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PCB技術

PCB技術 - RFスイッチモジュール機能回路に基づくPCBボードの設計

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PCB技術 - RFスイッチモジュール機能回路に基づくPCBボードの設計

RFスイッチモジュール機能回路に基づくPCBボードの設計

2021-08-17
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Author:IPCB

現代の発展 無線通信システム, 移動体通信, レーダー, 衛星通信や他の通信システムは、スイッチング速度に対する要求が大きい, 発電容量, トランシーバスイッチの集積化. したがって, the vxi バスの技術は、軍事のニーズを満たすために研究開発されている. The vxi パーティで特別に必要とされるバスモジュールは非常に重要な重要性を持っています. 我々は、ソフトウェアのハードウェア回路を実現するために、仮想楽器のアイデアを使用する. 以下に設計されたRFスイッチは、コンピュータによって直接制御することができ、そして vxi バステストシステム. 積分, 今日の試験分野におけるコンピュータとマイクロエレクトロニクス技術の応用を最大化する, 幅広い発展見通し.

1デザインと実装 vxi バスインタフェース回路

vxiバスは計装の分野におけるvmeバスの拡張であり,コンピュータにより動作するモジュール式自動計器システムである。それは効果的な標準化に依存して、直列化、一般化とVxiバス器具の互換性と相互運用性を成し遂げるためにモジュール方式を採用します。そのオープンアーキテクチャとプラグプレイモードは完全に情報製品の要件を満たしている。高速データ伝送,小型構造,柔軟な構成,良好な電磁両立性の利点がある。したがって、システムは設定と使用に非常に便利です、そして、そのアプリケーションはますます広範囲になっています。それは、徐々に高性能テストシステム統合のための好ましいバスになりました。

vxiバスは、様々な楽器メーカーに適した完全にオープンモジュラー楽器バックプレーンバス仕様です。vxiバスデバイスは主にレジスタベースのデバイス、メッセージベースのデバイス、およびメモリベースのデバイスに分かれています。レジスタベースのデバイスは現在、アプリケーションの最大の割合(約70 %)を占めている。VXiバスレジスタベースインタフェース回路は、主にバスバッファドライブ、アドレッシング及びデコード回路、データ伝送応答状態機械、構成および動作レジスタ群の4つの部分を含む。4つの部分では、バスバッファドライバを74 ALS ( 2 )45チップで実現する以外は、FPGAで実現する。FLEX 10 KチップEPF 10 K 10 QC 208 - 3とEPROMチップEPC 1441 P 8の一部が使用され、対応するソフトウェアMAX + PLUS 2が設計と実装に使用される。

1.1バスバッファドライバ

この部分は、vxi標準信号の要求を満たすために、vxiバックプレーンバス内のデータ線、アドレス線および制御線のバッファ受信または駆動を完了する。A 16/D 16デバイスについては、バックプレーンデータバスD 00が1/2・D 15である限りバッファリングして駆動する。vxiバス仕様の要件に従って、この部分は2つの74 Ls 245 sで実行されます。

1.2アドレッシングとデコード回路

アドレッシングラインは、アドレス線A 01〜A 31、データストローブ線ds 1 * 0*およびDS 1*、および長いワード線LWORD *を含む。制御線は、アドレスストローブ線AS*とリード/ライト信号線Write*とを含む。

この回路の設計はmax+plu 2の概略設計法を採用している。つの74688と1つの74138を使用して、コンポーネントライブラリ内の既存のコンポーネントを使用してデザイン。

この機能モジュールは、アドレス線A 15を1/2にし、アドレス修飾線AM 5は、1/2アンペアである。デバイスがアドレスされているときには、アドレスラインとアドレス変更ラインにアドレス情報を入力し、このモジュール上のハードウェアアドレススイッチにより設定された論理アドレスLA 7の1/2 Ra 0 0と比較する。また、A 13の1/2の1/2 A 06の論理値は、モジュールの論理アドレスと等しく、デバイスはアドレスストローブ(CADDR *が真)である。そして、次のデコード制御に結果を送り、アドレスA 01_1_1_1_2_A_A 05をデコードして16ビットのアドレス空間内のモジュールのレジスタを選択する。

1.3データ伝送応答州機械

データ伝送バスは高速非同期パラレルデータ伝送バス群であり、VMEbusシステムの情報交換の主要構成要素である。データ伝送バスの信号線は、アドレス線、データ線、および制御線の3つのグループに分けられる。

この部分の設計はmax + plu 2テキスト入力設計法を採用している。DTACK *の複雑なタイミングのため、AHDLの言語を設計し、状態機械を介して実現するために使用されます。

この機能モジュールは、vxiバックプレーンバスの制御信号を構成し、標準データ伝送サイクル(データ伝送イネーブル信号DBEN*を生成し、バスにより要求される応答信号DTACK *を生成してデータ送信を完了する)等のタイミングおよび制御信号を与える。データ送信中、システムコントローラはまずモジュールをアドレス指定し、対応するアドレスストローブ線を**とし、データストローブ線DS 0*、DS 1*、およびデータ転送の方向を制御する書き込み*信号線を有効レベルにする。アドレスが一致し、制御線が有効であることを検出すると、データバスに対してデータが配置されていることを確認するためにローレベルにドライブDTACK *(リードサイクル)、またはデータを正常に受信した(ライトサイクル)。

1.4設定レジスタ

各々のvxiバス装置は、「構成レジスタ」のセットを有する。システムメインコントローラは、デバイスタイプ、モデル、製造者、アドレス空間(A 16、A 24)などのレジスタの内容を読み取ることにより、vxiバス装置の基本構成情報を取得する。a 32 )、必要な記憶領域など。

vxiバスデバイスの基本構成レジスタは、識別レジスタ、デバイスタイプレジスタ、ステータスレジスタ、および制御レジスタを含む。

回路のこの部分の設計は、74541チップとそれによって作成された機能モジュールを使用して、max + plus 2の概略設計法を採用している。

ID、DT、STレジスタは全て読み出し専用レジスタであり、制御レジスタは書き込み専用レジスタである。この設計では、vxiバスは、主にスイッチのこのバッチのオンとオフを制御するために使用されているので、チャネルレジスタにデータを書き込む限り、あなたはリレースイッチの吸引または切断状態を制御することができます、そして、リレーステータスを照会することはまた、チャンネル・レジスタから読みます。モジュールの設計要件に従って、機能モジュールの無線周波数スイッチを効果的に制御するために、対応するデータビットに適切な内容を書き込む。

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2モジュール機能回路の設計 PCBボード

各々のvxiバス装置は、「構成レジスタ」のセットを有する。システムメインコントローラは、デバイスタイプ、モデル、製造者、アドレス空間(A 16、A 24)などのレジスタの内容を読み取ることにより、vxiバス装置の基本構成情報を取得する。a 32 )、必要な記憶領域など。

高周波回路の周波数範囲は、10 kHz〜300 GHz程度である。周波数が高くなると,低周波回路と直流回路とはいくつかの特性を示す。したがって、無線周波数回路のPCBボードを設計する際には、PCBボード上の無線周波数信号の影響に特に注意を払う必要がある。高周波スイッチ回路はvxiバスで制御される。設計における干渉を低減するために、バスインタフェース回路部と無線周波数スイッチ機能回路とをフラットケーブルで接続する。高周波スイッチ機能回路部のPCBボード設計を主に紹介する。

コンポーネントの2.1のレイアウト

電磁両立性(EMC)は、指定された電磁環境における設計要件に従って、正常に動作する電子システムの能力を指す。無線周波数回路PCBの設計のために、電磁両立性は、各回路モジュールが可能な限り電磁放射を生じないことを要求し、ある程度の反電磁干渉能力を有する。構成要素のレイアウトは、回路自体の干渉および干渉防止能力に直接影響する。設計回路の性能にも直接影響する。

レイアウトの一般的な原理:コンポーネントは、できるだけ同じ方向に配置されるべきであり、ハンダ付けシステムに入るPCBの方向を選択することによって、ハンダ付けを低減することができるか、あるいは避けられることができるPCBボードのスペースが許容できるならば、コンポーネントのはんだ付け条件を満たすためにコンポーネント間の少なくとも0.5 mmの間隔がなければならない、コンポーネントの間隔はできるだけ広くなければならない。

コンポーネントの合理的なレイアウトも合理的な配線の前提条件ですので、それは包括的に考慮する必要があります。この設計では、リレーは無線周波数信号を変換するために使用されるので、リレーは無線周波数信号線の長さを最小にするために可能な限り信号入力端と出力端に近接して配置され、次のステップのための合理的なレイアウトを作るべきである。考慮する。

また、無線周波数スイッチ回路はvxiバスで制御され、vxiバス制御信号に対する無線周波数信号の影響もまた、レイアウト時に考慮すべき課題である。

2.2の配線

部品のレイアウトが終了したら、配線を開始しなければならない。配線の基本原理は、アセンブリ密度が許容されるときに、低密度配線設計を使用し、信号配線をできるだけ厚くし、インピーダンス整合に寄与する。

無線周波数回路では、信号線方向、幅、および線間隔の不合理な設計は、信号伝送線間の交差干渉を引き起こすことがあるまた、システム電源自体にもノイズの干渉があるので、無線周波数回路PCBを設計する際には、総合的な配慮が必要である。合理的な配線。

配線するとき、PCBボードが作られるとき、すべての跡はPCB板(およそ2 mm)の境界から遠く離れていなければなりません。電源コードは、ループ抵抗を減らすためにできるだけ広くなければなりません。同時に、電源コードと接地線の方向をデータ伝送の方向と一致させ、干渉防止能力を向上させる。信号線は可能な限り短く、バイアの数をできるだけ少なくするべきであるコンポーネント間の配線は、分布パラメータ及び相互電磁干渉を低減するためにできるだけ短くする必要がある互換性のない信号線は、できるだけ多く離れていて、並列ルーティングを避けるようにしなければなりません、そして、正面と裏の上の信号線は互いに垂直でなければなりません:ルートを決めるとき、角は135度でなければなりません。

上記の設計では、PCBボードは、4層ボードを使用します。vxiバス制御信号に対する無線周波数信号の影響を低減するために、2つの信号線を中間2層に配置し、無線周波数信号線をテープで接地してシールドする。

2.3電源コードとグランドワイヤー

中の配線 PCB設計 高周波回路の needs to be particularly emphasized is the correct wiring of the power line and the ground line. 電力供給および接地線の合理的な選択は、機器の信頼性の高い動作のための重要な保証である. その上のかなりの多くの干渉源 PCBボード 無線周波回路の電源は、電源および接地線によって生成される, そして、接地線に起因する雑音干渉は、最大である. のサイズに応じて PCBボード カレント, 電力線及び接地線は、ループ抵抗を低減するために、できるだけ厚く且つ短く設計されるべきである. 同時に, データ伝送方向と一致する電源線と接地線の方向を作る, アンチノイズ能力を高めるのに役立つ. 条件許可, 多層基板を使用してください, 枚のボードは、両面ボードより20 dB低いです, そして、6層のボードは、4層のボード.

本論文で設計した4層PCBボードでは,上下層は接地層として設計されている。このように、中間層のどの層がパワー層であっても、パワー層と接地層との物理的関係は互いに近接しており、大きなデカップリングコンデンサを形成し、接地線による干渉を低減する。

グランド層には銅の大面積が用いられる。大面積銅舗装は主に以下の機能を有する。

1)emc。大面積グラウンドまたは電源銅のために、それは遮蔽役割を演じます。

(2) PCB プロセス要件. 一般に, 電気めっきまたは積層の効果を確実にするためには変形しない, 銅が積んである PCB 配線の少ない層.

(3)信号の完全性は、高周波デジタル信号の完全な戻り経路を提供し、DCネットワークの配線を削減するために必要である。

(4)特殊装置等の設置には放熱,銅めっきが必要である。

3結論

The vxi bus system is a modular instrument bus system that is completely open in the world and is suitable for multiple メーカーs. 世界で最新の楽器バスシステムです. 上記には、無線周波数スイッチモジュールの開発が主に導入されている vxi bus. バスインタフェースの設計とその設計 PCBボード 無線周波数スイッチモジュールの機能回路部分の. 無線周波数スイッチは vxi bus, これは、スイッチ操作の柔軟性を高め、使用に便利です.