PCB Blogu - RF devre PCB kurulu tasarımı

İletişim teknolojisinin gelişimi ile, el kablosuz radyo frekansı PCB kartı teknolojisi, kablosuz pager, cep telefonu, kablosuz PDA vb. gibi giderek daha yaygın olarak kullanılır. Radyo frekans devresinin performans endeksi tüm ürünün kalitesini doğrudan etkiler. Bu el ürünlerinin özelliklerinden biri minyatürizasyondur ve minyatürizasyon, bileşenlerin (SMD, SMC, çıplak çipler vb. dahil olmak üzere) karşılıklı müdahalesini çok öne çıkaran yüksek bir bileşen yoğunluğu anlamına gelir. Elektromanyetik müdahale sinyallerinin yanlış kullanılması tüm devre sisteminin düzgün çalışmamasına neden olabilir. Bu nedenle, elektromanyetik müdahaleyi nasıl önlemek ve bastırmak ve elektromanyetik uyumluluğu nasıl geliştirmek, RF devre PCB kartları tasarlarken çok önemli konular haline geldi. Aynı devre, farklı PCB kartı tasarım yapısı, performans endeksi çok farklı olacaktır. Bu tartışmada, Protel99 SE yazılımı el ürünlerinin RF devre PCB kartını tasarlamak için kullanıldığında, elektromanyetik uyumluluk gereksinimlerini karşılamak için devrenin performans göstergeleri maksimum derecede gerçekleştirilirse.

1. Plakaların Seçimi

Basılı devre kartlarının altyapıları iki kategoriyi içerir: organik ve inorganik. Substrattaki önemli özellikler dielektrik sabit Îμr, dağılım faktörü (veya dielektrik kaybı) tanÎ ′, termal genişleme katsayısı CET ve nem emim oranıdır. Bunlar arasında, Îμr devre impedansını ve sinyal iletim hızını etkiler. Yüksek frekans devreleri için, izin toleransı öncelikle dikkate alınması gereken daha kritik bir faktördür ve küçük bir izin toleransı olan bir substrat seçilmelidir.

2. PCB kurulu tasarım süreci

Protel99 SE yazılımının kullanımı Protel98 ve diğer yazılımlardan farklı olduğundan, ilk olarak, Protel99 SE yazılımını kullanarak PCB kartı tasarımı süreci kısaca tartışılır.

1) Protel99'dan beri

SE, Windows 99 altında gizli olan proje veritabanı modu yönetimini benimser, bu nedenle önce tasarlanmış devre şematik diyagramını ve PCB kartı düzenini yönetmek için bir veritabanı dosyası oluşturmalısınız.

2) Şematik diyagramın tasarımı. Ağ bağlantısını gerçekleştirmek için, kullanılan bileşenler prensip tasarımı arasındaki bileşen kütüphanesinde olmalıdır, aksi takdirde gerekli bileşenler SCHLIB'de yapılmalı ve kütüphane dosyasında saklanmalıdır. Daha sonra, sadece gerekli bileşenleri bileşen kütüphanesinden çağırın ve tasarlanan devre diyagramına göre bağlayın.

3) Şematik tasarım tamamlandıktan sonra, PCB kartı tasarımında kullanılmak için bir netlist oluşturulabilir.

4) PCB kurulu tasarımı.

a PCB kartının şekli ve boyutunun belirlenmesi. PCB kartının şekli ve boyutu, tasarlanmış PCB kartının üründe konumuna, alanın boyutuna ve şekline ve diğer bileşenlerle işbirliğine göre belirlenir. PLACE TRACK komutunu kullanarak PCB'nin konturunu MEKANIK KATAM katmanında çizin.

b SMT'nin gereksinimlerine göre, PCB levhasında konumlandırma delikleri, gözler, referans noktaları vb. yapın.

c. Bileşenlerin üretimi. Bileşen kütüphanesinde bulunmayan bazı özel bileşenleri kullanmanız gerekiyorsa, bileşenleri düzenlemeden önce yapmanız gerekir. Protel99 SE'deki bileşenlerin üretim süreci nispeten basittir. "DESIGN" menüsünde "MAKE LIBRARY" komutunu seçtikten sonra, bileşen oluşturma penceresine gireceksiniz ve ardından "TOOL" menüsünde "NEW COMPONENT" komutunu seçeceksiniz. cihaz tasarımı. Şu anda, sadece ilgili yastıkları gerçek bileşenlerin şekli ve boyutuna göre PLACE PAD gibi komutlarla TOP LAYER katmanında belirli bir konumda çizmeniz ve gerekli yastıklara (yastıkların şekli, boyutu ve iç çapı dahil) düzenlemeniz gerekir. Ayrıca, yastığın ilgili pin adı işaretlenmelidir), ardından TOP OVERLAYER katmanındaki bileşenin şeklini çizmek için PLACE TRACK komutunu kullanın ve bir bileşen adını alın ve bileşen kütüphanesinde saklayın.

d Bileşenler yapıldıktan sonra, düzen ve kablolama yapılır. Bu iki bölüm aşağıda ayrıntılı olarak tartışılır.

e Yukarıdaki işlem tamamlandıktan sonra muayene yapılmalıdır. Bir yandan, devre ilkesinin denetimini içerir ve diğer yandan, karşılıklı eşleştirme ve montaj sorunlarını da kontrol etmelidir. Devre ilkesi manuel olarak kontrol edilebilir veya ağ tarafından otomatik olarak kontrol edilebilir (şematik diyagram tarafından oluşturulan ağ, PCB kartı tarafından oluşturulan ağla karşılaştırılabilir).

f Doğru olup olmadığını kontrol ettikten sonra dosyayı arşivleyin ve çıkın. Protel99 SE'de, dosyayı belirtilen yolda ve dosyada saklamak için "FILE" seçeneğindeki "EXPORT" komutunu kullanmanız gerekir ("IMPORT" komutu, bir dosyayı Protel99 SE'ye aktarmaktır). Not: Protel99 SE'deki "FILE" seçeneğindeki "SAVE COPY AS..." komutu çalıştırıldıktan sonra, seçilen dosya adı Windows 98'de görünmez, bu nedenle dosya kaynak yöneticisinde görünemez. Bu, Protel 98'deki "SAVE AS..." fonksiyonuyla tam olarak aynı değildir.

3. Bileşenlerin düzeni

SMT genellikle bileşenlerin kaynaklanmasını gerçekleştirmek için kızılötesi fırın ısı akışı kaynakını kullandığından, bileşenlerin düzeni, kaynak eklemlerinin kalitesini etkiler ve bu da ürünlerin verimini etkiler. RF devre PCB kartı tasarımı için elektromanyetik uyumluluk, her devre modülünün mümkün olduğunca elektromanyetik radyasyon üretmemesini ve elektromanyetik müdahaleye direnme yeteneğine sahip olmasını gerektirir. Bu nedenle, bileşenlerin düzeni ayrıca devrenin kendisinin müdahale ve müdahale karşıtı'nı doğrudan etkiler. tasarlanmış devrenin performansıyla da doğrudan ilişkili olan yetenek. Bu nedenle, bir RF devre PCB tasarlarken sıradan PCB kartı tasarımının düzenini göz önünde bulundurmanın yanı sıra, RF devresindeki çeşitli parçalar arasındaki karşılıklı müdahaleyi nasıl azaltacağını, devrenin kendisinin diğer devrelere müdahalesini nasıl azaltacağını ve devrenin kendisinin müdahale karşıtı yeteneğini de göz önünde bulundurmak gerekir. Deneyime göre, RF devresinin etkisi sadece RF devre kartının kendisinin performans göstergelerine değil, aynı zamanda CPU işleme kartıyla etkileşime de bağlıdır. Bu nedenle, PCB kartı tasarlarken, makul bir düzen özellikle önemlidir. . Düzenin genel ilkesi: bileşenler mümkün olduğunca aynı yönde düzenlenmelidir ve kötü lehim fenomeni, PCB levhasının kalay erime sistemine girdiği yönü seçerek azaltılabilir veya hatta önlenebilir; Kalay gereksinimleri, PCB kartının alanı izin verirse, bileşenlerin aralığı mümkün olduğunca geniş olmalıdır. Çift taraflı paneller için, bir taraf genellikle SMD ve SMC bileşenleri ile tasarlanmalıdır ve diğer taraf ayrı bileşenler olmalıdır. Layout şunlara dikkat etmelidir:

1) Önce arayüz bileşenlerinin PCB kartındaki diğer PCB kartları veya sistemleri ile konumunu belirleyin ve arayüz bileşenleri arasındaki koordinasyona (bileşenlerin yönü vb.) dikkat etmelisiniz.

2) El ürünlerinin boyutu çok küçük olduğu ve bileşenlerin kompakt bir şekilde düzenlendiği için, daha büyük bileşenlere öncelik verilmeli, ilgili konumlar belirlenmeli ve aralarındaki işbirliği göz önüne alınmalıdır.

3) Dikkatli bir şekilde devre yapısını analiz edin, devreyi bloklarda işleyin (yüksek frekanslı amplifikatör devresi, frekans karıştırma devresi ve demodulasyon devresi vb.), Güçlü elektrik sinyallerini ve zayıf elektrik sinyallerini mümkün olduğunca ayırın ve ayrı dijital sinyal devreleri ve analog sinyal devreleri. Aynı fonksiyonu tamamlayan devreler mümkün olduğunca belirli bir aralıkta düzenlenmelidir ve böylece sinyal döngü alanını azaltmalıdır; devrenin her parçasının filtre ağı yakınlarda bağlanmalıdır, bu da sadece radyasyonu azaltamaz aynı zamanda müdahale olasılığını da azaltabilir. Devrenin müdahale karşıtı yeteneği.

4) Kullanımdaki elektromanyetik uyumluluğa dair birim devresinin farklı duyarlılığına göre, gruplanır. Devrede müdahaleye duyarlı olan bileşenler için, düzen aynı zamanda müdahale kaynaklarından (veri işleme tahtasındaki CPU'dan müdahale gibi) kaçınmaya çalışmalıdır.

4. Kablolama

Bileşenlerin düzeni temelde tamamlandıktan sonra, kablolama başlatılabilir. Kablolamanın temel prensipi şudur: montaj yoğunluğu izin verdikten sonra, düşük yoğunluklu bir kablolama tasarımı kullanmaya çalışın ve sinyal izlerinin kalınlığı mümkün olduğunca tutarlı olmalıdır, bu da impedansın eşleşmesine yardımcı olur. RF devreleri için, sinyal hatlarının yönü, genişliği ve hat aralığının mantıksız tasarımı sinyal ve sinyal iletim hatları arasında çapraz müdahaleye neden olabilir; Ek olarak, sistem güç kaynağının kendisi de gürültü müdahalesine sahiptir, bu nedenle RF devre PCB kartı tasarlarken entegre edilmelidir. Makul kablolama düşünün. Kabolama sırasında, tüm izler PCB kartının çerçevesinden (yaklaşık 2mm) uzak tutulmalıdır, böylece PCB kartının üretimi sırasında bağlantı kesilme veya potansiyel bağlantı kesilme olasılığından kaçınılmalıdır. Güç hattı, döngü direncini azaltmak için mümkün olduğunca geniş olmalıdır. Aynı zamanda, elektrik hattının ve yer hattının yönü, müdahale karşıtı yeteneği geliştirmek için veri iletimi yönü ile tutarlı olmalıdır; sinyal hattı mümkün olduğunca kısa olmalı ve aşırı delik sayısını en aza indirmelidir; bileşenler arasındaki bağlantı dağıtım parametrelerini ve karşılıklı elektromanyetik müdahaleyi azaltmak için mümkün olduğunca kısa; Uyumsuz sinyal hatları için birbirlerinden uzak olmalıdır ve paralel hatlardan kaçınmaya çalışmalıdır ve olumlunun her iki tarafında sinyal hatları birbirlerine diki olmalıdır; kablolama sırasında, köşeye ihtiyaç duyan adres tarafı 135 ° açıda olmalıdır ve doğru bir açıdan kaçınılmalıdır. Kablolama sırasında, yastıklara doğrudan bağlı hatlar çok geniş olmamalı ve kısa devrelerden kaçınmak için izler mümkün olduğunca bağlantısız bileşenlerden uzak tutulmalıdır; vialar bileşenlere çizilmemelidir ve üretimi önlemek için mümkün olduğunca bağlantısız bileşenlerden uzak tutulmalıdır. Sanal kaynak, sürekli kaynak ve kısa devre gibi fenomenler var. RF devre PCB kartının tasarımında, elektrik hattının ve zemin hattının doğru kablolaması özellikle önemlidir ve makul bir tasarım, elektromanyetik müdahaleyi aşmak için önemli bir araçtır. PCB levhasındaki çok sayıda müdahale kaynağı, güç kaynağı ve zemin teli tarafından oluşturulur, bunların arasında gürültü müdahalesi zemin teli tarafından kaynaklanır. Yer telinin elektromanyetik müdahaleye eğilimli olmasının ana nedeni, yer telinin impedansına sahip olmasıdır. Şu anda zemin telinden akıyorsa, zemin telinde bir voltaj oluşturulacak ve sonuç olarak bir zemin tel döngüsü akımı ve bir zemin tel döngüsü müdahalesi olur. Birden fazla devre bir zemin telini paylaştığında, ortak impedanslı bağlantı oluşturulur ve bu da zemin teli gürültüsü olarak adlandırılır. Bu nedenle, RF devre PCB kartının zemin telini kablolandırırken, aşağıdakileri yapmalısınız:

1) İlk olarak, devre bloklara bölünür. Radyo frekans devresi temelde yüksek frekans güçlendirme, frekans karıştırma, demodulasyon, yerel osilatör ve diğer parçalara bölünebilir. Her devre modülü için ortak bir potansiyel referans noktası sağlamak gerekir, yani her modül devresinin ilgili zemini. Sinyallerin farklı devre modülleri arasında iletilebilmesi için hatlar. Ardından, RF devre PCB kartının zemin tellerine bağlandığı yerde özetlenir, yani genel zemin tellerinde özetlenir. Sadece bir referans noktası olduğundan, ortak impedanslı bağlantı yoktur ve bu nedenle karşılıklı müdahale sorunları yoktur.

2) Dijital alan ve analog alan mümkün olduğunca yerden yalıtılmalıdır ve dijital zemin ve analog zemin ayrılmalıdır ve güç zemine bağlanmalıdır.

3) Devrenin her parçası içindeki yerleştirme teli, tek noktalı yerleştirme ilkesine de dikkat etmeli, sinyal döngüsünün alanını en aza indirmeli ve yakınlardaki ilgili filtre devresinin adresine bağlamalıdır.

4) Uzay izin verdiğinde, her modül birbirleri arasındaki sinyal bağlantı etkisini önlemek için bir zemin teli ile izole edilebilir.

5 Sonuç

RF devre PCB tasarımının anahtarı, radyasyon yeteneğini nasıl azaltılacağı ve müdahale karşıtı yeteneği nasıl geliştirileceğidir. Makul düzen ve kablolama, RF devre PCB tasarımı için garantilerdir. Bu makalede açıklanan yöntem, radyo frekans devresinin PCB kartı tasarımının güvenilirliğini artırmak, elektromanyetik müdahale sorununu çözmek ve daha sonra elektromanyetik uyumluluk amacını elde etmek için faydalıdır.