PCB-Technologie - Leiterplattendesign für HF-Schaltungen

HF-Schaltung PCB Design Prozess Layout der Komponenten

HF-LeiterplatteÜberlegungen zur Verkabelung

Mit der Entwicklung der Kommunikationstechnologie, Handheld wireless HF-Leiterplatte Technologie wird immer häufiger eingesetzt, wie: Funkpager, Mobiltelefone, drahtlose PDAs, etc. Die Leistungsindikatoren der HF-Leiterplatte Einfluss auf die Qualität des gesamten Produkts. Eine der größten Eigenschaften dieser Handheld-Produkte ist die Miniaturisierung, und Miniaturisierung bedeutet, dass die Dichte der Komponenten sehr groß ist, which makes die mutual interference of components (including SMD, SMC, nackte Chips, etc.) very prominent.

Ein unsachgemäßer Umgang mit elektromagnetischen Störsignalen kann dazu führen, dass das gesamte Schaltungssystem nicht normal funktioniert. Daher ist die Verhinderung und Unterdrückung elektromagnetischer Störungen und die Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit zu einem sehr wichtigen Thema bei der Entwicklung von Hochfrequenzschaltkreisplatinen geworden. Dieselbe Schaltung, unterschiedliche PCB-Design-Struktur, seine Leistungsindikatoren werden sehr unterschiedlich sein. In dieser Diskussion, wenn die Protel99SE-Software verwendet wird, um die Hochfrequenzschaltung PCB von Handheld-Produkten zu entwerfen, wie die Leistungsindikatoren der Schaltung weitestgehend erreicht werden, um die Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit zu erfüllen.

LeiterplattenDesign für HF-SchaltungenAuswahl der Platten

Die Substrate von Leiterplatten umfassen zwei Kategorien: organisch und anorganisch. Die wichtigsten Eigenschaften des Substrats sind die dielektrische Konstante εr, der Dissipationsfaktor (oder dielektrischer Verlust) tanδ, der Wärmeausdehnungskoeffizient CET und die Feuchtigkeitsaufnahme. Unter ihnen beeinflusst εr Schaltungsimpedanz und Signalübertragungsrate. Für Hochfrequenzschaltungen ist die dielektrische Konstantentoleranz der kritischste Faktor, und ein Substrat mit einer kleinen dielektrischen Konstantentoleranz sollte ausgewählt werden.

RF PCB-Design process

Da sich die Verwendung von Protel99SE Software von Protel98 und anderer Software unterscheidet, werden wir zunächst kurz den Prozess des PCB Designs mit Protel99SE Software diskutieren.

1. Da Protel99SE das Projekt-Datenbankmodus-Management (PROJECT) verwendet, ist es unter Windows99 implizit. Daher sollten Sie zuerst eine Datenbankdatei erstellen, um den entworfenen Schaltplan und das PCB-Layout zu verwalten.

2. Der Entwurf des schematischen Diagramms. Um die Netzwerkverbindung zu realisieren, müssen die verwendeten Komponenten während des Prinzipienentwurfs 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 PCB-Design gebildet werden.

4. PCB Design.

a. Bestimmung der Leiterplattenform und -größe. Die Form und Größe der Leiterplatte werden entsprechend der Position der entworfenen Leiterplatte im Produkt, der Größe des Raumes, der Form und der Zusammenarbeit mit anderen Komponenten bestimmt. Zeichnen Sie mit dem Befehl PLACETRACK das Erscheinungsbild der Leiterplatte auf der Ebene MECHANICALLAYER.

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

c. 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 Protel99SE ist relativ einfach. Wählen Sie den Befehl "MAKELIBRARY" im Menü "DESIGN", um das Fenster der Bauteilproduktion zu öffnen, und wählen Sie dann den Befehl "NEWCOMPONENT" im Menü "TOOL", um die Komponenten zu entwerfen. Es ist nur notwendig, das entsprechende Pad an einer bestimmten Position mit PLACEPAD und anderen Befehlen auf der TOPLAYER-Ebene entsprechend der Form und Größe des eigentlichen Bauteils zu zeichnen und es auf das erforderliche Pad zu bearbeiten (einschließlich der Pad-Form, Größe, Innendurchmesser Größe und Winkel). Zeichnen Sie dann mit dem Befehl PLACETRACK die maximale Form der Komponente in der Ebene TOPOVERLAYER, nehmen Sie einen Komponentennamen und speichern Sie ihn in der Komponentenbibliothek.

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

e. Nach Abschluss des oben genannten Verfahrens muss eine Inspektion durchgeführt werden. Zum einen beinhaltet es die Prüfung des Schaltungsprinzips. Zum anderen ist es notwendig, die Abstimmungs- und Montageprobleme untereinander zu überprüfen. Das Schaltungsprinzip kann manuell oder automatisch durch das Netzwerk überprüft werden (das durch das Schaltplan gebildete Netzwerk kann mit dem von der Leiterplatte gebildeten Netzwerk verglichen werden).

f. Nachdem die Inspektion korrekt ist, archivieren und ausgeben Sie die Datei. In Protel99SE müssen Sie den Befehl "EXPORT" in der Option "FILE" verwenden, um die Datei im angegebenen Pfad und in der angegebenen Datei zu speichern (der Befehl "IMPORT" überträgt eine Datei an Protel99SE). Hinweis: Nachdem der Befehl "SAVECOPYAS..." in der Option "FILE" in Protel99SE ausgeführt wurde, ist der gewählte Dateiname unter Windows 98 nicht sichtbar, so dass die Datei im Explorer nicht angezeigt werden kann. Dies ist nicht genau dasselbe wie die Funktion "SAVEAS..." in Protel98.

HF-LeiterplatteLayout 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 das Design von HF-Schaltungsplatinen erfordert die elektromagnetische Verträglichkeit, dass jedes Schaltungsmodul nicht so viel elektromagnetische Strahlung wie möglich produziert und ein gewisses Maß an anti-elektromagnetischer Störfähigkeit aufweist. Daher beeinflusst das Layout der Komponenten auch direkt die Interferenz- und Interferenzschutzfähigkeit der Schaltung selbst., Dies hängt auch direkt mit der Leistung der entworfenen Schaltung zusammen.

Daher muss das PCB-Design der Hochfrequenzschaltung zusätzlich zum Layout des gewöhnlichen PCB-Designs auch berücksichtigen, wie die gegenseitige Interferenz zwischen den verschiedenen Teilen der Hochfrequenzschaltung reduziert werden kann, wie die Interferenz der Schaltung selbst auf andere Schaltungen und die Schaltung selbst reduziert werden kann. Die Anti-Interferenz-Fähigkeit. Erfahrungsgemäß hängt die Wirkung der HF-Schaltung nicht nur von den Leistungsindikatoren der HF-Schaltung selbst ab, sondern hängt auch weitgehend von der Interaktion mit der CPU-Verarbeitungsplatine ab. Daher ist ein vernünftiges Layout bei der Gestaltung der Leiterplatte besonders wichtig.

Das allgemeine Prinzip des Layouts: Komponenten sollten so weit wie möglich in die gleiche Richtung angeordnet werden, und schlechtes Löten kann reduziert oder vermieden werden, indem die Richtung gewählt wird, in der die Leiterplatte in das Lötsystem eintritt; Erfahrungsgemäß muss es mindestens 0,5mm Abstand zwischen den Komponenten geben, um das Löten von Komponenten zu erfüllen. Es ist erforderlich, dass, wenn der Raum der Leiterplatte es zulässt, der Abstand der Komponenten so weit wie möglich sein sollte. Bei doppelseitigen Leiterplatten sollte eine Seite SMD- und SMC-Komponenten sein, und die andere Seite sollte diskrete Komponenten sein.

Auf das Layout sollte geachtet werden:

*Bestimmen Sie zuerst die Position der Schnittstellenkomponenten mit anderen Leiterplatten oder Systemen auf der Leiterplatte. Achten Sie auf Koordinationsprobleme zwischen den Schnittstellenkomponenten (z.B. Richtung der Komponenten etc.).

*Weil das Volumen der Handprodukte sehr klein ist, ist die Anordnung der Komponenten sehr kompakt, so dass für die größeren Komponenten die Priorität der entsprechenden Position gegeben werden muss, und die gegenseitige Zusammenarbeit sollte berücksichtigt werden.

*Analysieren Sie sorgfältig die Schaltungsstruktur, teilen Sie die Schaltung in Blöcke auf (wie Hochfrequenz-Verstärkerschaltung, Mischschaltung und Demodulationsschaltung usw.), trennen Sie starke und schwache elektrische Signale so viel wie möglich und trennen Sie digitale Signalschaltungen von analogen Signalschaltungen, Schaltungen, die dieselbe Funktion erfüllen, sollten in einem bestimmten Bereich so weit wie möglich angeordnet sein, um die Signalschleifenfläche zu verringern; Das Filternetzwerk jedes Teils des Stromkreises muss in der Nähe angeschlossen werden, was nicht nur Strahlung reduzieren kann, sondern auch die Wahrscheinlichkeit von Störungen verringern kann. Entsprechend der Schaltung Die Anti-Interferenz Fähigkeit.

*Entsprechend der unterschiedlichen elektromagnetischen Verträglichkeitsempfindlichkeit der verwendeten Geräteschaltung ist sie gruppiert. Bei den Komponenten in der Schaltung, die anfällig für Störungen sind, sollten Störquellen (wie Interferenzen der CPU auf der Datenverarbeitungsplatte etc.) während des Layouts so weit wie möglich vermieden werden.

Leiterplattendesign für HF-Schaltungen wiring

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, Verdrahtungsdesign niedriger Dichte zu verwenden, und die Signalverdrahtung ist so dick wie möglich, was zur Impedanzanpassung förderlich ist.

Bei der Hochfrequenzschaltung kann die unzumutbare Auslegung der Richtung, Breite und Leitungsabstand der Signalleitung Kreuzstörungen zwischen den Signalsignalübertragungsleitungen verursachen; Darüber hinaus weist das Systemnetzteil selbst auch Rauschstörungen auf, so dass bei der Konstruktion der Hochfrequenzschaltung PCB, vernünftige Verdrahtung umfassend berücksichtigt werden muss.

Beim Verdrahten, Alle Spuren sollten weit weg von der Grenze der Leiterplatte ((ca. 2mm)), um Drahtbruch oder versteckte Gefahren zu vermeiden, wenn die Leiterplatte wird gemacht. Das Netzkabel sollte so breit wie möglich sein, um den Schleifenwiderstand zu reduzieren. Zur gleichen Zeit, Machen Sie die Richtung des Netzkabels und des Erdungskabels mit der Richtung der Datenübertragung konsistent, um die Störfestigkeit zu verbessern; Die Signalleitung sollte so kurz wie möglich sein, und minimieren übermäßige Anzahl der Löcher; je kürzer die Verkabelung zwischen den Komponenten, die bessere, um die Verteilungsparameter und gegenseitige elektromagnetische Störungen zu reduzieren; bei inkompatiblen Signalleitungen sollten voneinander ferngehalten werden, und versuchen, parallele Verdrahtung zu vermeiden, und auf beiden Seiten Die Signalleitungen sollten senkrecht zueinander stehen; bei Verdrahtung, Die Adressseite, die eine Ecke benötigt, sollte in einem Winkel von 135° sein, um ein Drehen im rechten Winkel zu vermeiden.

Bei der Verdrahtung sollte die direkt mit dem Pad verbundene Leitung nicht zu breit sein, und die Spur sollte so weit wie möglich von nicht verbundenen Komponenten entfernt sein, um Kurzschlüsse zu vermeiden; Durchkontaktierungen sollten nicht auf den Komponenten gezeichnet werden und sollten so weit wie möglich von nicht verbundenen Komponenten entfernt sein, um Produktionsphänomene wie virtuelles Schweißen, kontinuierliches Schweißen, Kurzschluss und so weiter zu vermeiden.

Beim PCB-Design von Hochfrequenzschaltungen ist die korrekte Verdrahtung von Stromleitungen und Erdungsleitungen besonders wichtig. Ein vernünftiges Design ist das wichtigste Mittel, um elektromagnetische Störungen zu überwinden. Ziemlich viele Störquellen auf der Leiterplatte werden durch das Netzteil und das Erdungskabel erzeugt, von denen die Störstörungen, die durch das Erdungskabel verursacht werden, die größten sind.

Der Hauptgrund dafür, dass der Erdungskabel leicht elektromagnetische Störungen bildet, ist die Impedanz des Erdungskabels. Wenn ein Strom durch den Erdungskabel fließt, wird eine Spannung auf dem Erdungskabel erzeugt, wodurch ein Erdungsschleifenstrom erzeugt und eine Schleifeninterferenz des Erdungskabels gebildet wird. Wenn sich mehrere Schaltkreise einen Erdabschnitt teilen, entsteht eine gemeinsame Impedanzkopplung, die zu sogenannten Erdgeräuschen führt. Daher sollten Sie beim Verdrahten des Erdungskabels der HF-Schaltungsplatine Folgendes tun:

*Zunächst wird die Schaltung in Blöcke unterteilt. Der Hochfrequenz-Schaltkreis kann grundsätzlich in Hochfrequenz-Verstärkung, Mischen, Demodulation, lokalen Oszillator und andere Teile unterteilt werden. Ein gemeinsamer potenzieller Bezugspunkt ist für jedes Schaltungsmodul vorgesehen, d.h. der jeweilige Massedraht jeder Modulschaltung., Damit das Signal zwischen verschiedenen Schaltungsmodulen übertragen werden kann. Dann wird es an der Stelle zusammengefasst, an der die HF-Schaltungsplatine mit dem Erdungskabel verbunden ist, das heißt, es wird in dem Haupterdungskabel zusammengefasst. Da es nur einen Bezugspunkt gibt, gibt es keine gemeinsame Impedanzkopplung, so dass es kein gegenseitiges Interferenzproblem gibt.

*Die digitale Zone und die analoge Zone sollten so weit wie möglich von der Masse getrennt werden, und die digitale Masse sollte von der analogen Masse getrennt und schließlich mit der Stromerde verbunden werden.

*Der Erdungskabel in jedem Teil der Schaltung sollte auch auf das Prinzip der Einpunkt-Erdung achten, den Bereich der Signalschleife minimieren und mit der Adresse des entsprechenden Filterkreises so nah wie möglich verbinden.

*Im Falle des Platzes ist es am besten, jedes Modul mit einem Erdungskabel zu isolieren, um den Signalkopplungseffekt zwischen einander zu verhindern.

Der Schlüssel zum Leiterplattendesign für HF-Schaltungen is how to reduce the radiation capacity and how to improve the anti-interference ability. Angemessene Anordnung und Verdrahtung sind die Garantie für die Gestaltung der HF-Leiterplatte. Die im Artikel beschriebene Methode ist vorteilhaft, um die Zuverlässigkeit der PCB-Design der Hochfrequenzschaltung, das Problem der elektromagnetischen Störung lösen, und den Zweck der elektromagnetischen Verträglichkeit erreichen.