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Schema di progettazione di affidabilità della scheda PCB del telefono cellulare
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Schema di progettazione di affidabilità della scheda PCB del telefono cellulare

Schema di progettazione di affidabilità della scheda PCB del telefono cellulare

2022-03-30
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Author:pcb

RF Scheda PCB Il design è spesso descritto come "arte nera" a causa di incertezze teoriche, ma questa visione è solo parzialmente vera. La progettazione della scheda RF ha molte regole che possono essere seguite e regole che non dovrebbero essere ignorate. Tuttavia, nella progettazione pratica, la tecnica davvero utile è come compromettere questi principi e leggi quando non possono essere implementati proprio a causa di vari vincoli progettuali. Naturalmente, ci sono molti importanti argomenti di progettazione RF vale la pena discutere, compresa la corrispondenza di impedenza e impedenza, materiali isolanti e laminati, lunghezza d'onda e onda in piedi, quindi questi hanno un grande impatto sull'EMC ed EMI dei telefoni cellulari.

Scheda PCB

1. Isolate high power RF amplifier (HPA) and low noise amplifier (LNA) as far as possible. In breve, Lasciate che il circuito di trasmissione RF di alta potenza lontano dal circuito di ricezione RF di bassa potenza. Caratteristiche del telefono cellulare, un sacco di componenti, ma il Scheda PCB lo spazio è piccolo, tenendo conto del processo di progettazione del limite di cablaggio, tutti questi requisiti per le competenze progettuali sono relativamente elevati. A questo punto, Potresti voler progettare da quattro a sei strati PCB per lavorare alternativamente, piuttosto che contemporaneamente. High power circuits may also sometimes include RF buffer and voltage controlled oscillators (VCO). Assicurarsi che ci sia almeno un intero piano dell'area ad alta potenza sul PCB senza fori in esso. Naturalmente, Più pelle di rame, meglio è. I segnali analogici sensibili devono essere tenuti il più lontano possibile dai segnali digitali ad alta velocità e dai segnali RF.

2. Le zone di progettazione possono essere divise in zone fisiche e zone elettriche. Il partizionamento fisico coinvolge principalmente il layout dei componenti, orientamento e schermatura, ecc. Le partizioni elettriche possono continuare a essere decomposte in partizioni per la distribuzione di energia, Cablaggio RF, circuiti e segnali sensibili, e messa a terra.
2.1 Discutiamo il partizionamento fisico. Il layout dei componenti è la chiave per implementare un design RF. La tecnica efficace consiste nel fissare prima i componenti sul percorso RF e orientarli in modo che la lunghezza del percorso RF sia ridotta in modo tale che l'ingresso sia lontano dall'uscita e i circuiti ad alta potenza e bassa potenza siano separati per quanto possibile. An efficient way to stack circuit boards is to place the main ground floor (the main ground) on the second layer below the surface, con linee RF sulla superficie il più possibile. Ridurre le dimensioni dei fori passanti nel percorso RF non solo riduce l'induttanza del percorso, ma riduce anche i giunti di saldatura virtuali sul terreno principale e la possibilità di perdite di energia RF in altre aree all'interno del laminato. Nello spazio fisico, I circuiti lineari come gli amplificatori multistadio sono solitamente sufficienti per isolare più regioni RF l'una dall'altra, ma diplexers, miscelatori, amplificatori IF e IF/I mixer hanno sempre RF multipli/Segnali IF che interferiscono tra loro, quindi questo effetto deve essere attentamente ridotto a.

2.2 RF e IF devono essere incrociati per quanto possibile, e separati per quanto possibile tra di loro. Il corretto percorso RF è molto importante per le prestazioni dell'intero PCB, Ecco perché il layout dei componenti di solito occupa la maggior parte del tempo nella progettazione di PCB mobili. Nei progetti PCB del telefono cellulare, Di solito è possibile posizionare il circuito dell'amplificatore a basso rumore su un lato del PCB e l'amplificatore ad alta potenza sull'altro lato, e infine collegarli all'antenna RF e al processore in banda base sullo stesso lato attraverso un dipper. Alcuni trucchi sono necessari per garantire che i fori dritti non trasferiscano l'energia RF da un lato all'altro della scheda, e una tecnica comune è quella di utilizzare fori ciechi su entrambi i lati. Gli effetti negativi dei fori dritti possono essere ridotti al minimo disponendo fori dritti in aree su entrambi i lati del PCB prive di interferenze RF. A volte non è possibile garantire un adeguato isolamento tra più blocchi di circuito, nel qual caso uno scudo metallico deve essere considerato per proteggere l'energia RF all'interno della regione RF. Lo scudo metallico deve essere venduto a terra e tenuto a una distanza ragionevole dai componenti, Occupando così prezioso spazio PCB. È molto importante garantire l'integrità del coperchio di protezione il più possibile. La linea di segnale digitale che entra nella copertura metallica di schermatura dovrebbe passare il più possibile attraverso lo strato interno, e il Scheda PCB sotto lo strato di cablaggio è lo strato. La linea del segnale RF può uscire dal piccolo divario nella parte inferiore della copertura dello scudo metallico e lo strato di cablaggio della lacuna, ma intorno allo spazio il più possibile per rivestire un po 'di terreno, il terreno su diversi strati può essere collegato attraverso una pluralità di fori.

2.3 Il disaccoppiamento corretto ed efficace della potenza del chip è anche molto importante. Molti chip RF con circuiti lineari integrati sono molto sensibili al rumore della fonte di alimentazione, e tipicamente ogni chip richiede fino a quattro condensatori e un induttore isolante per garantire che tutto il rumore della fonte di alimentazione sia filtrato. Un circuito integrato o un amplificatore spesso ha un'uscita a scarico aperto, Quindi un induttore pull-up è richiesto per fornire un carico RF ad alta impedenza e un alimentatore DC a bassa impedenza. Lo stesso principio vale per il disaccoppiamento dell'alimentazione elettrica all'estremità dell'induttore. Alcuni chip hanno bisogno di più potenza per funzionare, Quindi potresti aver bisogno di due o tre insiemi di capacità e induttanza per disaccoppiarli rispettivamente, poche induttanze parallele, perché questo formerà un trasformatore tubolare e segnale di interferenza di induzione reciproco, quindi la distanza tra di loro deve essere almeno uguale all'altezza di uno dei dispositivi, o un angolo retto all'induttanza reciproca a.

2.4 I principi per la zonizzazione elettrica sono generalmente gli stessi per la zonizzazione fisica, ma ci sono altri fattori coinvolti. Alcune parti del telefono funzionano a tensioni diverse e sono controllate da software per estendere la durata della batteria. Ciò significa che il telefono deve funzionare su più fonti di alimentazione, che crea più problemi di isolamento. L'alimentazione viene solitamente portata dal connettore, immediatamente disaccoppiato per filtrare eventuali rumori provenienti dall'esterno del circuito, e poi distribuito attraverso una serie di interruttori o regolatori. La corrente DC della maggior parte dei circuiti su PCBS del telefono cellulare è abbastanza piccola, quindi la larghezza del cablaggio di solito non è un problema, tuttavia, deve essere condotta una linea separata ad alta corrente il più ampia possibile per l'alimentazione dell'amplificatore ad alta potenza per ridurre la caduta di tensione di trasmissione a. Per evitare troppe perdite di corrente, una pluralità di fori sono utilizzati per trasferire corrente da uno strato all'altro. Inoltre, se non è sufficientemente disaccoppiato all'estremità del perno di alimentazione dell'amplificatore ad alta potenza, Il rumore ad alta potenza si irradia in tutta la scheda e porta tutti i tipi di problemi. La messa a terra di amplificatori ad alta potenza è critica e spesso richiede la progettazione di uno scudo metallico. Nella maggior parte dei casi, è anche fondamentale assicurarsi che l'uscita RF sia tenuta lontano dall'ingresso RF. Ciò vale anche per gli amplificatori, buffers, e filtri. Nel brutto caso, amplificatori e buffer possono generare oscillazioni auto-eccitate se le loro uscite vengono alimentate ai loro ingressi con la giusta fase e ampiezza. In questo caso, saranno in grado di operare stabilmente in qualsiasi condizione di temperatura e tensione. Infatti, possono diventare instabili e aggiungere segnali di rumore e intermodulazione ai segnali RF. Se la linea di segnale RF deve tornare dall'ingresso all'uscita del filtro, questo può compromettere gravemente le caratteristiche di passaggio della banda del filtro. Al fine di ottenere un buon isolamento di input e output, un campo deve essere prima posto intorno al filtro, e poi un campo deve essere posto nella regione inferiore del filtro, e collegato al terreno principale che circonda il filtro. È anche una buona idea posizionare le linee di segnale che devono passare attraverso il filtro il più lontano possibile dai pin del filtro.

2.5 Per evitare un aumento del rumore, I seguenti aspetti devono essere considerati: Primo, la larghezza di banda prevista della linea di controllo può essere compresa tra DC e 2MHz, ed è quasi impossibile rimuovere tale rumore di banda larga attraverso il filtraggio; Secondo, la linea di controllo VCO è solitamente parte di un ciclo di feedback che controlla la frequenza, e può introdurre rumore in molti luoghi, quindi la linea di controllo VCO deve essere gestita con grande cura. Assicurarsi che il pavimento RF sia solido e che tutti i componenti siano collegati saldamente al piano principale e isolati da altri cavi che possono causare rumore. Inoltre, garantire che l'alimentazione del VCO sia sufficientemente disaccoppiata, Particolare attenzione deve essere prestata al VCO perché la sua uscita RF tende ad essere ad un livello relativamente alto e il segnale di uscita VCO può facilmente interferire con altri circuiti. Infatti, il VCO è spesso posizionato alla fine della regione RF, e a volte richiede uno scudo metallico. Resonant circuits (one for the transmitter, the other for the receiver) are related to the VCO, ma hanno le loro caratteristiche. In poche parole, Un circuito risonante è un circuito risonante parallelo con diodi capacitivi che aiutano a impostare la frequenza di funzionamento del VCO e modulare la voce o i dati ai segnali RF. Tutti i principi di progettazione VCO si applicano anche ai circuiti risonanti. I circuiti risonanti sono solitamente molto sensibili al rumore perché contengono un gran numero di componenti, hanno un'ampia area di distribuzione sulla scheda e di solito operano ad alta frequenza RF. I segnali sono solitamente disposti su perni adiacenti del chip, ma questi pin devono essere accoppiati con induttori e condensatori relativamente grandi per funzionare, che a sua volta richiede che questi induttori e condensatori siano posizionati vicini tra loro e collegati nuovamente ad un circuito di controllo sensibile al rumore. Non è facile farlo.

3. Grande attenzione dovrebbe essere prestata ai seguenti aspetti nella progettazione del telefono cellulare Scheda PCB
3.1 Processing of alimentazione elettrica and ground cable
Even if the wiring in l'intero Scheda PCB è completato bene, ma l'interferenza causata dall'alimentazione elettrica e dal cavo di terra non è considerata bene, le prestazioni del prodotto diminuiranno, e talvolta anche influenzare il tasso di successo del prodotto. Quindi il cablaggio dell'elettricità, il filo di terra deve essere trattato seriamente, l'interferenza acustica che l'elettricità, Il posto del filo di terra produce cadute per limitare, al fine di garantire la qualità del prodotto. Per ogni ingegnere impegnato nella progettazione di prodotti elettronici, è chiaro che il motivo del rumore tra filo di terra e linea elettrica è generato. Ora, 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, Il cavo di terra è più ampio della linea elettrica, their relationship is: ground wire > power line > signal line, solitamente la larghezza della linea del segnale è 0.2 ~ 0.3mm, la larghezza fine può raggiungere 0.05 ~ 0.07mm, la linea elettrica è 1.2 ~ 2.5mm. Il Scheda PCB Il circuito digitale può essere costituito da un ciclo di conduttori di terra ampi, che è, a ground network for use (analog circuit ground cannot be used in this way).
(3) with a large area of copper layer for ground, nel cartone stampato non è utilizzato nel luogo sono collegati con il terreno come terra. O renderlo multi-layer board, power supply, Ogni linea di messa a terra occupa un livello.

3.2 Common ground processing of digital circuit and analog circuit
Many PCBS are no longer single-function circuits (digital or analog), ma una miscela di circuiti digitali e analogici. Pertanto, in caso di cablaggio, dobbiamo considerare l'interferenza tra di loro, in particolare l'interferenza acustica sulla linea di terra. Il circuito digitale ha alta frequenza e il circuito analogico ha una forte sensibilità. Per la linea di segnale, la linea di segnale ad alta frequenza dovrebbe essere il più lontano possibile dal dispositivo sensibile del circuito analogico. Per la linea di terra, the whole Scheda PCB ha un solo nodo al mondo esterno, quindi il problema del terreno comune digitale e analogico deve essere affrontato all'interno del Scheda PCB. E nella scheda interna la terra digitale e la terra analogica sono in realtà separati l'uno dall'altro, solo nel Scheda PCB and the external connection interface (such as plug, ecc.). C'è un po' di una breve connessione tra la terra digitale e la terra analogica. Si noti che c'è un solo punto di connessione. Vi sono anche problemi di Scheda PCB, che dipende dalla progettazione del sistema.

3.3 Signal Cables Are laid on electrical (ground) layers
In the multi-layer PCB wiring, perché non c'è linea finita rimasta nello strato della linea del segnale, e poi aggiungere strati causerà sprechi aumenterà anche la produzione di una certa quantità di lavoro, anche il costo è aumentato di conseguenza, per risolvere questa contraddizione, you can consider wiring in the electrical (ground) layer. La zona di potenza deve essere considerata per prima cosa, e la formazione secondo. Perché preserva l'integrità della formazione.

3.4 Processing of connecting legs in large area conductor
In the large-area grounding (electricity), le gambe di componenti comuni sono collegate con loro. La lavorazione delle gambe di collegamento deve essere considerata in modo completo. In termini di prestazioni elettriche, i cuscinetti delle gambe dei componenti sono completamente collegati con la superficie in rame, ma ci sono alcuni pericoli nascosti per l'assemblaggio di saldatura dei componenti, such as: 1) the welding needs a high-power heater. 2) Easy to cause virtual solder joints. Pertanto, tenendo conto delle prestazioni elettriche e delle esigenze di processo, fare un cuscinetto di saldatura trasversale, chiamato scudo termico, comunemente noto come Termico, in modo che la possibilità di punto di saldatura virtuale a causa di eccessiva dissipazione del calore nella sezione di saldatura è notevolmente ridotta, 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, Il cablaggio è determinato dal sistema di rete. La griglia è troppo densa, il percorso è aumentato, ma il passo è troppo piccolo, il volume di dati del campo grafico è troppo grande, che avranno inevitabilmente requisiti più elevati per lo spazio di stoccaggio delle apparecchiature, ma ha anche un grande impatto sulla velocità di calcolo dei prodotti elettronici informatici. Alcuni percorsi non sono validi, come quelli occupati dai cuscinetti delle gambe dei componenti o dai fori di montaggio, regolazione dei fori, ecc. Griglia troppo scarsa e troppi percorsi hanno una grande influenza sul tasso di distribuzione. Pertanto, è necessario disporre di un sistema di rete ragionevolmente denso per sostenere il cablaggio. Le gambe dei componenti standard sono 0.1 inch (2.54mm) apart, quindi la base dei sistemi di rete è solitamente 0.1 inch (2.54mm) or integral multiples of less than 0.1 inch (e.g. 0.05 pollici, 0.025 pollici, 0.02 pollici, ecc.).

4. Tecniche e metodi di hf Scheda PCB design are as follows:
4.1 The transmission line corner shall adopt 45° Angle to reduce return loss
4.2 Il circuito isolante ad alte prestazioni con il valore costante dell'isolamento rigorosamente controllato secondo i livelli deve essere utilizzato. Questo metodo è utile per una gestione efficace del campo elettromagnetico tra materiale isolante e cablaggio adiacente.
4.3 Scheda PCB Le specifiche di progettazione per l'incisione ad alta precisione dovrebbero essere migliorate. Considera di specificare un errore di larghezza totale della linea di ++/-0.0007 pollici, gestire sottosezioni e sezioni trasversali delle forme di cablaggio e specificare le condizioni di rivestimento laterale del cablaggio. 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 Piombo saliente con induttanza del rubinetto, evitare di utilizzare componenti al piombo. In ambienti ad alta frequenza, utilizzare componenti montati su superficie.
4.5 Per il segnale attraverso i fori, l'uso di PTH su piastre sensibili deve essere evitato in quanto questo processo può causare induttanza al piombo nei fori passanti.
4.6 Devono essere forniti strati di terreno abbondanti. I fori stampati sono utilizzati per collegare questi strati di messa a terra per impedire ai campi elettromagnetici 3d di influenzare il circuito stampato.
4.7 Scegliere il processo di nichelatura non elettrolisi o di placcatura in oro ad immersione, non utilizzare il metodo HASL per la placcatura. This electroplated surface provides a better skin effect for high-frequency currents (Figure 2). Inoltre, Questo rivestimento altamente saldabile richiede meno cavi, contribuire a ridurre l'inquinamento ambientale.
4.Lo strato di resistenza alla saldatura può impedire che la pasta di saldatura fluisca. Tuttavia, a causa dell'incertezza dello spessore e delle prestazioni di isolamento sconosciute, La copertura dell'intera superficie della piastra con materiale di resistenza alla saldatura porterà ad un grande cambiamento nell'energia elettromagnetica nella progettazione di microstrip. Generalmente, La diga di saldatura è utilizzata come strato di resistenza alla saldatura. Il campo elettromagnetico di. In questo caso, Gestiamo la conversione da microstrip a cavo coassiale. In cavi coassiali, gli strati del terreno sono intrecciati in anelli e distanziati uniformemente. In microcinghie, lo strato di messa a terra è sotto la linea attiva. Questo introduce alcuni effetti di bordo che devono essere compresi, previsto, e considerato al momento della progettazione. Naturalmente, Questo disallineamento porta anche a backloss e deve essere minimizzato per evitare interferenze di rumore e segnale Scheda PCB.