Leiterplatte Blog - HF-Leiterplattendesign

Mit der Entwicklung der Kommunikationstechnologie wird die tragbare drahtlose Hochfrequenz-Leiterplattentechnologie mehr und mehr verwendet, wie drahtloser Pager, Mobiltelefon, drahtloser PDA, etc. Der Leistungsindex der Hochfrequenzschaltung beeinflusst direkt die Qualität des gesamten Produkts. Eine der Eigenschaften dieser Handheld-Produkte ist Miniaturisierung, und Miniaturisierung bedeutet eine hohe Dichte von Komponenten, die die gegenseitige Interferenz von Komponenten (einschließlich SMD, SMC, blanke Chips, etc.) sehr prominent macht. Ein unsachgemäßer Umgang mit elektromagnetischen Störsignalen kann dazu führen, dass das gesamte Schaltungssystem nicht ordnungsgemäß funktioniert. Daher sind die Verhinderung und Unterdrückung elektromagnetischer Störungen und die Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit bei der Entwicklung von HF-Leiterplatten zu sehr wichtigen Themen geworden. Dieselbe Schaltung, unterschiedliche Leiterplattendesignstruktur, sein Leistungsindex wird sehr unterschiedlich sein. In dieser Diskussion, wenn Protel99 SE Software verwendet wird, um die HF-Leiterplatte von Handheld-Produkten zu entwerfen, 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. Wichtige Eigenschaften im Substrat sind die dielektrische Konstante εr, der Dissipationsfaktor (oder der dielektrische Verlust) tanδ, der thermische Ausdehnungskoeffizient CET und die Feuchtigkeitsabsorptionsrate. Unter ihnen beeinflusst εr die Schaltungsimpedanz und die Signalübertragungsrate. Für Hochfrequenzschaltungen ist die Permitivitätstoleranz ein kritischer Faktor, der zuerst zu berücksichtigen ist, und ein Substrat mit einer kleinen Permitivitätstoleranz sollte ausgewählt werden.

2. PCB Board Design Prozess

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 die Projektdatenbankmodusverwaltung, die unter Windows 99 implizit ist, daher sollten Sie zuerst eine Datenbankdatei einrichten, um das entworfene Schaltungsschema und das 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 die schematische Konstruktion abgeschlossen ist, kann eine Netlist für den Einsatz in PCB Board Design gebildet werden.

4) Leiterplattendesign.

a Bestimmung der Form und Größe der Leiterplatte. Die Form und Größe der Leiterplatte werden anhand der Position der entworfenen Leiterplatte im Produkt, der Größe und Form des Raumes sowie der Zusammenarbeit mit anderen Komponenten bestimmt. Verwenden Sie den Befehl PLACE TRACK, um die Umrisse der Leiterplatte auf der MECHANISchen Schicht zu zeichnen.

b Gemäß den Anforderungen von SMT machen Sie Positionierungslöcher, Augen, Referenzpunkte usw. auf der Leiterplatte.

c. Herstellung von Komponenten. Wenn Sie spezielle Komponenten verwenden müssen, die in der Komponentenbibliothek nicht vorhanden sind, müssen Sie die Komponenten vor dem Layout erstellen. Der Herstellungsprozess von Komponenten in Protel99 SE ist relativ einfach. Nachdem Sie den Befehl "MAKE LIBRARY" im Menü "DESIGN" ausgewählt haben, gelangen Sie in das Komponentenrichtungsfenster ein und wählen dann den Befehl "NEUER KOMPONENT" im Menü "TOOL" aus. Gerätedesign. Zu diesem Zeitpunkt müssen Sie nur die entsprechenden Pads an einer bestimmten Position auf der TOP LAYER-Schicht mit Befehlen wie PLACE PAD entsprechend der Form und Größe der tatsächlichen Komponenten zeichnen und sie in die gewünschten Pads bearbeiten (einschließlich Form, Größe und Innendurchmesser der Pads). Darüber hinaus sollte der entsprechende Pin-Name des Pads markiert werden), und dann den Befehl PLACE TRACK verwenden, um die Form der Komponente in der TOP OVERLAYER-Schicht zu zeichnen, und einen Komponentennamen zu nehmen und in der Komponentenbibliothek zu speichern.

d Nach der Herstellung der Komponenten erfolgt das Layout und die Verkabelung. Diese beiden Teile werden im Folgenden ausführlich diskutiert.

e Die Inspektion muss nach Abschluss des oben genannten Verfahrens durchgeführt werden. Einerseits umfasst es die Prüfung des Schaltungsprinzips und andererseits muss es auch die gegenseitigen Anpassungs- und Montageprobleme überprüfen. Das Schaltungsprinzip kann manuell oder automatisch vom Netzwerk überprüft werden (das durch das schematische Diagramm gebildete Netzwerk kann mit dem von der Leiterplatte gebildeten Netzwerk verglichen werden).

f Nachdem Sie überprüft haben, ob es korrekt ist, archivieren Sie und geben Sie die Datei aus. In Protel99 SE müssen Sie den Befehl "EXPORT" in der Option "FILE" verwenden, um die Datei auf dem angegebenen Pfad und Datei zu speichern (der Befehl "IMPORT" soll eine Datei in Protel99 SE übertragen). Hinweis: Nachdem der Befehl "SAVE COPY AS..." in der Option "FILE" in Protel99 SE ausgeführt wurde, ist der ausgewählte Dateiname in Windows 98 nicht sichtbar, so dass die Datei im Ressourcenmanager nicht sichtbar ist. Dies ist nicht genau das gleiche wie die Funktion "SAVE AS..." in Protel 98.

3. Anordnung der Bauteile

Da SMT im Allgemeinen Infrarot-Ofen-Wärmeströmungsschweißen verwendet, um das Schweißen von Komponenten zu realisieren, beeinflusst das Layout der Komponenten die Qualität der Lotverbindungen, was wiederum die Ausbeute der Produkte beeinflusst. Für die Konstruktion von HF-Leiterplatten erfordert die elektromagnetische Kompatibilität, dass jedes Schaltungsmodul keine elektromagnetische Strahlung so viel wie möglich erzeugt und eine gewisse Fähigkeit hat, elektromagnetischen Störungen zu widerstehen. Daher wirkt sich die Anordnung der Komponenten auch direkt auf die Störung und Störschutz der Schaltung selbst aus. Fähigkeit, die auch unmittelbar mit der Leistung der entworfenen Schaltung zusammenhängt. Daher ist es neben der Berücksichtigung des Layouts der gewöhnlichen Leiterplatte-Konstruktion bei der Konstruktion einer HF-Schaltung-Leiterplatte auch notwendig zu berücksichtigen, wie die gegenseitige Störung zwischen verschiedenen Teilen in der HF-Schaltung reduziert werden kann, wie die Störung der Schaltung selbst auf andere Schaltungen reduziert wird und die Störungsschutzfähigkeit der Schaltung selbst. Erfahrungsgemäß hängt die Wirkung der HF-Schaltung nicht nur von den Leistungsindikatoren der HF-Leiterplatte selbst ab, sondern auch von der Wechselwirkung mit der CPU-Verarbeitungsplatte. Daher ist bei der Gestaltung der Leiterplatte ein vernünftiges Layout besonders wichtig. . Das allgemeine Prinzip der Anordnung: Komponenten sollten möglichst in derselben Richtung angeordnet sein, und das Phänomen eines schlechten Lötens kann durch Auswahl der Richtung, in der die Leiterplatte in das Zinnschmelzsystem eintritt, reduziert oder sogar vermieden werden; Zinnanforderungen, wenn der Platz der Leiterplatte erlaubt, sollte der Abstand der Komponenten möglichst breit sein. Bei doppelseitigen Panels sollte eine Seite in der Regel mit SMD- und SMC-Komponenten ausgebildet sein, und die andere Seite sollte diskrete Komponenten sein. Das Layout sollte auf:

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 achten (wie die Richtung der Komponenten usw.).

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 Filternetz 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 im Wesentlichen abgeschlossen ist, kann die Verkabelung gestartet werden. Das Grundprinzip der Verkabelung ist: nachdem die Montagedichte es erlaubt, versuchen Sie, eine niedrige Dichte Verkabelung zu verwenden, und die Dicke der Signalspuren sollte so konsistent wie möglich sein, was zur Impedanzanpassung förderlich ist. Für HF-Schaltungen kann die unvernünftige Konstruktion der Richtung, Breite und Leitungsabstand von Signalleitungen eine Querstörung zwischen Signal- und Signalübertragungsleitungen verursachen; darüber hinaus hat die Systemversorgung selbst auch Geräuschstörungen, daher muss sie bei der Konstruktion der HF-Schaltungsplatte integriert werden. Bei der Verkabelung sollten alle Spuren vom Rahmen der Leiterplatte (etwa 2 mm) entfernt gehalten werden, um die Möglichkeit einer Trennung oder einer möglichen Trennung während der Herstellung der Leiterplatte zu vermeiden. Die Stromleitung sollte möglichst breit sein, um den Schleifenwiderstand zu reduzieren. Gleichzeitig sollte die Richtung der Stromleitung und der Erdleitung mit der Datenübertragungsrichtung übereinstimmen, um die Störschutzfähigkeit zu verbessern; die Signalleitung sollte so kurz wie möglich sein und die übermäßige Anzahl der Löcher minimieren; die Verbindung zwischen den Komponenten möglichst kurz ist, um die Verteilungsparameter und gegenseitige elektromagnetische Störung zu verringern; für inkompatible Signallinien sollten weit voneinander entfernt sein, und versuchen, parallele Linien zu vermeiden, und auf beiden Seiten des positiven Die Signallinien sollten senkrecht zueinander sein; bei der Verkabelung sollte die Adressseite, die eine Ecke benötigt, in einem Winkel von 135 ° liegen, und ein rechter Winkel sollte vermieden werden. Bei der Verkabelung sollten die Leitungen, die direkt mit den Pads verbunden sind, nicht zu breit sein und die Spuren sollten so weit wie möglich von den getrennten Komponenten entfernt gehalten werden, um Kurzschlüsse zu vermeiden; die Vias sollten nicht auf die Komponenten gezogen werden und sollten möglichst weit von den getrennten Komponenten entfernt gehalten 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 Verkabelung der Stromleitung und der Erdleitung besonders wichtig, und ein vernünftiges Design ist ein wichtiges Mittel zur Überwindung elektromagnetischer Störungen. Ganz viele Störquellen auf der Leiterplatte werden durch die Stromversorgung und den Erddraht erzeugt, unter denen die Geräuschstörung durch den Erddraht verursacht wird. Der Hauptgrund, warum der Erddraht anfällig für elektromagnetische Störungen ist, ist, dass der Erddraht Impedanz hat. Wenn derzeit durch den Erddraht fließt, wird eine Spannung am Erddraht erzeugt, was zu einem Erddrahtschleifenstrom und einer Erddrahtschleifenstörung führt. Wenn mehrere Schaltungen einen Erddraht teilen, wird eine gemeinsame Impedanzkopplung gebildet, was zu sogenannten Erddrahtgeräuschen führt. Daher sollten Sie bei der Verkabelung des Erddrahts der HF-Leiterplatte:

1) Erstens wird die Schaltung in Blöcke unterteilt. Die Funkfrequenzschaltung kann grundsätzlich in Hochfrequenzverstärkung, Frequenzmischung, Demodulation, Lokaloszillator und andere Teile unterteilt werden. Es ist notwendig, für jedes Schaltungsmodul einen gemeinsamen Potentialbezugspunkt, d.h. die jeweilige Erde jeder Modulschaltung, bereitzustellen. Leitungen, so dass Signale zwischen verschiedenen Schaltungsmodulen übertragen werden können. Dann wird sie an der Stelle zusammengefasst, an der die HF-Schaltungsplattform mit dem Erddraht verbunden ist, d.h. sie wird im allgemeinen Erddraht zusammengefasst. Da es nur einen Referenzpunkt gibt, gibt es keine gemeinsame Impedanzkopplung und somit keine gegenseitigen Störungsprobleme.

2) Der digitale Bereich und der analoge Bereich sollten möglichst von der Erde isoliert sein, und die digitale Erde und die analoge Erde sollten getrennt und mit der Strommarde verbunden sein.

3) Der Erdungsdraht innerhalb jedes Teils der Schaltung sollte auch auf das Prinzip der Einpunkt-Erdung achten, die Fläche der Signalschleife minimieren und sie mit der Adresse der entsprechenden Filterschaltung 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 zur Gestaltung der HF-Schaltung PCB ist, wie die Strahlungsfähigkeit zu reduzieren und wie die Anti-Störungsfähigkeit zu verbessern. Angemessenes Layout und Verkabelung sind die Garantien für die Gestaltung der HF-Schaltungsplattform. Das in diesem Papier beschriebene Verfahren ist von Vorteil, um die Zuverlässigkeit des PCB-Board-Designs der Funkfrequenzschaltung zu verbessern, das Problem der elektromagnetischen Störungen zu lösen und dann den Zweck der elektromagnetischen Kompatibilität zu erreichen.