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Blogue PCB - Conception de carte PCB de circuit RF

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Blogue PCB - Conception de carte PCB de circuit RF

Conception de carte PCB de circuit RF

2022-06-30
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Author:pcb

Avec le développement de la technologie de communication, la technologie de carte PCB RF portative est de plus en plus utilisée, comme les pagers sans fil, les téléphones cellulaires, les PDA sans fil, etc. les indicateurs de performance des circuits RF affectent directement la qualité de l'ensemble du produit. L'une des caractéristiques de ces produits portables est la miniaturisation, qui implique une densité élevée de composants, ce qui rend les interférences mutuelles des composants (y compris SMd, SMc, puces nues, etc.) très importantes. Une mauvaise manipulation du signal de perturbation électromagnétique peut entraîner un système de circuit entier qui ne fonctionne pas correctement. Par conséquent, comment prévenir et supprimer les interférences électromagnétiques, améliorer la compatibilité électromagnétique, devient un problème très important dans la conception de carte PCB de circuit RF. Le même circuit, différentes structures de conception de carte PCB, leurs indicateurs de performance seront très différents. Dans cette discussion, lors de la conception d'une carte PCB de circuit RF pour un produit portable à l'aide du logiciel Protel99 se, si les indicateurs de performance du circuit sont mis en œuvre au maximum pour répondre aux exigences de compatibilité électromagnétique.


1. Choix de la plaque

Les substrats d'une carte de circuit imprimé comprennent deux catégories: les substrats organiques et les substrats inorganiques. Les caractéristiques importantes du substrat sont la constante diélectrique islaµr, le facteur de dissipation (ou perte diélectrique) Tan islaµr, le coefficient de dilatation thermique cet et l'hygroscopicité. Parmi eux, les îlots affectent l'impédance du circuit et le taux de transmission du signal. Pour les circuits haute fréquence, la tolérance à la permittivité diélectrique est un facteur plus critique à prendre en compte en premier lieu, et un substrat avec une tolérance de permittivité diélectrique moindre doit être choisi.

Carte PCB

2. Processus de conception de carte PCB

Comme l'utilisation du logiciel Protel99 se diffère de celle de logiciels tels que protel98, le processus de conception de cartes PCB avec le logiciel Protel99 est d'abord brièvement discuté.

1) depuis Protel99

Se est géré en mode base de données de projet, ce qui est implicite sous Windows 99, vous devez donc d'abord créer un fichier de base de données pour gérer les schémas de circuit et la disposition de la carte PCB de votre conception.

2) conception du schéma. Pour permettre la connexion réseau, les composants utilisés doivent être présents dans la Bibliothèque de composants entre les conceptions de principe, sinon les composants requis doivent être fabriqués dans schlib et stockés dans les fichiers de la bibliothèque. Ensuite, il suffit d'appeler les éléments souhaités à partir de la Bibliothèque d'éléments et de les connecter en fonction du schéma du circuit conçu.

3) après avoir terminé la conception schématique, vous pouvez former une grille pour la conception de la carte PCB.

4) conception de carte PCB.

A déterminer la forme et les dimensions de la carte PCB. La forme et les dimensions de la carte PCB sont déterminées en fonction de l'emplacement de la carte PCB conçue dans le produit, de la taille et de la forme de l'espace et de l'ajustement avec d'autres composants. Utilisez la commande place Track pour dessiner le contour du PCB sur la couche Mechanical layer.

B Selon les exigences de SMT, faites des trous de positionnement, des yeux, des points de référence, etc. sur la carte PCB.

C production de composants. Si vous avez besoin d'utiliser des pièces spéciales qui ne sont pas présentes dans la Bibliothèque de pièces, vous devrez les fabriquer avant la mise en page. Le processus de fabrication des composants dans Protel99 se est relativement simple. Après avoir sélectionné la commande "make Library" dans le menu "design", vous accédez à la fenêtre de fabrication de composants, puis sélectionnez la commande "New Component" dans le menu "Tool". Conception de l'équipement. À ce stade, il vous suffit de dessiner le Plot correspondant quelque part sur le calque top Layer à l'aide d'une commande telle que place pad, en fonction de la forme et des dimensions du composant réel, et de l'éditer en tant que Plot souhaité (y compris la forme, les dimensions et le diamètre intérieur du plot). En outre, le nom du numéro d'extrémité correspondant du plot doit être marqué), puis utilisez la commande place Track pour dessiner la forme du composant dans la couche top Overlayer et obtenir le nom du composant et le stocker dans la Bibliothèque de composants.

D une fois que les composants sont fabriqués, la disposition et le câblage sont effectués. Ces deux sections sont discutées en détail ci - dessous.

E l'inspection doit être effectuée à l'issue du processus décrit ci - dessus. Il s'agit d'une part de vérifier le principe du circuit et d'autre part de vérifier les problèmes d'adaptation mutuelle et d'assemblage. Le principe du circuit peut être vérifié manuellement ou automatiquement via le réseau (le réseau formé par le schéma peut être comparé au réseau formé par la carte PCB).

F après avoir vérifié l'absence d'erreur, Archivez et exportez le fichier. Dans Protel99 se, les fichiers doivent être stockés dans les chemins et fichiers spécifiés à l'aide de la commande "export" de l'option "file" (la commande "Import" est utilisée pour transférer les fichiers vers Protel99 se). Remarque: après avoir exécuté la commande Save copy as... Dans l'option "file" de Protel99 se, le nom de fichier sélectionné n'est pas visible dans Windows 98 et ne peut donc pas être vu dans l'explorateur. Ce n'est pas exactement la même chose que la fonction "Save as..." dans Protel 98.


3. Disposition des composants

Étant donné que les SMT utilisent généralement le soudage par flux de chaleur à four infrarouge pour réaliser le soudage des éléments, la disposition des éléments affecte la qualité des points de soudure et, par conséquent, le bon rendement du produit. Pour la conception de cartes PCB de circuits radiofréquences, la compatibilité électromagnétique exige que chaque module de circuit ne génère pas autant de rayonnement électromagnétique que possible et possède une certaine résistance aux interférences électromagnétiques. Par conséquent, la disposition des composants affecte également directement l'interférence et l'anti - interférence du circuit lui - même. La performance, qui est également directement liée à la performance du circuit conçu. Par conséquent, lors de la conception d'un circuit radiofréquence PCB, en plus de prendre en compte la disposition d'une conception de carte PCB ordinaire, il est nécessaire de réfléchir à la façon de réduire les interférences mutuelles entre les différentes parties du circuit radiofréquence, à la façon de réduire les interférences du circuit lui - même avec d'autres circuits, et à la capacité d'anti - interférence du circuit lui - même. Par expérience, l'effet d'un circuit RF dépend non seulement des indicateurs de performance de la carte RF elle - même, mais également de l'interaction avec la carte de traitement CPU. Par conséquent, une disposition rationnelle est particulièrement importante lors de la conception d'une carte PCB. Principe général de la disposition: les éléments doivent être disposés dans la même direction autant que possible, en choisissant la direction dans laquelle la carte PCB entre dans le système de fusion d'étain, le phénomène de mauvaise soudure peut être réduit, voire évité; Exigence de l'étain, si l'espace de la carte PCB le permet, l'espacement des éléments doit être aussi large que possible. Pour les panneaux recto - verso, un côté doit généralement être conçu avec des composants SMD et SMC et l'autre côté doit être un composant discret. La disposition doit noter:

1) Tout d'abord déterminer l'emplacement des composants d'interface avec d'autres cartes PCB ou systèmes sur la carte PCB, il est important de prêter attention à la coordination entre les composants d'interface (par exemple, l'orientation des composants, etc.).

2) en raison de la petite taille des produits à main et de la disposition compacte des composants, la priorité doit être donnée aux composants plus grands, les emplacements correspondants doivent être déterminés et la coopération entre eux doit être prise en compte.

3) analysez soigneusement la structure du circuit, divisez le circuit en blocs (tels que le circuit d'amplification à haute fréquence, le circuit de mélange et le circuit de démodulation, etc.), séparez le signal électrique fort et le signal électrique faible autant que possible, séparez le circuit de signal numérique et le circuit de signal analogique, Les circuits remplissant la même fonction doivent être disposés dans la mesure du possible dans une certaine plage, ce qui réduit la zone de boucle du signal; Les réseaux de filtrage des différentes parties du circuit doivent être connectés à proximité, ce qui permet non seulement de réduire le rayonnement, mais aussi la probabilité d'être perturbé. Capacité anti - interférence du circuit.

4) Regroupement selon la sensibilité différente du circuit de l'unité à la compatibilité électromagnétique en utilisation. Pour les composants du circuit qui sont vulnérables aux interférences, la disposition doit également essayer d'éviter les sources d'interférences (telles que les interférences provenant du CPU sur la carte de traitement des données, etc.).


4. Câblage

Une fois que la disposition des composants est fondamentalement terminée, vous pouvez commencer à câbler. Le principe de base du câblage est le suivant: après que la densité d'assemblage le permette, essayez d'utiliser une conception de câblage à faible densité, l'épaisseur des traces de signal doit être aussi cohérente que possible, favorisant l'adaptation d'impédance. Pour les circuits radiofréquences, une conception irrationnelle de l'orientation, de la largeur et de l'espacement des lignes des lignes de signal peut entraîner des interférences croisées entre le signal et les lignes de transmission du signal; En outre, l'alimentation du système elle - même est également perturbée par le bruit, de sorte qu'elle doit être intégrée lors de la conception d'une carte PCB de circuit RF. Pensez au câblage raisonnable. Lors du câblage, toutes les traces doivent être éloignées du cadre de la carte PCB (environ 2 mm) pour éviter toute possibilité de déconnexion ou de déconnexion potentielle pendant la production de la carte PCB. Le cordon d'alimentation doit être aussi large que possible pour réduire la résistance de la boucle. Dans le même temps, la direction de la ligne d'alimentation et de la ligne de masse doit être cohérente avec la direction de transmission des données afin d'améliorer la capacité d'anti - brouillage; Les lignes de signal doivent être aussi courtes que possible et minimiser le nombre excessif de trous; Les connexions entre les composants sont les plus courtes possibles pour réduire les paramètres de distribution et les interférences électromagnétiques mutuelles; Pour les lignes de signal incompatibles doivent être éloignées les unes des autres et éviter autant que possible les lignes parallèles, tandis que les lignes de signal positives des deux côtés doivent être perpendiculaires les unes aux autres; Lors du câblage, le côté de l'adresse qui nécessite un angle doit être un angle de 135 ° et un angle droit doit être évité. Lors du câblage, les lignes directement connectées aux Plots ne doivent pas être trop larges et les traces doivent être aussi éloignées que possible des composants déconnectés pour éviter les courts - circuits; Les trous excessifs ne doivent pas être peints sur les composants et doivent être éloignés autant que possible des composants cassés pour éviter la production. Il existe des phénomènes tels que la soudure virtuelle, la soudure continue et les courts - circuits. Dans la conception des cartes PCB de circuits RF, le câblage correct des lignes d'alimentation et de masse est particulièrement important, et une conception rationnelle est un moyen important de surmonter les interférences électromagnétiques. Un certain nombre de sources d'interférences sur la carte PCB sont générées par l'alimentation et la ligne de masse, où les interférences de bruit sont causées par la ligne de masse. La principale raison pour laquelle les lignes de terre sont vulnérables aux interférences électromagnétiques est que les lignes de terre ont une impédance. Lorsque le courant circule à travers la ligne de terre, une tension est générée sur la ligne de terre, ce qui entraîne une perturbation du courant de boucle de la ligne de terre et de la boucle de la ligne de terre. Lorsque plusieurs circuits partagent une ligne de masse, un couplage d'impédance commun est formé, ce qui crée un bruit dit de ligne de masse. Ainsi, lors du câblage de la ligne de masse d'une carte PCB de circuit radiofréquence, il convient de faire:

1) Tout d'abord, divisez le circuit en plusieurs blocs. Le circuit radiofréquence peut être essentiellement divisé en parties amplification haute fréquence, mélange, démodulation, oscillateur local, etc. Il est nécessaire de prévoir un point de référence de potentiel commun pour chaque module de circuit, c'est - à - dire la masse correspondante du circuit de chaque module. Il est ainsi possible de transmettre des signaux entre les différents modules du circuit. Le résumé est ensuite fait là où la carte PCB du circuit RF est connectée au fil de terre, c'est - à - dire dans le fil de terre général. Comme il n'y a qu'un seul point de référence, il n'y a pas de couplage d'impédance commun et donc pas de problème d'interférence mutuelle.

2) les zones numériques et analogiques doivent être isolées autant que possible de la terre, la terre numérique et analogique doivent être séparées et connectées à la terre de l'alimentation.

3) la ligne de masse à l'intérieur de chaque partie du circuit devrait également prêter attention au principe de la mise à la terre à point unique, minimiser la zone de la boucle de signal et la relier à l'adresse du circuit de filtrage correspondant à proximité.

4) Lorsque l'espace le permet, chaque module peut être isolé par une ligne de masse pour éviter les effets de couplage de signal entre eux.


5 Conclusion

La clé de la conception de circuits RF PCB est de savoir comment réduire la capacité de rayonnement et améliorer la résistance aux interférences. Une disposition et un câblage raisonnables sont la garantie de la conception de circuits RF PCB. La méthode décrite ici est bénéfique pour améliorer la fiabilité de la conception de carte PCB de circuit radiofréquence, résoudre le problème des interférences électromagnétiques et atteindre ainsi le but de la compatibilité électromagnétique.