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Blogue PCB - Schéma de conception de fiabilité de carte PCB de téléphone portable

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Blogue PCB - Schéma de conception de fiabilité de carte PCB de téléphone portable

Schéma de conception de fiabilité de carte PCB de téléphone portable

2022-03-30
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Author:pcb

La conception de carte PCB RF est souvent décrite comme « Art noir» en raison de l'incertitude théorique, mais cette idée n'est que partiellement vraie. Il existe de nombreuses règles que vous pouvez suivre et que vous ne devez pas ignorer pour la conception de cartes RF. Cependant, dans la conception pratique, la technique vraiment utile est la façon dont ces principes et ces lois peuvent être compromis lorsqu'ils ne peuvent pas être mis en œuvre avec précision en raison de diverses contraintes de conception. Bien sûr, il y a beaucoup de sujets importants de conception RF qui méritent d'être discutés, y compris l'impédance et l'adaptation d'impédance, les matériaux de couche isolante et les stratifiés, les longueurs d'onde et les ondes stationnaires, qui ont tous une grande influence sur la CEM et l'IME des téléphones portables.

Carte PCB

1. Isolez autant que possible les amplificateurs de haute puissance RF (HPA) et les amplificateurs à faible bruit (LNA). En bref, éloignez les circuits d'émission RF de haute puissance des circuits de réception RF de faible puissance. Le téléphone est polyvalent, il y a beaucoup d'éléments, mais il y a peu d'espace sur la carte PCB, et toutes ces exigences en matière de compétences de conception sont relativement élevées compte tenu des limites du câblage pendant le processus de conception. À ce stade, vous devrez peut - être concevoir quatre à six couches de PCB pour travailler en alternance plutôt que simultanément. Les circuits de haute puissance peuvent parfois également comprendre des tampons RF et des oscillateurs commandés en tension (VCO). Assurez - vous que les zones de haute puissance sur le PCB ont au moins une couche entière sans trous. Bien sûr, plus de cuivres, mieux c'est. Les signaux analogiques sensibles doivent être aussi éloignés que possible des signaux numériques à grande vitesse et des signaux RF. La zone de conception peut être divisée en zones physiques et électriques. Le zonage physique concerne principalement la disposition des composants, l'orientation et le blindage, etc. le zonage électrique peut continuer à être décomposé en partitions pour la distribution d'électricité, le câblage RF, les circuits et signaux sensibles et la mise à la terre. 2.1 nous parlons de zonage physique. La disposition des éléments est la clé pour réaliser la conception RF. Une technique efficace consiste tout d'abord à fixer le composant sur la voie RF et à l'orienter de manière à réduire la longueur de la voie RF jusqu'à ce que l'entrée soit éloignée de la sortie et à séparer autant que possible les circuits de forte puissance des circuits de faible puissance. Un moyen efficace d'empiler les cartes est de placer le sol principal (le sol principal) sur une deuxième couche sous la surface, en plaçant autant de lignes RF que possible sur la surface. Réduire la taille des trous traversants dans le chemin RF réduit non seulement l'inductance du chemin, mais réduit également les points de soudure virtuels sur la masse principale et les risques de fuite d'énergie RF dans d'autres zones du stratifié. Dans l'espace physique, un circuit linéaire, tel qu'un amplificateur Multi - étages, est généralement suffisant pour isoler plusieurs zones RF les unes des autres, mais un duplexeur, un mélangeur et un amplificateur / mélangeur if ont toujours plusieurs signaux RF / if qui interfèrent les uns avec les autres, de sorte que cet effet doit être soigneusement réduit à 2,2 RF et if doivent être croisés autant que possible et séparés autant que possible entre eux. Le bon chemin RF est très important pour la performance de l'ensemble du PCB, c'est pourquoi la disposition des éléments occupe généralement la majeure partie du temps dans les conceptions de PCB mobiles. Dans une conception de carte PCB de téléphone portable, il est souvent possible de placer un circuit amplificateur à faible bruit d'un côté de la carte PCB, un amplificateur à haute puissance de l'autre côté et éventuellement de le connecter à une antenne de processeur RF et en bande de base du même côté via un godet. Quelques astuces sont nécessaires pour s'assurer que les trous traversants ne transmettent pas l'énergie RF d'un côté à l'autre de la plaque, et la technique courante consiste à utiliser des trous borgnes des deux côtés. En disposant des trous traversants dans des zones sans interférence RF des deux côtés du PCB, les effets néfastes des trous traversants peuvent être minimisés. Parfois, il n'est pas possible d'assurer une isolation suffisante entre plusieurs blocs de circuit, auquel cas il faut envisager d'utiliser un blindage métallique pour masquer l'énergie RF dans la zone RF. Le blindage métallique doit être vendu au sol et à une distance raisonnable de l'assemblage, ce qui prend un précieux espace PCB. Il est très important d'assurer autant que possible l'intégrité du bouclier. Les lignes de signal numérique entrant dans le bouclier métallique doivent traverser la couche interne autant que possible, la carte PCB sous la couche de câblage étant la couche. Les lignes de signaux RF peuvent être tirées de petites fentes dans le fond du blindage métallique et des fentes dans la couche de câblage, mais une certaine mise à la terre est organisée autour de la fente autant que possible, et la mise à la terre des différentes couches peut être connectée par plusieurs trous.? 2.3 un découplage approprié et efficace de la puissance de la puce est également important. De nombreuses puces RF avec des circuits linéaires intégrés sont très sensibles au bruit d'alimentation et nécessitent généralement jusqu'à quatre condensateurs et une inductance d'isolation par puce pour s'assurer que tout le bruit d'alimentation est filtré. Un circuit intégré ou un amplificateur a généralement une sortie à drain ouvert et nécessite donc une inductance de pull - up pour fournir une charge RF Haute impédance et une alimentation DC basse impédance. Le même principe s'applique au découplage de l'alimentation électrique à l'extrémité de l'inducteur. Certaines puces ont besoin de plus de puissance pour fonctionner, vous pouvez donc avoir besoin de deux ou trois groupes de condensateurs et d'inductances pour les coupler séparément, et très peu d'inductances sont connectées en parallèle, car cela crée un transformateur tubulaire et un signal interférentiel d'inductance mutuelle, de sorte que la distance entre eux doit être Au moins égale à la hauteur de l'un des appareils ou à angle droit avec l'inductance mutuelle. 2.4 Le principe de la partition électrique est généralement le même que celui de la partition physique, mais d'autres facteurs sont impliqués. Certaines parties du téléphone fonctionnent à différentes tensions et sont contrôlées par un logiciel pour prolonger la durée de vie de la batterie. Cela signifie que le téléphone doit fonctionner sur plusieurs sources d'alimentation, ce qui crée plus de problèmes d'isolation. L'alimentation est généralement introduite à partir du connecteur, immédiatement découplée pour filtrer tout bruit provenant de l'extérieur de la carte, puis distribuée par un ensemble d'interrupteurs ou de régulateurs. Le courant continu de la plupart des circuits sur le téléphone PCBs est faible, donc la largeur de câblage n'est généralement pas un problème, cependant, il est nécessaire de faire fonctionner une ligne individuelle à courant élevé aussi large que possible pour l'alimentation de l'amplificateur de haute puissance afin de réduire la chute de tension de transmission à. Pour éviter une perte de courant excessive, plusieurs trous sont utilisés pour transférer le courant d'une couche à l'autre. De plus, si le découplage n'est pas suffisant aux bornes de puissance de l'amplificateur de forte puissance, le bruit de forte puissance rayonnera sur toute la carte et posera divers problèmes. La mise à la terre des amplificateurs de haute puissance est essentielle et nécessite souvent la conception d'un blindage métallique. Dans la plupart des cas, il est également essentiel de s'assurer que la sortie RF est éloignée de l'entrée RF. Cela s'applique également aux amplificateurs, Buffers et filtres. Dans le mauvais cas, si la sortie de l'amplificateur et du buffer est renvoyée à l'entrée avec la phase et l'amplitude correctes, ils peuvent produire des oscillations auto - excitées. Dans ce cas, ils pourront fonctionner de manière stable dans toutes les conditions de température et de tension. En effet, ils peuvent devenir instables et ajouter du bruit et des signaux d'intermodulation au Signal RF. Si la ligne de Signal RF doit être retournée de l'entrée vers la sortie du filtre, cela nuit gravement au caractère passe - bande du filtre. Pour obtenir une bonne isolation des entrées et des sorties, il est nécessaire de disposer d'abord d'un champ autour du filtre, puis d'un champ électrique dans la zone inférieure du filtre et relié à la masse principale autour du filtre. C'est également une bonne idée de placer la ligne de signal qui doit traverser le filtre aussi loin que possible des broches du filtre. 2.5 pour s'assurer que le bruit n'augmente pas, il faut tenir compte de plusieurs aspects: premièrement, la bande passante attendue de la ligne de commande peut être comprise entre DC et 2 MHz, et il est pratiquement impossible d'éliminer ce bruit large bande par filtrage; Deuxièmement, la ligne de contrôle VCO fait généralement partie d'une boucle de rétroaction qui contrôle la fréquence et introduit du bruit à de nombreux endroits, de sorte que la ligne de contrôle VCO doit être traitée avec beaucoup de soin. Assurez - vous que le plancher RF est solide et que toutes les pièces sont fermement fixées au plancher principal et isolées des autres fils électriques qui peuvent générer du bruit. De plus, pour assurer un découplage suffisant de l'alimentation du VCO, il faut accorder une attention particulière au VCO, car sa sortie RF tend à être à un niveau relativement élevé et le signal de sortie du VCO peut facilement interférer avec d'autres circuits. En effet, le VCO est souvent placé à l'extrémité de la zone RF et nécessite parfois un blindage métallique. Les circuits résonnants (l'un pour l'émetteur et l'autre pour le récepteur) sont associés au VCO, mais ont leurs propres caractéristiques. En termes simples, un circuit résonant est un circuit résonant parallèle avec des diodes capacitives qui aident à régler la fréquence de fonctionnement du VCO et à moduler la parole ou les données en signaux RF. Tous les principes de conception VCO s'appliquent également aux circuits résonants. Les circuits résonants sont généralement très sensibles au bruit car ils contiennent un grand nombre de composants, ont de larges zones de distribution sur la carte et fonctionnent généralement à des fréquences RF élevées. Les signaux sont généralement disposés sur des broches adjacentes de la puce, mais ces broches doivent être appariées avec des inductances et des condensateurs relativement grands pour fonctionner, ce qui nécessite à son tour que ces inductances soient placées de manière étanche avec les condensateurs et soient reliées à une boucle de commande sensible au bruit. Ce n'est pas facile de le faire. La conception de la carte PCB du téléphone portable devrait accorder une attention particulière aux aspects suivants 3.1 manipulation de l'alimentation et du câblage de terre même si le câblage dans toute la carte PCB est bien fait, les interférences causées par l'alimentation et le câblage de terre ne sont pas bien prises en compte et les performances du produit peuvent également diminuer, parfois même affecter le succès du produit. Par conséquent, le câblage des fils, des lignes de terre doit être pris au sérieux, les interférences de bruit générées au niveau des fils, des lignes de terre sont réduites à la limite pour assurer la qualité des produits. Pour chaque ingénieur travaillant sur la conception de produits électroniques, la cause du bruit entre le fil de terre et le fil d'alimentation est évidente. Or, la réduction de la réjection du bruit n'est décrite que comme suit: (1) Il est bien connu d'ajouter un condensateur de découplage entre l'alimentation et la ligne de masse. (2) essayez d'élargir la largeur de l'alimentation, la ligne de terre est plus large que la ligne d'alimentation, leur relation est: ligne de terre > ligne d'alimentation > ligne de signal, généralement la largeur de la ligne de signal est de 0,2 à 0,3 mm, la largeur fine peut atteindre 0,05 à 0,07 mm, la ligne d'alimentation est de 1,2 à 2,5 mm. La carte PCB d'un circuit numérique peut être constituée d'un anneau large de conducteurs de masse, c'est - à - dire du réseau de masse utilisé (la mise à la terre d'un circuit analogique ne peut pas être utilisée de cette manière). (3) Mise à la terre avec une couche de cuivre de grande surface, mise à la terre partout où la plaque d'impression n'est pas utilisée. Ou faire en sorte que leurs cartes multicouches, leurs alimentations, leurs fils de terre occupent chacun une couche.? 3.2 traitement de la mise à la terre commun pour les circuits numériques et analogiques de nombreux PCBs ne sont plus des circuits monofonctionnels (numériques ou analogiques), mais des circuits numériques et analogiques hybrides. Par conséquent, lors du câblage, nous devons prendre en compte les interférences entre eux, en particulier les interférences de bruit sur les lignes de terre. Les circuits numériques ont une fréquence plus élevée et les circuits analogiques ont une sensibilité plus forte. Pour les lignes de signal, les lignes de signal haute fréquence doivent être aussi éloignées que possible des dispositifs de circuit analogique sensibles. Pour la ligne de terre, toute la carte PCB n'a qu'un seul nœud avec l'extérieur, de sorte que les problèmes de mise à la terre commune numérique et analogique doivent être traités à l'intérieur de la carte PCB. Alors que la mise à la terre numérique et la mise à la terre analogique à l'intérieur de la carte PCB sont en fait séparées, seules les interfaces (telles que les fiches, etc.) sont connectées à la carte PCB et à l'extérieur. Il y a un petit court - circuit entre la mise à la terre numérique et la mise à la terre analogique. Notez qu'il n'y a qu'un seul point de connexion. Il y a aussi des interfaces sur la carte PCB, qui dépendent de la conception du système.3.3 le câble de signal est posé sur la couche électrique (terre).Dans le câblage PCB multicouche, en raison de la couche de ligne de signal ne laisse pas de ligne finie, puis ajouter la couche causera des déchets.cela ajoute également une certaine charge de travail, le coût augmente également en conséquence, afin de résoudre cette contradiction, vous pouvez envisager de câblage dans la couche électrique (terre). La zone de puissance doit être considérée en premier et la formation en second. Parce qu'il maintient l'intégrité de la formation.? 3.4 traitement des jambes de connexion dans les conducteurs de grande surface dans les conducteurs de grande surface, les jambes des composants courants sont connectées à eux. Le traitement des jambes de liaison nécessite une considération intégrée. En ce qui concerne les propriétés électriques, les Plots des jambes de l'élément sont entièrement connectés à la surface de cuivre, mais l'assemblage de soudage de l'élément présente certains inconvénients, tels que: 1) le soudage nécessite un chauffage haute puissance. 2) facile à provoquer la soudure par pointillés. Par conséquent, compte tenu des performances électriques et des exigences du procédé, on réalise un Plot croisé appelé panneau isolant, communément appelé Thermal, ce qui réduit considérablement la possibilité de créer des points de soudure virtuels en raison d'une trop grande dissipation de chaleur par les segments de soudure, tout comme les pattes de couche de connexion électrique (mise à la terre) pour les plaques multicouches.? 3.5 rôle des systèmes de réseau dans le câblage dans de nombreux systèmes CAO, le câblage est déterminé par les systèmes de réseau. Le maillage est trop dense, les chemins sont augmentés, mais les pas sont trop petits, la quantité de données dans le domaine du graphe est trop importante, ce qui impose nécessairement des exigences plus élevées en termes d'espace mémoire du dispositif, mais peut également avoir un impact important sur la vitesse de calcul de l'électronique informatique. Certains chemins sont inefficaces, tels que ceux occupés par les trous de rembourrage ou de montage des jambes de l'élément, les trous de réglage, etc. une grille trop clairsemée et trop peu de chemins ont un impact important sur le taux de distribution. Par conséquent, il est nécessaire d'avoir un système de grille raisonnablement dense pour supporter le câblage. Les jambes des composants standard sont distantes de 0,1 pouce (2,54 mm), de sorte que la base du système de grille est généralement de 0,1 pouce (2,5 4 mm) ou un multiple entier inférieur à 0,1 pouce (par exemple 0,05 pouce, 0025 pouce, 0,02 pouce, etc.). 4. La technologie et la méthode de conception de la carte PCB HF sont les suivantes: 4.1 L'angle de la ligne de transmission doit être de 45° pour réduire les pertes de retour. 4.2 Une carte de circuit imprimé isolée haute performance dont les valeurs de constante d'isolation sont strictement contrôlées par classe doit être utilisée. Cette approche favorise une gestion efficace du champ électromagnétique entre le matériau isolant et le câblage adjacent.? 4.3 Les spécifications de conception des cartes PCB gravées avec une grande précision devraient être améliorées. Pensez à spécifier une erreur de largeur de bus de + / - 0007 pouces, à gérer la contre - dépouille et la section transversale de la forme du câblage et à spécifier les conditions de placage des parois latérales du câblage. La gestion complète de la géométrie du câblage (fil) et de la surface revêtue est importante pour traiter les effets cutanés associés aux fréquences des micro - ondes et mettre en œuvre ces spécifications.? 4.4 cordons saillants avec inductance de prise, évitez les assemblages de cordons. Dans les environnements à haute fréquence, il faut utiliser des éléments montés en surface.?? 4.5 Pour les Vias de signalisation, il faut éviter d'utiliser du PTH sur les plaques sensibles, car ce processus peut entraîner l'inductance des conducteurs au niveau des vias.?? 4.6 Il faut prévoir une formation adéquate. Ces couches de mise à la terre sont reliées par des trous moulés pour empêcher les champs électromagnétiques tridimensionnels d'affecter la carte. 4.7 choisissez un procédé de nickelage ou de trempage d'or non électrolytique et n'utilisez pas la méthode hasl pour le placage. Cette surface de placage offre un meilleur effet de dermocosmétique pour les courants à haute fréquence (Figure 2). De plus, ce revêtement hautement soudable nécessite moins de fils, ce qui contribue à réduire la pollution de l'environnement. 4.8 la couche de soudure par soudure peut empêcher l'écoulement de la pâte à souder. Cependant, en raison de l'incertitude de l'épaisseur et des propriétés d'isolation inconnues, le revêtement de toute la surface de la plaque avec un matériau de soudure par arrêt peut entraîner de grandes variations de l'énergie électromagnétique dans les conceptions de microruban. La couche de soudure d'arrêt adopte généralement un barrage de soudure d'arrêt. Le champ électromagnétique. Dans ce cas, nous gérons le passage du microruban au câble coaxial. Dans un câble coaxial, les couches de terre sont entrelacées en anneaux et réparties uniformément. Dans la microbande, la couche de terre est située sous la ligne active. Cela introduit certains effets de bord qui doivent être compris, prédits et pris en compte lors de la conception. Bien entendu, ce décalage entraîne également des pertes inversées qui doivent être minimisées pour éviter le bruit et les interférences de signal sur la carte PCB.