Präzisions-Leiterplattenherstellung, Hochfrequenz-Leiterplatten, mehrschichtige Leiterplatten und Leiterplattenbestückung.
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HF-Leiterplattendesign
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HF-Leiterplattendesign

2022-06-30
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Author:pcb

Mit der Entwicklung der Kommunikationstechnologie, drahtlose Handfunkfrequenz Leiterplatte Technologie wird immer häufiger eingesetzt, wie drahtloser Pager, Handy, Wireless PDA, etc. Der Leistungsindex der Hochfrequenzschaltung beeinflusst direkt die Qualität des gesamten Produkts. Eines der Merkmale dieser Handheld-Produkte ist die Miniaturisierung, und Miniaturisierung bedeutet eine hohe Dichte an Bauteilen, which makes the mutual interference of components (including SMD, SMC, nackte Chips, etc.) very prominent. Unsachgemäßer Umgang mit elektromagnetischen Störsignalen kann dazu führen, dass das gesamte Schaltungssystem nicht ordnungsgemäß funktioniert. Daher, Wie man elektromagnetische Störungen verhindert und unterdrückt und die elektromagnetische Verträglichkeit verbessert, sind sehr wichtige Themen bei der Entwicklung von HF-Schaltungen geworden Leiterplattes. Dieselbe Schaltung, unterschiedlich Leiterplatte Konstruktionsstruktur, sein Leistungsindex wird sehr unterschiedlich sein. In dieser Diskussion, Wenn die Software Protel99 SE zum Entwurf der HF-Schaltung verwendet wird Leiterplatte von Handheld-Produkten, wenn die Leistungsindikatoren der Schaltung maximal realisiert werden, um die Anforderungen der elektromagnetischen Verträglichkeit zu erfüllen.


1. Auswahl der Platten

Die Substrate von Leiterplatten umfassen zwei Kategorien: organisch und anorganisch. Die wichtigen Eigenschaften im Substrat sind dielektrische Konstante εr, Dissipationsfaktor (oder dielektrischer Verlust) tanδ, Wärmeausdehnungskoeffizient CET und Feuchtigkeitsaufnahme. Unter ihnen beeinflusst εr die Schaltungsimpedanz und die Signalübertragungsrate. Für Hochfrequenzschaltungen ist die Permittivitätstoleranz ein kritischer Faktor, und ein Substrat mit einer geringen Permittivitätstoleranz sollte ausgewählt werden.

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2. LeiterplatteDesign process

Da sich die Verwendung von Protel99 SE Software von der von Protel98 und anderer Software unterscheidet, wird zunächst der Prozess des LeiterplattenDesigns mit Protel99 SE Software kurz diskutiert.

1) Seit Protel99

SE übernimmt das Projektdatenbankmodus-Management, das unter Windows 99 implizit ist, so dass Sie zuerst eine Datenbankdatei einrichten sollten, um das entworfene Schaltplan- und LeiterplattenLayout zu verwalten.

2) Der Entwurf des schematischen Diagramms. Um die Netzwerkverbindung zu realisieren, müssen die verwendeten Komponenten zwischen dem PrinzipienDesign in der Komponentenbibliothek vorhanden sein, ansonsten sollten die benötigten Komponenten in SCHLIB erstellt und in der Bibliotheksdatei gespeichert werden. Rufen Sie dann einfach die benötigten Komponenten aus der Komponentenbibliothek auf und verbinden Sie sie entsprechend dem entworfenen Schaltplan.

3) Nachdem das Schaltplanentwurf abgeschlossen ist, kann eine Netzliste für den Einsatz im Leiterplattendesign gebildet werden.

4) Leiterplattendesign.

a Bestimmung der Form und Größe der Leiterplatte. Die Form und Größe der Leiterplatte werden entsprechend der Position der entworfenen Leiterplatte im Produkt, der Größe und Form des Raumes und der Zusammenarbeit mit anderen Komponenten bestimmt. Zeichnen Sie mit dem Befehl PLACE TRACK den Umriss der Leiterplatte auf die Ebene MECHANICAL LAYER.

b Entsprechend den Anforderungen von SMT, machen Sie Positionierlöcher, Augen, Referenzpunkte usw. auf der Leiterplatte.

c Die Herstellung von Bauteilen. Wenn Sie spezielle Komponenten verwenden müssen, die nicht in der Komponentenbibliothek vorhanden sind, müssen Sie die Komponenten vor dem Layout erstellen. Der Prozess der Herstellung von Komponenten in Protel99 SE ist relativ einfach. Nachdem Sie im Menü "DESIGN" den Befehl "MAKE LIBRARY" ausgewählt haben, gelangen Sie in das Fenster der Komponentenherstellung und wählen dann den Befehl "NEW COMPONENT" im Menü "TOOL" aus. Gerätedesign. Zu diesem Zeitpunkt müssen Sie nur noch die entsprechenden Pads an einer bestimmten Position auf der TOP LAYER-Ebene mit Befehlen wie PLACE PAD entsprechend der Form und Größe der eigentlichen Komponenten zeichnen und in die erforderlichen Pads bearbeiten (einschließlich Form, Größe und Innendurchmesser der Pads). Zusätzlich sollte der entsprechende Pin-Name des Pads markiert sein) und dann mit dem Befehl PLACE TRACK die Form des Bauteils in der Ebene TOP OVERLAYER zeichnen, einen Komponentennamen nehmen und in der Komponentenbibliothek speichern.

d Nachdem die Komponenten hergestellt sind, werden das Layout und die Verdrahtung durchgeführt. Diese beiden Teile werden im Folgenden ausführlich erörtert.

e Die Inspektion muss nach Abschluss des oben genannten Verfahrens durchgeführt werden. Einerseits beinhaltet es die Überprüfung des Schaltungsprinzips, und andererseits muss es auch die gegenseitigen Abstimmungs- und Montageprobleme überprüfen. Das Schaltungsprinzip kann manuell überprüft werden, oder es kann automatisch durch das Netzwerk überprüft werden (das Netzwerk, das durch das Schaltplan gebildet wird, kann mit dem Netzwerk verglichen werden, das durch die Leiterplatte gebildet wird).

f Nach Überprüfung der Richtigkeit archivieren und ausgeben Sie die Datei. In Protel99 SE müssen Sie den Befehl "EXPORT" in der Option "FILE" verwenden, um die Datei im angegebenen Pfad und in der angegebenen Datei zu speichern (mit dem Befehl "IMPORT" wird eine Datei in Protel99 SE übertragen). Hinweis: Nach dem Ausführen des Befehls "KOPIE AS..." in der Option "FILE" in Protel99 SE ist der gewählte Dateiname unter Windows 98 nicht sichtbar, so dass die Datei im Ressourcenmanager nicht angezeigt werden kann. Das ist nicht genau dasselbe wie die Funktion "SAVE AS..." in Protel 98.


3. Anordnung der Bauteile

Da SMT im Allgemeinen Infrarot-Ofen-Wärmeflussschweißen verwendet, um das Schweißen von Komponenten zu realisieren, beeinflusst das Layout der Komponenten die Qualität der Lötstellen, was wiederum die Ausbeute von Produkten beeinflusst. Für HF-Leiterplattendesign erfordert die elektromagnetische Kompatibilität, dass jedes Schaltungsmodul nicht so viel elektromagnetische Strahlung wie möglich erzeugt und eine bestimmte Fähigkeit hat, elektromagnetischen Störungen zu widerstehen. Daher wirkt sich das Layout der Komponenten auch direkt auf die Interferenz und die Interferenz der Schaltung selbst aus. Fähigkeit, die auch direkt mit der Leistung der entworfenen Schaltung zusammenhängt. Daher ist es neben der Berücksichtigung des Layouts des gewöhnlichen Leiterplattendesigns beim Entwerfen einer HF-Schaltungsplatine auch notwendig, zu überlegen, wie die gegenseitige Interferenz zwischen verschiedenen Teilen der HF-Schaltung reduziert werden kann, wie die Interferenz der Schaltung selbst auf andere Schaltungen reduziert werden kann und wie die Interferenzfähigkeit der Schaltung selbst beeinträchtigt werden kann. Erfahrungsgemäß hängt die Wirkung der HF-Schaltung nicht nur von den Leistungsindikatoren der HF-Schaltung selbst ab, sondern auch von der Interaktion mit der CPU-Verarbeitungsplatine. Daher ist bei der Gestaltung der Leiterplatte ein vernünftiges Layout besonders wichtig. Das allgemeine Prinzip des Layouts: Komponenten sollten in die gleiche Richtung wie möglich angeordnet werden, und das Phänomen des schlechten Lötens kann reduziert oder sogar vermieden werden, indem die Richtung gewählt wird, in der die Leiterplatte in das Zinnschmelzsystem gelangt; Zinnanforderungen, wenn der Platz der Leiterplatte es zulässt, sollte der Abstand der Komponenten so weit wie möglich sein. Bei doppelseitigen Platten sollte eine Seite im Allgemeinen mit SMD- und SMC-Komponenten ausgelegt sein, und die andere Seite sollte diskrete Komponenten sein. Das Layout sollte auf Folgendes achten:

1) Bestimmen Sie zuerst die Position der Schnittstellenkomponenten mit anderen Leiterplatten oder Systemen auf der Leiterplatte, und Sie müssen auf die Koordination zwischen den Schnittstellenkomponenten (wie die Richtung der Komponenten usw.) achten.

2) Da die Größe der Handprodukte sehr klein ist und die Komponenten kompakt angeordnet sind, müssen den größeren Komponenten Priorität eingeräumt werden, die entsprechenden Positionen bestimmt werden, und die Zusammenarbeit zwischen ihnen muss berücksichtigt werden.

3) Analysieren Sie sorgfältig die Schaltungsstruktur, verarbeiten Sie die Schaltung in Blöcken (wie Hochfrequenz-Verstärkerschaltung, Frequenzmischschaltung und Demodulationsschaltung usw.), trennen Sie starke elektrische Signale und schwache elektrische Signale so viel wie möglich und trennen Sie digitale Signalschaltungen und analoge Signalschaltungen. die Schaltungen, die dieselbe Funktion erfüllen, sollten so weit wie möglich innerhalb eines bestimmten Bereichs angeordnet sein, wodurch die Signalschleifenfläche verringert wird; Das Filternetzwerk jedes Teils des Stromkreises muss in der Nähe angeschlossen werden, was nicht nur die Strahlung reduzieren, sondern auch die Wahrscheinlichkeit der Störung verringern kann. Die Störfestigkeit der Schaltung.

4) Entsprechend der unterschiedlichen Empfindlichkeit der Einheitsschaltung zur elektromagnetischen Verträglichkeit im Gebrauch, ist es gruppiert. Bei den Komponenten, die für Störungen in der Schaltung anfällig sind, sollte das Layout auch versuchen, Störquellen (wie Interferenzen der CPU auf der Datenverarbeitungsplatte usw.) zu vermeiden.


4. Verkabelung

Nachdem das Layout der Komponenten grundsätzlich abgeschlossen ist, kann die Verkabelung gestartet werden. Das Grundprinzip der Verdrahtung ist: Nachdem die Montagedichte es zulässt, versuchen Sie, ein Verdrahtungsdesign mit geringer Dichte zu verwenden, und die Dicke der Signalbahnen sollte so konsistent wie möglich sein, was zur Impedanzanpassung förderlich ist. Bei HF-Schaltungen kann das unangemessene Design der Richtung, Breite und Leitungsabstand von Signalleitungen Kreuzstörungen zwischen Signal- und Signalübertragungsleitungen verursachen; Darüber hinaus hat das Systemnetzteil selbst auch Rauschunterdrücke, so dass es bei der Konstruktion der HF-Leiterplatte integriert werden muss. Überlegen Sie, vernünftige Verkabelung. Bei der Verdrahtung sollten alle Leiterbahnen vom Rahmen der Leiterplatte ferngehalten werden (etwa 2mm), um die Möglichkeit einer Trennung oder potenziellen Trennung während der Herstellung der Leiterplatte zu vermeiden. Die Stromleitung sollte so breit wie möglich sein, um den Schleifenwiderstand zu reduzieren. Gleichzeitig sollten die Richtung der Stromleitung und der Erdleitung mit der Richtung der Datenübertragung übereinstimmen, um die Störfestigkeit zu verbessern; Die Signalleitung sollte so kurz wie möglich sein und übermäßige Anzahl der Löcher minimieren; die Verbindung zwischen den Komponenten so kurz wie möglich ist, um die Verteilungsparameter und gegenseitige elektromagnetische Störungen zu verringern; für inkompatible Signalleitungen sollten weit voneinander entfernt sein, und versuchen, parallele Linien zu vermeiden, und auf beiden Seiten des positiven Die Signalleitungen sollten senkrecht zueinander sein; Bei der Verdrahtung sollte die Adressseite, die eine Ecke benötigt, in einem 135° Winkel sein, und ein rechter Winkel sollte vermieden werden. Bei der Verdrahtung sollten die direkt mit den Pads verbundenen Leitungen nicht zu breit sein, und die Leiterbahnen sollten so weit wie möglich von den getrennten Komponenten ferngehalten werden, um Kurzschlüsse zu vermeiden; Die Durchkontaktierungen sollten nicht auf den Bauteilen gezeichnet und so weit wie möglich von den nicht verbundenen Bauteilen ferngehalten werden, um eine Produktion zu vermeiden. Es gibt Phänomene wie virtuelles Schweißen, kontinuierliches Schweißen und Kurzschluss. Bei der Konstruktion der HF-Leiterplatte ist die korrekte Verdrahtung der Stromleitung und der Erdungsleitung besonders wichtig, und ein vernünftiges Design ist ein wichtiges Mittel, um elektromagnetische Störungen zu überwinden. Ziemlich viele Störquellen auf der Leiterplatte werden durch die Stromversorgung und den Erdungskabel erzeugt, unter denen die Störstörungen durch den Erdungskabel verursacht werden. Der Hauptgrund, warum der Erdungskabel anfällig für elektromagnetische Störungen ist, ist, dass der Erdungskabel Impedanz hat. Wenn derzeit durch den Erdungskabel fließt, wird eine Spannung auf dem Erdungskabel erzeugt, was zu einem Erdungskabelschleifenstrom und einer Erdungskabelschleifenstörung führt. Wenn mehrere Schaltkreise einen Massedraht teilen, entsteht eine gemeinsame Impedanzkopplung, die zu sogenannten Massedraht-Rauschen führt. Daher sollten Sie beim Verdrahten des Erdungskabels der HF-Leiterplatte Folgendes tun:

1) Zuerst wird die Schaltung in Blöcke unterteilt. Der Hochfrequenz-Schaltkreis kann grundsätzlich in Hochfrequenz-Verstärkung, Frequenzmischung, Demodulation, lokalen Oszillator und andere Teile unterteilt werden. Es ist notwendig, einen gemeinsamen potenziellen Bezugspunkt für jedes Schaltungsmodul bereitzustellen, das heißt, die jeweilige Masse jeder Modulschaltung. Leitungen, damit Signale zwischen verschiedenen Schaltungsmodulen übertragen werden können. Dann wird es an der Stelle zusammengefasst, an der die HF-Leiterplatte mit dem Erdungskabel verbunden ist, das heißt, es wird in dem allgemeinen Erdungskabel zusammengefasst. Da es nur einen Bezugspunkt gibt, gibt es keine gemeinsame Impedanzkopplung und somit keine gegenseitigen Interferenzprobleme.

2) Der digitale Bereich und der analoge Bereich sollten so weit wie möglich von der Masse isoliert werden, und die digitale Masse und die analoge Masse sollten getrennt und mit der Stromerde verbunden werden.

3) Der Erdungskabel innerhalb jedes Teils der Schaltung sollte auch auf das Prinzip der Einpunkt-Erdung achten, den Bereich der Signalschleife minimieren und mit der Adresse des entsprechenden Filterkreises in der Nähe verbinden.

4) Wenn der Raum es zulässt, kann jedes Modul durch einen Erdungskabel isoliert werden, um den Signalkopplungseffekt untereinander zu verhindern.


5 Schlussfolgerung

Der Schlüssel zum Design der HF-Schaltungsplatine ist, wie die Strahlungsfähigkeit reduziert und wie die Störfestigkeit verbessert werden kann. Angemessenes Layout und Verdrahtung sind die Garantien für das Design der HF-Schaltungsplatine. Die in dieser Arbeit beschriebene Methode ist vorteilhaft, um die Zuverlässigkeit der Leiterplatte Auslegung der Hochfrequenzschaltung, das Problem der elektromagnetischen Störung lösen, und dann den Zweck der elektromagnetischen Verträglichkeit erreichen.