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Progettazione del circuito RF PCB
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Progettazione del circuito RF PCB

2022-06-30
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Author:pcb

Con lo sviluppo della tecnologia di comunicazione, radiofrequenza wireless portatile Scheda PCB la tecnologia è sempre più utilizzata, come cercapersone wireless, telefono cellulare, PDA wireless, ecc. L'indice di prestazione del circuito di radiofrequenza influisce direttamente sulla qualità dell'intero prodotto. Una delle caratteristiche di questi prodotti portatili è la miniaturizzazione, e miniaturizzazione significa un'alta densità di componenti, which makes the mutual interference of components (including SMD, SMC, chips nudi, ecc.) very prominent. Una gestione inadeguata dei segnali di interferenza elettromagnetica può causare il mancato funzionamento dell'intero sistema del circuito. Pertanto, come prevenire e sopprimere le interferenze elettromagnetiche e migliorare la compatibilità elettromagnetica sono diventati problemi molto importanti nella progettazione del circuito RF Scheda PCBs. Lo stesso circuito, diverso Scheda PCB struttura progettuale, il suo indice di performance sarà molto diverso. In questa discussione, quando viene utilizzato il software Protel99 SE per progettare il circuito RF Scheda PCB di prodotti portatili, se gli indicatori di prestazione del circuito sono realizzati nella massima misura, per soddisfare i requisiti di compatibilità elettromagnetica.


1. Selezione delle lastre

I substrati dei circuiti stampati comprendono due categorie: organico e inorganico. Le proprietà importanti nel substrato sono la costante dielettrica εr, il fattore di dissipazione (o perdita dielettrica) tanÎ ', il coefficiente di espansione termica CET e il tasso di assorbimento dell'umidità. Tra questi, εr influenza l'impedenza del circuito e la velocità di trasmissione del segnale. Per i circuiti ad alta frequenza, la tolleranza di permittività è un fattore più critico da considerare in primo luogo, e un substrato con una piccola tolleranza di permittività dovrebbe essere selezionato.

Scheda PCB

2. Scheda PCBprogettazione process

Poiché l'uso del software Protel99 SE è diverso da quello di Protel98 e di altri software, in primo luogo, il processo di progettazione della scheda PCB utilizzando il software Protel99 SE è brevemente discusso.

1) Da Protel99

SE adotta la gestione della modalità database del progetto, che è implicita in Windows 99, quindi dovresti prima impostare un file di database per gestire il diagramma schematico del circuito progettato e il layout della scheda PCB.

2) Il disegno dello schema schematico. Per realizzare la connessione di rete, i componenti utilizzati devono esistere nella libreria dei componenti tra il progetto principale, altrimenti i componenti richiesti dovrebbero essere realizzati in SCHLIB e memorizzati nel file della libreria. Quindi, basta chiamare i componenti richiesti dalla libreria dei componenti e collegarli secondo il diagramma del circuito progettato.

3) Dopo che la progettazione schematica è completata, una netlist può essere formata per l'uso nella progettazione della scheda PCB.

4) progettazione del bordo PCB.

a Determinazione della forma e delle dimensioni della scheda PCB. La forma e le dimensioni della scheda PCB sono determinate in base alla posizione della scheda PCB progettata nel prodotto, alla dimensione e alla forma dello spazio e alla cooperazione con altri componenti. Utilizzare il comando PLACE TRACK per disegnare il contorno del PCB sullo strato MECHANICAL LAYER.

b Secondo i requisiti di SMT, fare fori di posizionamento, occhi, punti di riferimento, ecc. sulla scheda PCB.

c La produzione di componenti. Se è necessario utilizzare alcuni componenti speciali che non esistono nella raccolta componenti, è necessario creare i componenti prima del layout. Il processo di fabbricazione dei componenti in Protel99 SE è relativamente semplice. Dopo aver selezionato il comando "FAKE LIBRARY" nel menu "DESIGN", si entra nella finestra di creazione dei componenti, quindi selezionare il comando "NEW COMPONENT" nel menu "TOOL". progettazione del dispositivo. In questo momento, è sufficiente disegnare i cuscinetti corrispondenti in una certa posizione sullo strato TOP LAYER con comandi come PLACE PAD in base alla forma e alle dimensioni dei componenti effettivi e modificarli nei pad richiesti (compresa la forma, la dimensione e il diametro interno dei pad). Inoltre, il nome del pin corrispondente del pad dovrebbe essere contrassegnato), quindi utilizzare il comando PLACE TRACK per disegnare la forma del componente nel livello TOP OVERLAYER e prendere un nome del componente e memorizzarlo nella libreria dei componenti.

d Dopo che i componenti sono stati realizzati, vengono eseguiti il layout e il cablaggio. Queste due parti sono discusse in dettaglio di seguito.

L'ispezione deve essere effettuata dopo il completamento del processo di cui sopra. Da un lato, include l'ispezione del principio del circuito e, dall'altro, deve anche controllare i problemi di abbinamento reciproco e assemblaggio. Il principio del circuito può essere controllato manualmente o può essere controllato automaticamente dalla rete (la rete formata dallo schema schematico può essere confrontata con la rete formata dalla scheda PCB).

f Dopo aver controllato che sia corretto, archiviare e stampare il file. In Protel99 SE, è necessario utilizzare il comando "ESPORTA" nell'opzione "FILE" per memorizzare il file nel percorso e nel file specificati (il comando "IMPORTA" consiste nel trasferire un file in Protel99 SE). Nota: Dopo aver eseguito il comando "SAVE COPY AS..." nell'opzione "FILE" in Protel99 SE, il nome del file selezionato non è visibile in Windows 98, quindi il file non può essere visualizzato nel gestore delle risorse. Questo non è esattamente lo stesso della funzione "SAVE AS..." in Protel 98.


3. Disposizione dei componenti

Poiché SMT utilizza generalmente la saldatura a flusso di calore del forno a infrarossi per realizzare la saldatura dei componenti, il layout dei componenti influisce sulla qualità dei giunti di saldatura, che a sua volta influisce sulla resa dei prodotti. Per la progettazione della scheda PCB del circuito RF, la compatibilità elettromagnetica richiede che ogni modulo del circuito non generi radiazioni elettromagnetiche il più possibile e abbia una certa capacità di resistere alle interferenze elettromagnetiche. Pertanto, il layout dei componenti influenza direttamente anche l'interferenza e l'anti-interferenza del circuito stesso. capacità, che è anche direttamente correlata alle prestazioni del circuito progettato. Pertanto, oltre a considerare il layout della progettazione ordinaria della scheda PCB quando si progetta un PCB circuito RF, è anche necessario considerare come ridurre l'interferenza reciproca tra le varie parti del circuito RF, come ridurre l'interferenza del circuito stesso ad altri circuiti e la capacità anti-interferenza del circuito stesso. Secondo l'esperienza, l'effetto del circuito RF dipende non solo dagli indicatori di prestazione del circuito RF stesso, ma anche dall'interazione con la scheda di elaborazione della CPU. Pertanto, quando si progetta la scheda PCB, un layout ragionevole è particolarmente importante. . Il principio generale del layout: i componenti devono essere disposti nella stessa direzione possibile e il fenomeno di scarsa saldatura può essere ridotto o addirittura evitato selezionando la direzione in cui la scheda PCB entra nel sistema di fusione dello stagno; Requisiti di stagno, se lo spazio della scheda PCB lo consente, la spaziatura dei componenti dovrebbe essere il più ampia possibile. Per i pannelli bifacciali, un lato dovrebbe essere generalmente progettato con componenti SMD e SMC, e l'altro lato dovrebbe essere componenti discreti. Il layout deve prestare attenzione a:

1) In primo luogo determinare la posizione dei componenti dell'interfaccia con altre schede PCB o sistemi sulla scheda PCB e devi prestare attenzione al coordinamento tra i componenti dell'interfaccia (come la direzione dei componenti, ecc.).

2) Poiché la dimensione dei prodotti portatili è molto piccola e i componenti sono disposti in modo compatto, i componenti più grandi devono essere date priorità, le posizioni corrispondenti devono essere determinate e la cooperazione tra di loro deve essere considerata.

3) Analizzare attentamente la struttura del circuito, elaborare il circuito in blocchi (come il circuito dell'amplificatore ad alta frequenza, il circuito di miscelazione di frequenza e il circuito di demodulazione, ecc.), separare i forti segnali elettrici e i segnali elettrici deboli il più possibile e separare i circuiti digitali del segnale e i circuiti analogici del segnale. i circuiti che completano la stessa funzione dovrebbero essere disposti il più possibile all'interno di un determinato intervallo, riducendo così l'area del ciclo di segnale; la rete filtrante di ogni parte del circuito deve essere collegata nelle vicinanze, il che può non solo ridurre le radiazioni, ma anche ridurre la probabilità di essere interferita. La capacità anti-interferenza del circuito.

4) Secondo la diversa sensibilità del circuito dell'unità alla compatibilità elettromagnetica in uso, è raggruppato. Per i componenti suscettibili di interferenze nel circuito, il layout dovrebbe anche cercare di evitare fonti di interferenza (come interferenze dalla CPU sulla scheda di elaborazione dati, ecc.).


4. Cablaggio

Dopo che il layout dei componenti è fondamentalmente completato, il cablaggio può essere avviato. Il principio di base del cablaggio è: dopo che la densità di assemblaggio lo consente, cercare di utilizzare un progettazione di cablaggio a bassa densità e lo spessore delle tracce del segnale dovrebbe essere il più coerente possibile, il che favorisce la corrispondenza dell'impedenza. Per i circuiti RF, la progettazione irragionevole della direzione, della larghezza e della spaziatura delle linee di segnale può causare interferenze incrociate tra linee di trasmissione del segnale e del segnale; Inoltre, l'alimentatore del sistema stesso ha anche interferenze acustiche, quindi deve essere integrato durante la progettazione della scheda PCB del circuito RF. Consideraa un cablaggio ragionevole. Durante il cablaggio, tutte le tracce devono essere tenute lontane dal telaio della scheda PCB (circa 2mm), in modo da evitare la possibilità di disconnessione o potenziale disconnessione durante la produzione della scheda PCB. La linea elettrica deve essere il più ampia possibile per ridurre la resistenza del ciclo. Allo stesso tempo, la direzione della linea elettrica e della linea di terra dovrebbe essere coerente con la direzione della trasmissione dei dati per migliorare la capacità anti-interferenza; la linea di segnale dovrebbe essere il più breve possibile e ridurre al minimo l'eccessivo numero di fori; il collegamento tra i componenti è il più breve possibile per ridurre i parametri di distribuzione e le interferenze elettromagnetiche reciproche; per le linee di segnale incompatibili dovrebbero essere lontane l'una dall'altra, e cercare di evitare linee parallele, e su entrambi i lati del positivo Le linee di segnale dovrebbero essere perpendicolari l'una all'altra; durante il cablaggio, il lato dell'indirizzo che ha bisogno di un angolo dovrebbe essere ad un angolo di 135Â ° e un angolo retto dovrebbe essere evitato. Durante il cablaggio, le linee direttamente collegate ai pad non dovrebbero essere troppo larghe e le tracce dovrebbero essere tenute il più possibile lontane dai componenti scollegati per evitare cortocircuiti; i flaconcini non devono essere disegnati sui componenti e devono essere tenuti il più possibile lontani dai componenti scollegati per evitare la produzione. Ci sono fenomeni come saldatura virtuale, saldatura continua e cortocircuito. Nella progettazione della scheda PCB del circuito RF, il corretto cablaggio della linea elettrica e della linea di terra è particolarmente importante e un progettazione ragionevole è un mezzo importante per superare le interferenze elettromagnetiche. Molte fonti di interferenza sulla scheda PCB sono generate dall'alimentazione elettrica e dal cavo di terra, tra cui l'interferenza acustica è causata dal cavo di terra. Il motivo principale per cui il filo di terra è soggetto a interferenze elettromagnetiche è che il filo di terra ha impedenza. Quando attualmente scorre attraverso il filo di terra, verrà generata una tensione sul filo di terra, con conseguente una corrente di loop del filo di terra e un'interferenza del loop del filo di terra. Quando più circuiti condividono un filo di terra, si forma un accoppiamento di impedenza comune, con conseguente cosiddetto rumore del filo di terra. Pertanto, quando si collega il cavo di terra della scheda PCB del circuito RF, si dovrebbe fare:

1) In primo luogo, il circuito è diviso in blocchi. Il circuito di radiofrequenza può fondamentalmente essere diviso in amplificazione ad alta frequenza, miscelazione di frequenza, demodulazione, oscillatore locale e altre parti. È necessario fornire un punto di riferimento potenziale comune per ogni modulo di circuito, cioè la rispettiva terra di ogni circuito di modulo. linee in modo che i segnali possano essere trasmessi tra diversi moduli di circuito. Quindi, è riassunto nel luogo in cui la scheda PCB del circuito RF è collegata al filo di terra, cioè è riassunta nel filo di terra generale. Poiché esiste un solo punto di riferimento, non esiste un accoppiamento di impedenza comune e quindi nessun problema di interferenza reciproca.

2) L'area digitale e l'area analogica dovrebbero essere isolate dal suolo il più possibile e la terra digitale e la terra analogica dovrebbero essere separate e collegate alla terra di alimentazione.

3) Il filo di terra all'interno di ogni parte del circuito dovrebbe anche prestare attenzione al principio di messa a terra a punto singolo, minimizzare l'area del ciclo di segnale e collegarlo con l'indirizzo del circuito filtrante corrispondente nelle vicinanze.

4) Quando lo spazio lo consente, ogni modulo può essere isolato da un cavo di terra per impedire l'effetto di accoppiamento del segnale tra di loro.


5 Conclusionee

La chiave per la progettazione del circuito RF PCB è come ridurre la capacità di radiazione e come migliorare la capacità anti-interferenza. Layout e cablaggio ragionevoli sono le garanzie per la progettazione del circuito RF PCB. Il metodo descritto in questo documento è utile per migliorare l'affidabilità del Scheda PCB progettazione del circuito di radiofrequenza, risolvere il problema delle interferenze elettromagnetiche, e quindi raggiungere lo scopo della compatibilità elettromagnetica.