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Diseño de fiabilidad de PCB para teléfonos móviles
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Diseño de fiabilidad de PCB para teléfonos móviles

Diseño de fiabilidad de PCB para teléfonos móviles

2022-03-30
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Author:pcb

RF PCB Board Debido a la incertidumbre teórica, el diseño se describe a menudo como "Arte negro"., Pero eso es sólo parcialmente cierto.. El diseño de la placa de radiofrecuencia tiene muchas reglas que pueden ser seguidas y no deben ser ignoradas.. Sin embargo,, En el diseño real, La tecnología realmente útil es cómo comprometer estos principios y leyes cuando no pueden ser implementados con precisión debido a diversas limitaciones de diseño. Por supuesto., Hay muchos temas importantes de diseño de radiofrecuencia que vale la pena discutir, Incluyendo impedancia y emparejamiento de impedancia, Materiales aislantes y laminados, Longitud de onda y onda Permanente, Por lo tanto, estos tienen un gran impacto en el EMC y el EMI de los teléfonos móviles..

PCB Board

1.. Isolate high power RF amplifier (HPA) and low noise amplifier (LNA) as far as possible. En resumen, Mantener el circuito transmisor RF de alta potencia alejado del circuito receptor RF de baja potencia. Más características móviles, Muchos componentes, Pero PCB Board El espacio es muy pequeño, Proceso de diseño teniendo en cuenta las limitaciones del cableado, Todos estos requisitos para las habilidades de diseño son relativamente altos. En este momento, Es posible que necesite diseñar cuatro o seis capas de PCB para trabajar alternativamente, No al mismo tiempo. High power circuits may also sometimes include RF Buffer and voltage controlled oscillators (VCO). Asegúrese de que no hay agujeros en al menos una capa completa de área de alta potencia en el PCB. Por supuesto., Cuanto más cobre, mejor.. Las señales analógicas sensibles deben mantenerse lo más alejadas posible de las señales digitales y de radiofrecuencia de alta velocidad..

2....... El área de diseño se puede dividir en área física y área eléctrica.. La partición física se refiere principalmente al diseño de componentes, Orientación y blindaje, Etc.. Las particiones eléctricas pueden seguir descomponiéndose en particiones de distribución, Cableado de radiofrecuencia, Circuitos y señales sensibles, Puesta a tierra.
2.1. Discutimos la partición física. El diseño de componentes es la clave para realizar el diseño de radiofrecuencia. El método eficaz es fijar el componente en la trayectoria de radiofrecuencia y orientarlo, reduciendo así la longitud de la trayectoria de radiofrecuencia a la entrada lejos de la salida y separando los circuitos de alta y baja potencia en la medida de lo posible.. An efficient way to stack circuit boards is to place the main ground floor (the main ground) on the second layer below the surface, Use tantas líneas de radiofrecuencia como sea posible en la superficie. La reducción del tamaño del orificio en la trayectoria de radiofrecuencia no sólo reduce la Inductancia de la trayectoria, También reduce la posibilidad de que las juntas virtuales de soldadura y la energía RF en el suelo principal se filtren a otras áreas del laminado.. En el espacio físico, Un circuito lineal, como un amplificador multinivel, suele ser suficiente para aislar varias regiones RF entre sí, Pero duplexor, Mezclador, Amplificador IF/El mezclador siempre tiene múltiples RF/Señal if de interferencia mutua, Por consiguiente, debe reducirse cuidadosamente a:.

2.2. La frecuencia de radio y la frecuencia intermedia deben cruzarse en la medida de lo posible., Y estar tan separados como sea posible entre ellos. La ruta de radiofrecuencia correcta es muy importante para el rendimiento de todo el PCB, Esta es la razón por la que el diseño de componentes suele ocupar la mayor parte del tiempo en el diseño de PCB móviles. Diseño de PCB para teléfonos móviles, Por lo general, el circuito amplificador de bajo ruido se puede colocar en un lado del PCB y el amplificador de alta potencia en el otro lado., Y finalmente se conectan a las antenas RF y baseband del mismo lado a través de un cubo. Se necesitan algunas habilidades para asegurar que el orificio no transfiera energía RF de un lado a otro del tablero, Una técnica común es el uso de agujeros ciegos en ambos lados. Los efectos adversos de los orificios rectos pueden reducirse al mínimo mediante la colocación de orificios rectos en las zonas libres de interferencias de radiofrecuencia a ambos lados del PCB.. A veces no se puede garantizar un aislamiento adecuado entre múltiples bloques de circuitos, En este caso, debe considerarse el uso de blindaje metálico para proteger la energía RF en la región RF.. El blindaje metálico debe instalarse en el suelo y mantenerse a una distancia razonable de los componentes., Por lo tanto, ocupa un valioso espacio de PCB. Es importante garantizar la integridad del escudo en la medida de lo posible.. Las líneas de señal digital que entren en los escudos metálicos deberán pasar por la capa interna en la medida de lo posible., Y PCB Board Debajo de la capa de cableado está la capa. El cable de señal RF se puede extraer de la capa de cableado de pequeñas brechas y brechas en la parte inferior del escudo metálico, Pero cubra el espacio lo más cerca posible., La puesta a tierra en diferentes capas se puede conectar a través de múltiples agujeros.

2.3........ El desacoplamiento adecuado y eficaz de la Potencia del chip también es muy importante. Muchos chips RF con circuitos lineales integrados son muy sensibles al ruido de la fuente de alimentación, Por lo general, cada chip requiere hasta cuatro condensadores y un inductor aislado para asegurar que todo el ruido de la fuente de alimentación se filtra. Un circuito integrado o amplificador generalmente tiene una salida de drenaje abierta, Por lo tanto, es necesario tirar del inductor hacia arriba para proporcionar una carga RF de alta impedancia y una fuente de alimentación DC de baja Impedancia. El mismo principio se aplica al desacoplamiento de la fuente de alimentación en el extremo inductivo. Algunos chips necesitan más energía para funcionar, Por lo tanto, es posible que necesite dos o tres conjuntos de condensadores e inductores para desacoplarlos por separado, Varios inductores conectados en paralelo, Porque esto formará transformadores tubulares y señales de interferencia de Inductancia mutua, Por lo tanto, la distancia entre ellos debe ser al menos igual a la altura de uno de los dispositivos, O en ángulo recto a la Inductancia mutua.

2.4........ Los principios de la zonificación eléctrica suelen ser los mismos que los de la zonificación física., Pero hay otros factores. Algunas Partes del teléfono funcionan a diferentes tensiones y son controladas por software para prolongar la vida de la batería. Esto significa que los teléfonos móviles necesitan múltiples fuentes de energía, Esto plantea más problemas de aislamiento. La fuente de alimentación se introduce generalmente desde el conector, Desacoplamiento inmediato para filtrar cualquier ruido del exterior del tablero, Luego se distribuye a través de un conjunto de interruptores o reguladores. La corriente directa de la mayoría de los circuitos en el PCB del teléfono móvil es bastante pequeña, Por lo tanto, el ancho del cableado no suele ser un problema, Sin embargo,, Debe funcionar una línea de alta corriente separada lo más amplia posible para la fuente de alimentación del amplificador de alta potencia a fin de reducir la tensión de transmisión.. Para evitar una pérdida excesiva de corriente, Múltiples agujeros para transportar corriente de una capa a otra. Además, Si el pin de potencia del amplificador de alta potencia no está suficientemente desacoplado, El ruido de alta potencia irradiará a todo el tablero de circuitos y causará muchos problemas.. La puesta a tierra del amplificador de alta potencia es muy importante, por lo general se requiere el diseño del blindaje metálico.. En la mayoría de los casos, También es importante asegurar que la salida de radiofrecuencia esté alejada de la entrada de radiofrecuencia.. Esto también se aplica al amplificador, buffers, Y filtro. En el peor de los casos, Si la salida del amplificador y del Buffer se alimenta a la entrada con la fase y amplitud correctas, pueden producir oscilaciones auto - excitadas. En este caso, Serán capaces de funcionar de forma estable a cualquier temperatura y tensión. De hecho,, Pueden volverse inestables y añadir ruido e intermodulación a las señales RF. Si la línea de señal RF debe ser rebobinada de la entrada del filtro a la salida, Esto puede dañar seriamente las características de paso de banda del filtro. Para lograr un buen aislamiento entre la entrada y la salida, Primero debe poner un campo alrededor del filtro, A continuación, debe colocar un campo en la parte inferior del filtro, Y conectado a la tierra principal alrededor del filtro. También es una buena idea mantener las líneas de señal que necesitan pasar a través del filtro lo más lejos posible de los pines del filtro.

2.5. Asegúrese de que el ruido no aumente, Deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos:, El ancho de banda esperado de la línea de control puede variar de DC a 2mhz, Es casi imposible eliminar el ruido de banda ancha mediante filtrado. Segundo, La línea de control vco es generalmente parte de un bucle de retroalimentación que controla la frecuencia, Introduce ruido en muchos lugares, Por lo tanto, las líneas de control vco deben manipularse con mucho cuidado.. Asegúrese de que el piso de radiofrecuencia es seguro, todos los componentes están firmemente conectados al piso principal y aislados de otros cables que pueden causar ruido. Además, Para asegurar que la fuente de alimentación de vco esté completamente desacoplada, Debe prestarse especial atención a la vco, ya que su salida de radiofrecuencia suele estar a un nivel relativamente alto y la señal de salida de la vco puede interferir fácilmente con otros circuitos.. De hecho,, Vco se coloca generalmente al final de la región RF, A veces necesita un escudo metálico. Resonant circuits (one for the transmitter, the other for the receiver) are related to the VCO, Pero tiene sus propias características. En resumen, El circuito de resonancia es un circuito de resonancia paralelo con diodo capacitivo, que ayuda a establecer la frecuencia de trabajo de vco y modular el habla o los datos en la señal RF.. Todos los principios de diseño vco también se aplican a los circuitos resonantes. Los circuitos resonantes son a menudo muy sensibles al ruido porque contienen una gran cantidad de componentes, En el tablero de circuitos hay una amplia gama de áreas de distribución, generalmente en alta frecuencia de radio. Las señales se colocan generalmente en los pines adyacentes del chip, Pero estos Pines necesitan ser emparejados con inductores y condensadores relativamente grandes para funcionar, Esto requiere que estos inductores y condensadores se coloquen cerca y se conecten de nuevo al circuito de control sensible al ruido. No es fácil..

3. El diseño del teléfono móvil debe prestar atención a los siguientes aspectos: PCB Board
3.1 Processing of Fuente de alimentación and ground cable
Even if the wiring in Todo PCB Board Muy bien hecho., Pero la interferencia causada por la fuente de alimentación y el cable de tierra no ha sido bien considerada., El rendimiento del producto disminuirá, A veces incluso afecta la tasa de éxito del producto. Por lo tanto, el cableado eléctrico, El cable de tierra debe tomarse en serio, Interferencia acústica eléctrica, Límites de caída de los cables de tierra, Para garantizar la calidad del producto. Para cada ingeniero que trabaja en el diseño de productos electrónicos, Obviamente, la causa del ruido entre el cable de tierra y el cable de alimentación es:. Ahora, the reduced noise suppression is only described as follows:
(1) It is well known that the decoupling capacitor is added between the power supply and ground wire.
(2) as far as possible to widen the width of power supply, Anchura de la línea de tierra en comparación con la línea de alimentación, their relationship is: ground wire > power line > signal line, En general, la anchura de la línea de señal es 0.2 ~ 0.3 mm, La anchura fina puede alcanzar 0.05 ~ 0.07mm, Cable de alimentación 1.2 ~ 2.5 mm. Este PCB Board Los circuitos digitales pueden consistir en un amplio bucle conductor de tierra, Eso es, a ground network for use (analog circuit ground cannot be used in this way).
(3) with a large area of copper layer for ground, Cuando no se utilice una placa de circuito impreso, la puesta a tierra se utilizará como puesta a tierra.. O hacer un multicapa, power supply, Cada cable de tierra ocupa una capa.

3.2 Common ground processing of digital circuit and analog circuit
Many PCBS are no longer single-function circuits (digital or analog), Es una mezcla de circuitos digitales y analógicos.. Por consiguiente,, Cableado, Tenemos que considerar la interferencia entre ellos., Especialmente la interferencia acústica en el cable de tierra. Alta frecuencia del circuito digital y alta sensibilidad del circuito analógico. Para líneas de señal, Las líneas de señal de alta frecuencia deben mantenerse lo más alejadas posible de los equipos de circuitos analógicos sensibles. Cable de tierra, the whole PCB Board Sólo hay un nodo con el mundo exterior, Por lo tanto, el problema de la puesta a tierra común digital y analógica debe ser PCB Board. En el interior de la placa de Circuito, la puesta a tierra digital y la puesta a tierra analógica están prácticamente separadas entre sí., Sólo en PCB Board and the external connection interface (such as plug, Etc..). Hay un pequeño cortocircuito entre la puesta a tierra digital y la puesta a tierra analógica. Tenga en cuenta que sólo hay un punto de conexión. Y algunos no son comunes PCB Board, Depende del diseño del sistema.

3.3 Signal Cables Are laid on electrical (ground) layers
In the multi-layer PCB wiring, Porque no hay líneas terminadas restantes en la capa de línea de señal, A continuación, la adición de capas causará un desperdicio y aumentará la carga de trabajo., El costo también aumenta en consecuencia, Para resolver esta contradicción, you can consider wiring in the electrical (ground) layer. La zona de alimentación debe considerarse en primer lugar, La segunda es la formación. Porque mantiene la integridad de la formación.

3.4 Processing of connecting legs in large area conductor
In the large-area grounding (electricity), Las piernas de los componentes comunes están conectadas a ellas. Necesidad de considerar sintéticamente el procesamiento de la pierna de conexión. En términos de rendimiento eléctrico, La almohadilla de la pierna de montaje está completamente conectada a la superficie de cobre, Sin embargo, hay algunos problemas ocultos en la soldadura y el montaje de componentes., such as: 1) the welding needs a high-power heater. 2) Easy to cause virtual solder joints. Por consiguiente,, Teniendo en cuenta las propiedades eléctricas y los requisitos del proceso, Hacer una almohadilla de soldadura cruzada, Llamado Escudo térmico, Comúnmente conocido como calor, Por lo tanto, la posibilidad de que la Junta de soldadura virtual se produzca debido a la disipación excesiva de calor en la parte de soldadura se reduce en gran medida., and the electrical connection (ground) layer leg of the multilayer board is the same.

3.5 Role of network system in cabling
In many CAD systems, El cableado está determinado por el sistema de red. Malla demasiado densa, Aumento de la trayectoria, Pero este paso es demasiado pequeño., La cantidad de datos en el campo gráfico es demasiado grande, Esto inevitablemente requerirá un mayor espacio de almacenamiento para el dispositivo, Además, tiene una gran influencia en la velocidad de cálculo de los productos electrónicos informáticos.. Algunas rutas no son válidas, Por ejemplo, los que están ocupados por almohadillas o agujeros de montaje en las piernas de los componentes, Agujero de ajuste, Etc.. Las mallas demasiado escasas y las rutas demasiado pocas tienen un gran efecto en la velocidad de distribución.. Por consiguiente,, Debe haber un sistema de red razonablemente denso para apoyar el cableado. La pierna del componente estándar es 0.1 inch (2.54mm) apart, Por lo tanto, la cardinalidad del sistema GRID es generalmente 0.1 inch (2.54mm) or integral multiples of less than 0.1 inch (e.g. 0.05 in, 0.025 in, 0.02 in, Etc..).

4. Técnicas y métodos de HF PCB Board design are as follows:
4.1 The transmission line corner shall adopt 45° Angle to reduce return loss
4.2. Se utilizará una placa de circuito aislante de alto rendimiento y el valor de aislamiento se controlará estrictamente de acuerdo con el grado.. Este método es útil para la gestión eficaz del campo electromagnético entre el material aislante y el cableado adyacente..
4.3 PCB Board El Código de diseño para el grabado de alta precisión debe mejorarse. Considere especificar el error de ancho del bus como+/0.0007 in, Administrar la subcotización y la sección transversal de la forma del cableado y especificar las condiciones de galvanoplastia de la pared lateral del cableado. Overall management of wiring (wire) geometry and coating surfaces is important to address skin effects related to microwave frequencies and to implement these specifications.
4.4 cables salientes con Inductancia de grifo, Evite el uso de componentes de plomo. En un entorno de alta frecuencia, Montaje con superficie.
4.5 para señales a través de agujeros, Debe evitarse el uso de PTH en placas sensibles, ya que este proceso puede dar lugar a inductancias de plomo en los orificios.
4.6. Debe proporcionarse una rica formación. Los agujeros moldeados se utilizan para conectar estas capas de tierra para evitar que los campos electromagnéticos 3D afecten al tablero.
4.7. Elija el proceso de recubrimiento de níquel no electrolítico o el proceso de recubrimiento de oro sumergido, No utilice el método hasl para galvanoplastia. This electroplated surface provides a better skin effect for high-frequency currents (Figure 2). Además, Este recubrimiento altamente soldable requiere menos plomo, Ayudar a reducir la contaminación ambiental.
4.8. La capa de resistencia a la soldadura previene el flujo de pasta de soldadura. Sin embargo,, Debido a la incertidumbre del espesor y a las propiedades de aislamiento desconocidas, Cubrir toda la superficie de la placa con material de soldadura de resistencia causará grandes cambios en la energía electromagnética en el diseño de MICROSTRIP.. Normalmente, La presa de soldadura se utiliza como capa de resistencia a la soldadura. Campo electromagnético. En este caso, Gestionamos la transición de MICROSTRIP a cable coaxial. Cable coaxial, La capa del suelo se entrelaza en forma de anillo y se espacia uniformemente. En MICROSTRIP, La formación de puesta a tierra se encuentra por debajo de la línea activa. Esto introduce algunos efectos marginales que necesitan ser entendidos, Previsión, Y considerar en el diseño. Por supuesto., Este desajuste también puede dar lugar a pérdidas inversas que deben minimizarse para evitar el ruido y la interferencia de la señal. PCB Board.