ trên điện điều khiển thành các thay đổi tần số nhỏ, tạo ra tín hiệu RF cộng nhiễu. Nói chung, sau chuyện này, bạn không thể gỡ bỏ nhiễu từ tín hiệu xuất RF được nữa. Vậy khó khăn ở đâu? Đầu tiên, độ rộng mà dây điều khiển mong muốn có thể bao quát từ DC tới 2MHz, và khả năng lọc để loại bỏ nhiễu trong một băng rộng như vậy hầu như là không thể; Thứ hai, dây điều khiển của VC thường là một phần của một vòng quay điều khiển tần số, mà ở trong nhiều tiếng ồn có thể nhập vào mọi nơi, nên hệ thống điều khiển của VC phải được xử lý cẩn thận. Hãy đảm bảo rằng mặt đất bên dưới có dấu vết RF vững chắc và tất cả các thành phần được gắn chặt vào mặt đất chính và bị tách ra khỏi những dấu vết có thể gây nhiễu. Thêm vào đó, phải đảm bảo nguồn điện của VC đã được tách hẳn thích hợp, vì sản xuất RF của VC vốn có xu hướng cao quá mức, nên tín hiệu đầu tư của VC rất dễ ảnh hưởng tới các mạch khác, nên phải chú ý đặc biệt về VC. Trên thực tế, đầu VCR thường được đặt ở cuối vùng RF, và đôi khi nó cần một tấm chắn kim loại.

Hệ thống cộng hưởng (một mạch phát tín hiệu và một mạch tiếp nhận) liên quan tới VCR, nhưng cũng có tính năng riêng của nó. Đơn giản là, một mạch cộng hưởng là một mạch cộng hưởng song với một Diode tụ lại giúp thiết lập tần số điều hành của VC và điều chỉnh giọng nói hay dữ liệu lên một tín hiệu RF. Tất cả các nguyên tắc thiết kế VC cũng áp dụng cho hệ thống cộng hưởng. Những mạch đồng ý thường rất nhạy cảm với tiếng ồn do số lượng khá lớn các thành phần, sự phân phối rộng trên bảng, và thường hoạt động với tần số RF rất cao. Các tín hiệu thường được sắp đặt trên các chốt dọc của con chip, nhưng các chốt tín hiệu này cần phải hoạt động với các bộ dẫn đầu và tụ điện tương đối lớn, để buộc các bộ dẫn đầu và các tụ điện này phải được đặt gần nhau và kết nối lại với một vòng điều khiển nhạy với tiếng động. Việc này không dễ dàng gì. Cái máy điều khiển khuếch đại khuếch đại tự động (AGC) cũng là nơi dễ gây ra vấn đề, và sẽ có một bộ khuếch đại AGC trong cả mạch truyền tín hiệu và nhận tín hiệu. Nhóm khuếch đại AGRA thường có hiệu quả lọc ra tiếng ồn, nhưng khả năng của các tế bào điện thoại để xử lý các thay đổi nhanh trong sức mạnh tín hiệu truyền được và nhận được nhờ có một mạch điện lớn, làm cho máy khuếch đại AGC trên một số mạch nguy kịch dễ dàng gây nhiễu. Cần phải sử dụng kỹ thuật thiết kế mạch tương tự tốt khi thiết kế các đường dây AGC, và điều này liên quan đến các chốt dẫn điện rất ngắn và các đường dẫn phản hồi rất ngắn, cả hai phải tránh xa RF, IF, hay dấu hiệu tín hiệu điện tử tốc cao. Một sự khởi động tốt là cần thiết, và nguồn cung cấp năng lượng cho con chip phải được tách hẳn ra. Nếu bạn phải chạy một s ợi dây dài ở đầu nhập hoặc kết xuất, nó ở đầu ra, nó thường gây trở ngại thấp hơn nhiều và dễ gây nhiễu dẫn động hơn. Thông thường, mức độ tín hiệu càng cao, thì sẽ càng dễ dàng để tạo ra nhiễu trong các mạch khác. Trong mọi thiết kế PCB, nó là nguyên tắc chung để giữ những mạch điện điện tử tránh xa các mạch điện tử có thể, và cũng áp dụng cho thiết kế PCB. Mặt đất tương tự phổ biến cũng quan trọng như mặt đất dùng để che chắn và tách các đường dây tín hiệu, vấn đề là mỗi lần không có gì bạn có thể làm trong việc này mà không có tầm nhìn và cẩn thận. Cẩn thận kế hoạch, cung cấp các thành phần chu đáo, và đánh giá độ vị trí chính xác là rất quan trọng trong những giai đoạn đầu tiên của thiết kế, vì thay đổi thiết kế vô tình có thể dẫn đến việc xây dựng lại thiết kế gần hoàn hảo. Hậu quả nghiêm trọng của tội sơ suất này không tốt cho sự phát triển sự nghiệp cá nhân của anh. Giữ các đường dây RF tránh xa các đường dây tương tự và một số tín hiệu điện tử rất quan trọng. Tất cả dấu vết, đệm, và các thành phần phải được lấp bằng đồng mặt đất càng nhiều càng tốt và kết nối với mặt đất chính càng nhiều càng tốt. Các bảng xây dựng vi-qua như sơ-đa có ích trong giai đoạn phát triển mạch RF, nếu bạn chọn các bảng vẽ, bạn có thể sử dụng nhiều kinh nghiệm như bạn muốn mà không cần chi phí, nếu không thì các lỗ khoan trên một bộ phận thông thường sẽ tăng giá phát triển, và sẽ tăng chi phí khi sản xuất hàng loạt.

Nếu có dấu vết RF phải đi qua các đường tín hiệu, thử di chuyển một lớp đất kết nối với mặt đất chính dọc theo vết RF giữa chúng. Nếu không thể, Đảm bảo rằng chúng có thể kết nối tụ lại, và càng nhiều mặt đất càng tốt quanh mỗi vết RF, và kết nối chúng với mặt đất chính. Cũng, giảm khoảng cách giữa vết RF song có thể làm giảm kết nối tự động. Một mặt đất rắn, nguyên chất, được đặt trực tiếp dưới lớp bề mặt, kết quả cô lập, Tuy nhiên thiết kế cẩn thận một chút, nhưng cũng có tác dụng. Tôi đã cố tách máy bay mặt đất ra thành từng mảnh để cô lập hệ thống, kĩ thuật, và dây RF, Nhưng tôi chưa bao giờ hài lòng với kết quả vì sẽ luôn có những đường dây tín hiệu tốc độ cao xuyên qua những vùng đất riêng biệt này, Nó không phải là một phần của một điều tốt. Trên mỗi lớp bảng mạch PCB, tạo càng nhiều căn cứ càng tốt và kết nối chúng với đất liền.. Đặt dấu vết càng gần nhau càng tốt để tăng số má trên các lớp phát tín hiệu nội bộ và phân phối sức mạnh., và điều chỉnh vết tích để có thể di chuyển kết nối đất thành các khu biệt lập trên mặt đất. Lý do tự do dựa trên các lớp khác nhau bảng mạch PCB nên tránh bởi vì chúng có thể thu hút hay tiêm nhiễu như một cái ăng-ten nhỏ.