PCB Блог - техника проектирования панелей PCB и радиочастотной планировки

расширение возможностей мобильного телефона требует большего панель PCB проектировать. с появлением устройства Bluetooth, мобильные телефоны и 3..G, Инженеры все больше внимания уделяют методике проектирования радиочастотных схем. из - за теоретической неопределенности конструкции радиочастотных пластин обычно характеризуются как "черное искусство", Но эта точка зрения лишь частично Верна. проектирование радиочастотных панелей имеет много правил, которые можно соблюдать и не следует игнорировать. Однако, В настоящем проекте, Действительно полезная технология заключается в том, каким образом можно достичь компромисса в тех случаях, когда эти принципы и законы не могут быть точно реализованы из - за различных проектных ограничений. Конечно, есть много важных тем для проектирования радиочастот, которые заслуживают обсуждения, согласование импедансов и сопротивлений, изоляционный материал и слоистая плита, длина волны и стоячая волна, Таким образом, они оказывают большое влияние на мобильные телефоны EMC и EMI. Ниже кратко излагаются условия, которые должны быть выполнены при проектировании схемы радиочастот мобильной телефонной связи панель PCB:

изолировать, насколько это возможно, высокомощные RF - усилители (HPA) и малошумовые усилители (LNA), короче говоря, для обеспечения того, чтобы высокомощные RF - эмиссионные схемы были отделены от низкомощных приемных цепей RF. мобильный телефон является многофункциональным и многоэлементным, но пространство PCB невелико, и все эти требования к навыкам проектирования относительно высоки с учетом ограничений на проводку в процессе проектирования. в это время вы, возможно, захотите спроектировать четыре - шесть уровней PCB для работы поочередно, а не одновременно. схемы высокой мощности могут иногда включать буфер RF и генератор управления давлением (VCO). Убедитесь, что PCB не имеет дыр по крайней мере в одной из слоёвых областей высокой мощности. Конечно, чем больше медь, тем лучше. чувствительные Аналоговые сигналы должны быть как можно дальше от высокоскоростных цифровых и радиочастотных сигналов.

проектные разделы можно разделить на физические и электрические. раздел физики посвящен главным образом компоновке компонентов, направлению и экранированию. электрораздел может быть по - прежнему разделен на распределительные, радиочастотные провода, чувствительные схемы и сигналы, а также раздел заземления.

2..1 мы обсудим раздел физики. компоновка компонентов является ключом к реализации проектирования радиочастот. Эффективная технология заключается в том, чтобы сначала установить сборку на маршруте RF и ориентировать ее таким образом, чтобы длина пути RF была уменьшена до такой степени, чтобы вход был удален от выхода, и, насколько это возможно, чтобы отделить контуры высокой и низкой мощности. один из эффективных методов укладки платы состоит в том, чтобы поставить главный заземленный пол на второй этаж ниже поверхности и, насколько это возможно, установить радиочастотные линии на поверхности. уменьшение размеров отверстий в пути RF не только снижает индуктивность траектории, но и уменьшает возможности виртуальных сварных точек на главном заземлении и утечки энергии RF в другие зоны стратификации. В физическом пространстве линейные схемы (например, Многоступенчатые усилители), как правило, достаточны для разделения нескольких областей RF, однако дуплексы, Смесители и усилители / Смесители IF всегда имеют несколько сигналов RF / IF, которые могут мешать друг другу, и поэтому их необходимо осторожно уменьшать.

2.радиочастоты и промежуточные частоты должны пересекаться, насколько это возможно, и отличаться друг от друга. правильный радиочастотный путь очень важен для всего PCB, Поэтому компоновка компонентов обычно занимает большую часть времени при проектировании мобильных PCB. проектирование мобильного PCB, обычно можно поместить схему низкошумового усилителя на одну сторону PCB, а мощный усилитель - на другую, и, наконец, подключить их через ковш к одной и той же стороне процессора RF и основной ленты. необходимо несколько навыков для обеспечения того, чтобы проходное отверстие не передавало радиочастотную энергию с одной стороны платы на другую, Обычная технология использования слепого отверстия по обе стороны. путем установки прямых отверстий в зонах, свободных от радиочастотных помех по обе стороны PCB, можно свести к минимуму неблагоприятные последствия прямых отверстий. иногда невозможно обеспечить полную изоляцию между несколькими блоками цепи, в этом случае необходимо рассмотреть вопрос об использовании металлических экранов для защиты радиочастотной энергии в диапазоне радиочастот. металлическая защита должна быть установлена на земле и поддерживаться на разумном расстоянии от узла, Таким образом, занимает ценное пространство PCB. очень важно, чтобы защита была как можно более полной. цифровая сигнальная линия, входящая в металлический экран, должна, насколько это возможно, проходить через внутренний слой, слой PCB под слоем электропроводки. радиочастотная сигнальная линия может быть выведена из небольшого зазора и зазора в нижней части металлического экранирующего щита, но вокруг щели расположить как можно, заземление на разных слоях может быть соединено через несколько отверстий.

2.3 важное значение имеет также адекватная и эффективная связь мощности чипа. Многие RF - чипы с интегральными линейными схемами очень чувствительны к шуму питания, и каждый чип обычно требует до четырех конденсаторов и одного изолирующего индуктора для обеспечения фильтрации всех шумов питания. интегральные схемы или усилители, как правило, имеют выход стока с разомкнутой цепи, и поэтому для обеспечения высокого импеданса нагрузки RF и низкоомного питания DC необходимы натяжные индукторы. тот же принцип применим к электроснабжению развязки в конце датчика. для работы некоторых чипов требуется больше мощности, и поэтому для их развязки могут потребоваться две или три группы емкостей и индуктивности, которые объединяют несколько индуктивностей, так как это образует трубчатые трансформаторы и сигналы интерференционных помех, поэтому расстояние между ними должно быть по крайней мере на высоте одного из этих устройств или быть прямым углом с взаимными индуктивностями.

2.4... принципы электрораздела, как правило, аналогичны принципам физического раздела, но включают и другие факторы. Некоторые части мобильного телефона работают при различных напряжениях и управляются программным обеспечением, чтобы продлить срок службы батареи. Это означает, что мобильные телефоны должны работать с несколькими источниками энергии, что создает дополнительные проблемы для изоляции. питание, как правило, вводится из соединительного устройства и немедленно отключается для фильтра любого шума, исходящего от внешней поверхности платы, а затем распределяется через набор переключателей или регуляторов. Большинство цепей на телефоне PCB имеют относительно малый ток постоянного тока, поэтому ширина провода обычно не является проблемой, но для того, чтобы снизить напряжение передачи, необходимо запустить как можно более широкую отдельную мощную схему тока, чтобы снизить напряжение передачи. чтобы избежать чрезмерных потерь тока, используйте несколько отверстий для передачи тока с одного слоя на другой. Кроме того, если на выводе мощности усилителя высокой мощности не будет обеспечена полная развязка, шум высокой мощности будет излучаться на всю схему и вызывать проблемы. заземление высокомощных усилителей имеет важное значение, и обычно необходимо спроектировать металлические экраны. В большинстве случаев важно также обеспечить, чтобы выходы на Радиочастоту не выходили за рамки ввода радиочастот. Это касается также усилителей, буферов и фильтров. в плохом случае, если выход усилителя и буфера обратной связи поступает в него с правильной фазой и амплитудой, то усилители и буферы генерируют самовозбуждающиеся колебания. в этом случае они смогут работать стабильно при любой температуре и напряжении. На самом деле, они могут стать нестабильными и добавить шум и модулированные сигналы в сигналы RF. Если линия RF - сигнала должна быть перемотана с входного конца фильтра на выход, то это нанесет серьезный ущерб полосе пропускания фильтра. для того чтобы хорошо изолировать вход и выход, необходимо сначала установить поле вокруг фильтра, а затем установить поле в нижней части фильтра и подключиться к главному заземлению вокруг фильтра. также хорошо, что линии сигнала, которые необходимо пропускать через фильтры, должны быть как можно дальше от них. Кроме того, заземление всей платы должно быть очень осторожным, иначе появится канал связи. Иногда вы можете выбрать Запустить однополюсную или сбалансированную линию радиосигналов, к которой также применимы принципы интерференции и EMC / EMI. При правильной проводке сбалансированная радиочастотная сигнальная линия может уменьшить шумы и перекрестные помехи, но ее сопротивление, как правило, является более высоким, и, сохраняя разумную ширину линии для получения сопротивлений с источниками сигналов, проводами и нагрузкой, фактическая проводка может быть сопряжена с определенными трудностями. Буферы могут использоваться для улучшения изоляции, поскольку они могут разделять один и тот же сигнал на две части и использовать его для привода различных схем, особенно в тех случаях, когда местные генераторы могут нуждаться в буферах для привода нескольких микшеров. микшер не сможет работать нормально, если он будет изолирован от общей моды на частоте радиочастот. амортизатор хорошо изолирует колебания импедансов на различных частотах, поэтому цепь не будет мешать друг другу. Буферы очень полезны для проектирования, так как они могут быть ближе к цепи, которая нуждается в приводе, так что выходная линия высокой мощности очень коротка. из - за низкого уровня входных сигналов в буферах они вряд ли могут повлиять на другие схемы на платы. электрофоры, управляемые давлением (VCO), преобразуют переменные напряжения в переменные частоты, которые используются для переключения высокоскоростных каналов, но они также преобразуют микрошумы в небольшие колебания частоты, что увеличивает шумы радиосигналов.

2.5 для обеспечения того, чтобы шум не повышался, необходимо принимать во внимание следующие аспекты: во - первых, ожидаемая ширина полосы пропускания контрольной линии может варьироваться от DC до 2MHz, и практически невозможно устранить шумы этой широкополосной полосы с помощью фильтров; Во - вторых, линия управления вко, как правило, является частью цепи обратной связи, которая контролирует частоту, и во многих местах она вводит шумы, и поэтому необходимо с большой осторожностью подходить к линии управления вко. обеспечивать надежность радиочастотного пола, чтобы все компоненты прочно соединялись с основным Полом и изолировались от других проводов, которые могут вызывать шум. Кроме того, для того чтобы обеспечить полную развязку электрической сети вко, особое внимание следует уделять вко, поскольку ее выход RF часто находится на относительно высоком уровне, а выходной сигнал вко может создавать помехи для других схем. На самом деле, вко обычно размещается в конце радиочастотной зоны, а иногда и требует металлического экранирования. резонансная схема (одна для эмиттера и другая для приемника) связана с вко, но имеет свои особенности. Короче говоря, резонансная схема представляет собой параллельную резонансную схему с ёмкостным диодом, которая может помочь установить рабочие частоты VCO и модулировать речи или данные на радиочастотные сигналы. все принципы проектирования вко также применимы к резонансным схемам. резонансные схемы, как правило, очень чувствительны к шуму, поскольку они содержат большое количество компонентов, имеют широкий диапазон распределения на платы и обычно работают под высокой частотой RF. сигналы обычно размещаются на соседних ножках труб чипа, но для работы на этих ногах необходимо сочетать их с относительно крупными датчиками и конденсаторами, которые, в свою очередь, должны быть расположены рядом с конденсаторами и соединены с чувствительными контурами контроля шума. Это не так просто. усилитель с автоматической регулировкой усиления (AGC) также является проблематичным местом для цепи запуска и приема. AGC - усилитель обычно эффективен с точки зрения фильтрации шумов, но способность к быстрому изменению интенсивности передачи и приёма сигналов мобильной телефонной связью требует достаточно широкой полосы пропускания в цепи AGC, что облегчает шумы для усилителей AGC на некоторых ключевых схемах. схема AGC должна быть спроектирована с использованием хорошо отлаженной технологии моделирования схем, что связано с очень коротким вводом выводов и очень коротким контуром обратной связи, которые должны быть отделены от высокочастотной, промежуточной или высокоскоростной цифровой проводки. хорошее заземление также имеет важное значение, и питание чипа должно быть хорошо отключено. если вы должны запустить длинную линию на входе или выходе, то она находится на выходе, где сопротивление обычно гораздо ниже и влияние на шум меньше. обычно, чем выше уровень сигнала, тем легче вводить шум в другие схемы. при проектировании PCB общий принцип заключается в том, чтобы, насколько это возможно, Цифровые схемы были отделены от аналоговых схем, что также применимо к проектированию RF PCB. общее моделирование и использование линий экранирования и разделения сигналов, как правило, имеют не менее важное значение на ранних стадиях проектирования, поэтому тщательное планирование и тщательное компоновка компонентов и завершение оценки компоновки имеют важное значение, а также должны удерживать радиочастотные схемы от аналоговых схем и некоторых базовых цифровых сигналов, а также от всех радиочастотных кабелей, сварные плиты и детали должны быть как можно ближе к заземленной медной пластине и, насколько это возможно, соединены с основной. Если радиочастотные кабели должны проходить через Сигнальные кабели, попробуйте проложить между ними слой заземления вдоль радиочастотного кабеля, соединяющего главный заземленный кабель. если это невозможно, то обеспечивается их пересечение, что сводит к минимуму емкостные связи, обеспечивая при этом как можно больше заземления вокруг каждой радиочастотной линии и связывая их с основной заземленной линией. Кроме того, уменьшение расстояния между параллельными радиолиниями может уменьшить сенсорную связь. каждый слой PCB покрывает как можно больше земли и соединяет его с основным Полом. по мере возможности соединять, чтобы увеличить количество блоков в внутренней сигнализации и в распределительном слое, а также скорректировать подключение, с тем чтобы заземляющие отверстия были помещены в поверхностные изолирующие блоки. на поверхности слоя PCB следует избегать свободного заземления, поскольку они получают или заливают шум, как небольшие антенны. В большинстве случаев, если вы не можете подключить их к главному заземлению, то вы их получите.

конструкция панели PCB для мобильных телефонов должна учитывать следующие аспекты

3.1 Processing of питание and ground wire

Несмотря на то, что провода на всех панелях PCB были хорошо подготовлены, сбои в электроснабжении и заземлении не рассматривались должным образом, а производительность продукции также снижается, что иногда влияет на успех продукции. Таким образом, электрические и заземляющие провода должны быть настроены всерьез, а шумовые помехи, создаваемые электрическими и Заземляющими проводами, должны быть снижены до предела, чтобы обеспечить качество продукции. для каждого инженера, занимающегося проектированием электронной продукции, причина шумов между заземленной линией и линией электропитания очевидна. Теперь, чтобы уменьшить шумоподавление, описано только следующее:

1) общеизвестно, что развязывающие конденсаторы добавляются между силовыми установками и Заземляющими линиями.

(2) As far as possible to widen the width of power supply, ширина заземления, their relationship is: ground wire > power line > signal line, обычная ширина линии сигнала: 0.2 ~ 0.3 мм, тонкая ширина может достигать 0.05 ~ 0.07mm, линия электропитания% 1.2 ~ 2.5 мм. PCB цифровой схемы можно использовать в качестве схемы с широким заземляющим проводником, То есть, to form a ground network for use (analog ground cannot be used this way)

(3) With a large area of copper layer as ground wire, в тех случаях, когда печатная плата не используется, все соединяются с заземляющим проводом. или сделать его многослойной доской, power supply, заземление по одному слою.

3.2 общее заземление цифровых и аналоговых схем

Many PCBS are no longer single-function circuits (digital or analog), А смешение цифровых и аналоговых схем. поэтому, время соединения, Нам нужно подумать о интерференции между ними., особенно шумы на заземленной линии. чувствительность высокочастотных цифровых схем, аналоговый контур, сигнальная линия, высокочастотная сигнальная линия как можно дальше от чувствительного аналогового оборудования, за землю, Переместить PCB во внешний мир просто узлом, Поэтому необходимо, чтобы PCB был обработан, форма имеет проблемы, а внутри принтера цифры и моделирование фактически отделены, Only in the PCB and external connection interface (such as plug, сорт.). короткое замыкание между цифровым заземлением и аналоговым заземлением. Заметьте, что есть только одна точка связи. на PCB также есть несогласованные части, зависеть от проектирования системы.

3.3 сигнальный кабель проложен на электрическом (заземленном) этаже

в многослойной PCB, Потому что в сигнальном слое нет остающейся линии, затем добавление слоя приведет к пустой трате, а также к увеличению определенной рабочей нагрузки, Соответствующее увеличение расходов, чтобы разрешить это противоречие, you can consider wiring in the electrical (ground) layer. следует сначала рассмотреть область питания, второй вид образования. Потому что он сохраняет целостность пласта.

3.4 обработка больших площадных проводов

In the large area of grounding (electricity), опорная нога общего узла. нужно комплексно рассмотреть обработку соединительных ножек. по электрическим свойствам, паяльная тарелка ножки агрегата полностью соединена с медной поверхностью, Но сборка сварных элементов сопряжена с определенным риском, such as: (1) the welding needs a high power heater. (2) Easy to cause virtual solder joints. поэтому, учитывать электротехнические характеристики и технологические потребности, сделать перекрестную накладку, теплоизоляционная плита, обычно называется теплота, это значительно снижает возможность создания виртуальной сварной точки из - за переохлаждения сечения во время сварки. The electrical (ground) leg of the multilayer is treated the same.

3.5 роль сетевых систем в проводке

во многих системах CAD, проводка определяется сетевой системой. сетка слишком плотная, увеличение пути, Но этот шаг слишком маленький., количество данных в графическом поле слишком велико, Это неизбежно повлечет за собой более высокие требования к помещению устройства в хранилище, Кроме того, большое влияние на скорость вычисления электронных продуктов вычислительной машины. Некорректный путь, например, те, которые удерживаются подушками или монтажными отверстиями, окно настройки, сорт. слишком редкие сетки и слишком мало путей сильно влияют на скорость распределения. поэтому, для поддержки проводов должна быть рациональная и компактная система электросети.. стандартный модуль ноги 0.1 inch (2.54mm) apart, Таким образом, база сетки обычно равна нулю.1 inch (2.54mm) or integral multiples of less than 0.1 inch (e.g. 0.05 дюймов, 0.025 дюймов, 0.02 дюйм, сорт.).

высокочастотные PCB спроектированы следующим образом:

4.1 угол поворота линии передачи должен составлять 45°, чтобы уменьшить потери эхо

4.2. применяют высококачественные изоляционные платы, жестко по уровню контроля изоляции. Этот метод позволяет эффективно управлять электромагнитным полем между изоляционными материалами и смежными проводами.

4.3 должны быть усовершенствованы инструкции по проектированию PCB для высокоточного травления. рассмотрим ошибки, указанные + / - 00007 дюйма в ширине шины, управляя профилем проводов в нижнем и поперечном сечении, и укажите условия гальванизации боковой стенки кабеля. общее управление геометрией и поверхностью покрытия проводов (проводников) имеет важное значение для устранения скин - эффекта, связанного с микроволновыми частотами, и для внедрения этих норм. Следует избегать использования запальной сборки с индуктивной головкой при выдвижении выводов. в высокочастотной среде используются компоненты для установки поверхностей.

4.5 применительно к сигнальным отверстиям следует избегать обработки на чувствительных панелях (PTH), поскольку этот процесс может привести к индуктивности проводов в отверстии.

4.6 надлежащее заземление обеспечивается. штампованное отверстие используется для подключения этих стыковых пластов, чтобы предотвратить влияние 3d электромагнитного поля на платы.

4.Вместо гальванизации методом HASSL следует выбирать неэлектролитическое никелирование или золочение. This electroplated surface provides a better skin effect for high-frequency currents (Figure 2). Кроме того, Такая высота свариваемого покрытия требует меньше проводов, содействие уменьшению загрязнения окружающей среды.

4.8. сопротивление слоя может предотвратить поток флюса. Однако, из - за неопределенности толщины и неизвестных свойств изоляции, перекрытие всей поверхности пластины сопротивлением сварочных материалов приведет к значительным изменениям электромагнитной энергии в проектировании микрополос. обычно, сварочная плотина используется в качестве антисварочного слоя. электромагнитное поле. В таком случае, Мы управляем переключением кабелей с микролент на коаксиальный. коаксиальный кабель, поверхность земли скрещивается кольцом, интервал равномерный. в микрополосе, залегающий пласт находится под активной линией. Это привносит некоторые краевые эффекты, которые необходимо понимать, прогноз, и принимать во внимание при проектировании. Конечно, Такое рассогласование может также привести к обратным потерям, которые необходимо свести к минимуму, чтобы избежать шумовых и сигнальных помех.

проектирование с электромагнитной совместимостью

электромагнитная совместимость означает способность электронного оборудования координировать эффективную работу в различных электромагнитных условиях. электромагнитная совместимость предназначена для того, чтобы электронное оборудование не только могло подавлять внешние помехи, позволить электронное оборудование нормально работать в конкретной электромагнитной среде, Кроме того, уменьшаются электромагнитные помехи самому электронному оборудованию для другого электронного оборудования.

5.1 выбрать разумную ширину провода

ударные помехи от переходного тока на печатных линиях в основном вызваны индуктивностью печатных линий, электроиндукция печатных проводов. индуктивность печатных проводов прямо пропорциональна их длине, контраст с шириной, Поэтому короткие и точные провода помогают подавлять помехи. сигнальный провод, линейный привод, или шинный привод обычно имеет большой переходный ток, печатный провод должен быть как можно короче. схема для дискретных элементов, ширина печатных линий около 1.5 мм, полностью удовлетворить требования; для ИС, ширина линии печати может быть выбрана между 0.2 мм и 1.0 мм.

5.2 использовать правильную стратегию монтажа

использование одинаковой проводки снижает индуктивность проводов, Но усиление взаимности и распределенной емкости между проводами. Если раскладка разрешена, структура с хорошей конфигурацией сеток, способ горизонтальной проводки на одной стороне печатной платы, вертикальная проводка с другой стороны, затем соединение с металлизированными отверстиями на перекрёстке.

5.3 для подавления помех между проводами PCB, провода должны быть сконструированы таким образом, чтобы избежать таких проводов, как длинная дистанция, расстояние между проводами должно быть максимально увеличено, а сигнальные линии не пересекаться с линиями земли и электропитания. при установке линий печати, связывающих землю с очень чувствительными к помехам линиями, можно эффективно противодействовать последовательному вмешательству.

5.4 во избежание электромагнитного излучения, вызываемого высокочастотными сигналами по печатным линиям, при прокладке печатных плат следует также учитывать следующие моменты:

(1) to minimize the discontinuity of printed wires, без изменения ширины провода, угол поворота проводов должен быть больше 90 градусов, чтобы запретить круглую проводку, сорт.

(2) The clock signal lead is easy to produce electromagnetic radiation interference, фазовращательная фазовращающая, фазосдвигающая замыкания на землю, штуцер должен быть рядом с приводом.

(3) The bus driver shall be adjacent to the bus it intends to drive. для проводов, удаленных от печатной платы:, штуцер должен быть рядом с приводом.

4) проводка в шине данных должна включать сигнальную линию, соединяющую две сигнальные линии. петля приближается к несущему адресному проводу, так как последний обычно имеет высокочастотный ток.

(5) при размещении печатных плат на высокоскоростных, среднескоростных и низкоскоростных логических схемах оборудование должно располагаться по схеме 1.

5.5 подавление помех от отражения

подавление помех от отражения на конце печатных линий, за исключением особых потребностей, длина печатных схем должна быть как можно короче и должна использоваться медленная цепь. В случае необходимости, можно добавить терминал, То есть, В конце линии передачи можно добавить одинаковое сопротивление. по опыту, когда длина линии печати больше 10 cm, для схемы TTL с более высокой общей скоростью следует принять меры по согласованию зажимов. сопротивление согласующего резистора должно быть определено по значению тока привода и поглощения на выходе интегральной схемы

5.6 схемная плата спроектирована с использованием стратегии проводки дифференциальных сигналов

разностные сигналы на линиях очень близки друг к другу и тесно связаны между собой., связь между ними уменьшит эмиссию EMI, usually (of course there are some exceptions) differential signal is high speed signal, Поэтому правила скоростного проектирования обычно применяются к проводам разностной сигнализации, особенно проектирование линий электропередач. Это означает, что мы должны очень тщательно спроектировать проводки для обеспечения того, чтобы характеристическое сопротивление линии сигнализации было непрерывным и постоянным на всей линии сигнала. в процессе раскладки и проводки по диафрагме, Мы надеемся, что дифференциал будет идентичен двум линиям PCB. это значит, фактически, Следует приложить все усилия для обеспечения того, чтобы дифференциальные линии имели полное полное сопротивление центральной линии PCB и имели одинаковую длину проводов. дифференцированный панель PCB линия обычно спаривается, и расстояние между ними остается неизменным в любом положении по паре направлений.