《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁(yè) > 電源技術(shù) > 業(yè)界動(dòng)態(tài) > 射頻電路設(shè)計(jì)實(shí)例以及一些經(jīng)常遇見(jiàn)的問(wèn)題

射頻電路設(shè)計(jì)實(shí)例以及一些經(jīng)常遇見(jiàn)的問(wèn)題

2020-04-26
來(lái)源:電源網(wǎng)

    射頻電路設(shè)計(jì)很多人都會(huì),那么你知道它的一些注意事項(xiàng)嗎?在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中,,會(huì)遇到各種奇怪的問(wèn)題,,這就需要自己通過(guò)實(shí)踐來(lái)積攢經(jīng)驗(yàn)。真正實(shí)用的技巧是當(dāng)這些準(zhǔn)則和法則因各種設(shè)計(jì)約束而無(wú)法準(zhǔn)確地實(shí)施時(shí)如何對(duì)它們進(jìn)行折衷處理,。當(dāng)然,,有許多重要的RF設(shè)計(jì)課題值得討論,包括阻抗和阻抗匹配,、絕緣層材料和層疊板以及波長(zhǎng)和駐波等,,在全面掌握各類設(shè)計(jì)原則前提下的仔細(xì)規(guī)劃是一次性成功設(shè)計(jì)的保證。

    

5ea4e19b64110.jpg

    一,、RF電路設(shè)計(jì)的常見(jiàn)問(wèn)題

    1,、數(shù)字電路模塊和模擬電路模塊之間的干擾

    如果模擬電路(射頻)和數(shù)字電路單獨(dú)工作,可能各自工作良好,。但是,,一旦將二者放在同一塊電路板上,使用同一個(gè)電源一起工作,,整個(gè)系統(tǒng)很可能就不穩(wěn)定,。

    這主要是因?yàn)閿?shù)字信號(hào)頻繁地在地和正電源(>3 V)之間擺動(dòng),而且周期特別短,,常常是納秒級(jí)的,。由于較大的振幅和較短的切換時(shí)間。使得這些數(shù)字信號(hào)包含大量且獨(dú)立于切換頻率的高頻成分,。在模擬部分,,從無(wú)線調(diào)諧回路傳到無(wú)線設(shè)備接收部分的信號(hào)一般小于lμV。因此數(shù)字信號(hào)與射頻信號(hào)之間的差別會(huì)達(dá)到120 dB,。顯然.如果不能使數(shù)字信號(hào)與射頻信號(hào)很好地分離,。微弱的射頻信號(hào)可能遭到破壞,這樣一來(lái),無(wú)線設(shè)備工作性能就會(huì)惡化,,甚至完全不能工作,。

    2、供電電源的噪聲干擾

    射頻電路對(duì)于電源噪聲相當(dāng)敏感,尤其是對(duì)毛刺電壓和其他高頻諧波,。微控制器會(huì)在每個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期內(nèi)短時(shí)間突然吸人大部分電流,這是由于現(xiàn)代微控制器都采用CMOS工藝制造,。因此,假設(shè)一個(gè)微控制器以lMHz的內(nèi)部時(shí)鐘頻率運(yùn)行,,它將以此頻率從電源提取電流,。如果不采取合適的電源去耦,必將引起電源線上的電壓毛刺,。如果這些電壓毛刺到達(dá)電路RF部分的電源引腳,嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致工作失效,。

    3、不合理的地線

    如果RF電路的地線處理不當(dāng),,可能產(chǎn)生一些奇怪的現(xiàn)象,。對(duì)于數(shù)字電路設(shè)計(jì),即使沒(méi)有地線層,大多數(shù)數(shù)字電路功能也表現(xiàn)良好,。而在RF頻段,,即使一根很短的地線也會(huì)如電感器一樣作用。粗略地計(jì)算,每毫米長(zhǎng)度的電感量約為l nH,433 MHz時(shí)10 toni PCB線路的感抗約27Ω,。如果不采用地線層,,大多數(shù)地線將會(huì)較長(zhǎng),電路將無(wú)法具有設(shè)計(jì)的特性,。

    4,、天線對(duì)其他模擬電路部分的輻射干擾

    在PCB電路設(shè)計(jì)中,板上通常還有其他模擬電路,。

    例如,,許多電路上都有模,數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)或數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC),。射頻發(fā)送器的天線發(fā)出的高頻信號(hào)可能會(huì)到達(dá)ADC的模擬淙攵恕R蛭 魏蔚緶廢唄范伎贍莧縑煜咭謊⒊齷蚪郵誖F信號(hào),。如果ADC輸入端的處理不合理,RF信號(hào)可能在ADC輸入的ESD二極管內(nèi)自激,。從而引起ADC偏差,。

    二,、五大經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

    1、射頻電路布局原則

    在設(shè)計(jì)RF布局時(shí),必須優(yōu)先滿足以下幾個(gè)總原則:

    (1)盡可能地把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔離開(kāi)來(lái),,簡(jiǎn)單地說(shuō),,就是讓高功率RF發(fā)射電路遠(yuǎn)離低功率RF接收電路;

    (2)確保PCB板上高功率區(qū)至少有一整塊地,最好上面沒(méi)有過(guò)孔,,當(dāng)然,,銅箔面積越大越好;

    (3)電路和電源去耦同樣也極為重要;

    (4)RF輸出通常需要遠(yuǎn)離RF輸入;

    (5)敏感的模擬信號(hào)應(yīng)該盡可能遠(yuǎn)離高速數(shù)字信號(hào)和RF信;

    2、物理分區(qū),、電氣分區(qū)設(shè)計(jì)分區(qū)

    可以分解為物理分區(qū)和電氣分區(qū),。物理分區(qū)主要涉及元器件布局、朝向和屏蔽等問(wèn)題;電氣分區(qū)可以繼續(xù)分解為電源分配,、RF走線,、敏感電路和信號(hào)以及接地等的分區(qū)。

    1)我們討論物理分區(qū)問(wèn)題:

    元器件布局是實(shí)現(xiàn)一個(gè)優(yōu)秀RF設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,,最有效的技術(shù)是首先固定位于RF路徑上的元器件,,并調(diào)整其朝向以將RF路徑的長(zhǎng)度減到最小,使輸入遠(yuǎn)離輸出,,并盡可能遠(yuǎn)地分離高功率電路和低功率電路,。最有效的電路板堆疊方法是將主接地面(主地)安排在表層下的第二層,并盡可能將RF線走在表層上,。將RF路徑上的過(guò)孔尺寸減到最小不僅可以減少路徑電感,,而且還可以減少主地上的虛焊點(diǎn),并可減少RF能量泄漏到層疊板內(nèi)其他區(qū)域的機(jī)會(huì),。

    在物理空間上,,像多級(jí)放大器這樣的線性電路通常足以將多個(gè)RF區(qū)之間相互隔離開(kāi)來(lái),但是雙工器,、混頻器和中頻放大器/混頻器總是有多個(gè)RF/IF信號(hào)相互干擾,,因此必須小心地將這一影響減到最小。

    2)RF與IF走線應(yīng)盡可能走十字交叉,,并盡可能在它們之間隔一塊地:

    正確的RF路徑對(duì)整塊PCB板的性能而言非常重要,,這也就是為什么元器件布局通常在手機(jī)PCB板設(shè)計(jì)中占大部分時(shí)間的原因。在手機(jī)PCB板設(shè)計(jì)上,,通??梢詫⒌驮胍舴糯笃麟娐贩旁赑CB板的某一面,而高功率放大器放在另一面,,并最終通過(guò)雙工器把它們?cè)谕幻嫔线B接到RF端和基帶處理器端的天線上,。

    需要一些技巧來(lái)確保直通過(guò)孔不會(huì)把RF能量從板的一面?zhèn)鬟f到另一面,常用的技術(shù)是在兩面都使用盲孔??梢酝ㄟ^(guò)將直通過(guò)孔安排在PCB板兩面都不受RF干擾的區(qū)域來(lái)將直通過(guò)孔的不利影響減到最小,。有時(shí)不太可能在多個(gè)電路塊之間保證足夠的隔離,在這種情況下就必須考慮采用金屬屏蔽罩將射頻能量屏蔽在RF區(qū)域內(nèi),,金屬屏蔽罩必須焊在地上,,必須與元器件保持一個(gè)適當(dāng)距離,,因此需要占用寶貴的PCB板空間,。

    盡可能保證屏蔽罩的完整非常重要,進(jìn)入金屬屏蔽罩的數(shù)字信號(hào)線應(yīng)該盡可能走內(nèi)層,,而且最好走線層的下面一層PCB是地層,。RF信號(hào)線可以從金屬屏蔽罩底部的小缺口和地缺口處的布線層上走出去,不過(guò)缺口處周圍要盡可能地多布一些地,,不同層上的地可通過(guò)多個(gè)過(guò)孔連在一起,。

    3)恰當(dāng)和有效的芯片電源去耦也非常重要:

    許多集成了線性線路的RF芯片對(duì)電源的噪音非常敏感,通常每個(gè)芯片都需要采用高達(dá)四個(gè)電容和一個(gè)隔離電感來(lái)確保濾除所有的電源噪音,。一塊集成電路或放大器常常帶有一個(gè)開(kāi)漏極輸出,,因此需要一個(gè)上拉電感來(lái)提供一個(gè)高阻抗RF負(fù)載和一個(gè)低阻抗直流電源,同樣的原則也適用于對(duì)這一電感端的電源進(jìn)行去耦,。

    有些芯片需要多個(gè)電源才能工作,,因此你可能需要兩到三套電容和電感來(lái)分別對(duì)它們進(jìn)行去耦處理,電感極少并行靠在一起,,因?yàn)檫@將形成一個(gè)空芯變壓器并相互感應(yīng)產(chǎn)生干擾信號(hào),,因此它們之間的距離至少要相當(dāng)于其中一個(gè)器件的高度,或者成直角排列以將其互感減到最小,。

    4)電氣分區(qū)原則大體上與物理分區(qū)相同,,但還包含一些其它因素:

    手機(jī)的某些部分采用不同工作電壓,并借助軟件對(duì)其進(jìn)行控制,,以延長(zhǎng)電池工作壽命,。這意味著手機(jī)需要運(yùn)行多種電源,而這給隔離帶來(lái)了更多的問(wèn)題,。電源通常從連接器引入,,并立即進(jìn)行去耦處理以濾除任何來(lái)自線路板外部的噪聲,然后再經(jīng)過(guò)一組開(kāi)關(guān)或穩(wěn)壓器之后對(duì)其進(jìn)行分配,。

    手機(jī)PCB板上大多數(shù)電路的直流電流都相當(dāng)小,,因此走線寬度通常不是問(wèn)題,不過(guò),,必須為高功率放大器的電源單獨(dú)走一條盡可能寬的大電流線,,以將傳輸壓降減到最低。

    為了避免太多電流損耗,需要采用多個(gè)過(guò)孔來(lái)將電流從某一層傳遞到另一層,。此外,,如果不能在高功率放大器的電源引腳端對(duì)它進(jìn)行充分的去耦,那么高功率噪聲將會(huì)輻射到整塊板上,,并帶來(lái)各種各樣的問(wèn)題,。高功率放大器的接地相當(dāng)關(guān)鍵,并經(jīng)常需要為其設(shè)計(jì)一個(gè)金屬屏蔽罩,。在大多數(shù)情況下,,同樣關(guān)鍵的是確保RF輸出遠(yuǎn)離RF輸入。這也適用于放大器,、緩沖器和濾波器,。

    在最壞情況下,如果放大器和緩沖器的輸出以適當(dāng)?shù)南辔缓驼穹答伒剿鼈兊妮斎攵?,那么它們就有可能產(chǎn)生自激振蕩,。在最好情況下,它們將能在任何溫度和電壓條件下穩(wěn)定地工作,。

    實(shí)際上,,它們可能會(huì)變得不穩(wěn)定,并將噪音和互調(diào)信號(hào)添加到RF信號(hào)上,。如果射頻信號(hào)線不得不從濾波器的輸入端繞回輸出端,,這可能會(huì)嚴(yán)重?fù)p害濾波器的帶通特性。為了使輸入和輸出得到良好的隔離,,首先必須在濾波器周圍布一圈地,,其次濾波器下層區(qū)域也要布一塊地,并與圍繞濾波器的主地連接起來(lái),。把需要穿過(guò)濾波器的信號(hào)線盡可能遠(yuǎn)離濾波器引腳也是個(gè)好方法,。

    此外,整塊板上各個(gè)地方的接地都要十分小心,,否則會(huì)在引入一條耦合通道,。有時(shí)可以選擇走單端或平衡RF信號(hào)線,有關(guān)交叉干擾和EMC/EMI的原則在這里同樣適用,。平衡RF信號(hào)線如果走線正確的話,,可以減少噪聲和交叉干擾,但是它們的阻抗通常比較高,,而且要保持一個(gè)合理的線寬以得到一個(gè)匹配信號(hào)源,、走線和負(fù)載的阻抗,實(shí)際布線可能會(huì)有一些困難,。

    緩沖器可以用來(lái)提高隔離效果,,因?yàn)樗砂淹粋€(gè)信號(hào)分為兩個(gè)部分,,并用于驅(qū)動(dòng)不同的電路,特別是本振可能需要緩沖器來(lái)驅(qū)動(dòng)多個(gè)混頻器,。當(dāng)混頻器在RF頻率處到達(dá)共模隔離狀態(tài)時(shí),,它將無(wú)法正常工作。緩沖器可以很好地隔離不同頻率處的阻抗變化,,從而電路之間不會(huì)相互干擾,。

    緩沖器對(duì)設(shè)計(jì)的幫助很大,它們可以緊跟在需要被驅(qū)動(dòng)電路的后面,,從而使高功率輸出走線非常短,,由于緩沖器的輸入信號(hào)電平比較低,因此它們不易對(duì)板上的其它電路造成干擾,。壓控振蕩器(VCO)可將變化的電壓轉(zhuǎn)換為變化的頻率,,這一特性被用于高速頻道切換,,但它們同樣也將控制電壓上的微量噪聲轉(zhuǎn)換為微小的頻率變化,,而這就給RF信號(hào)增加了噪聲。

    5)要保證不增加噪聲必須從以下幾個(gè)方面考慮:

    首先,,控制線的期望頻寬范圍可能從DC直到2MHz,,而通過(guò)濾波來(lái)去掉這么寬頻帶的噪聲幾乎是不可能的;其次,VCO控制線通常是一個(gè)控制頻率的反饋回路的一部分,,它在很多地方都有可能引入噪聲,。因此必須非常小心處理VCO控制線。要確保RF走線下層的地是實(shí)心的,,而且所有的元器件都牢固地連到主地上,,并與其它可能帶來(lái)噪聲的走線隔離開(kāi)來(lái)。

    此外,,要確保VCO的電源已得到充分去耦,,由于VCO的RF輸出往往是一個(gè)相對(duì)較高的電平,VCO輸出信號(hào)很容易干擾其它電路,,因此必須對(duì)VCO加以特別注意,。事實(shí)上,VCO往往布放在RF區(qū)域的末端,,有時(shí)它還需要一個(gè)金屬屏蔽罩,。諧振電路(一個(gè)用于發(fā)射機(jī),另一個(gè)用于接收機(jī))與VCO有關(guān),,但也有它自己的特點(diǎn),。

    簡(jiǎn)單地講,諧振電路是一個(gè)帶有容性二極管的并行諧振電路,,它有助于設(shè)置VCO工作頻率和將語(yǔ)音或數(shù)據(jù)調(diào)制到RF信號(hào)上,。所有VCO的設(shè)計(jì)原則同樣適用于諧振電路,。由于諧振電路含有數(shù)量相當(dāng)多的元器件、板上分布區(qū)域較寬以及通常運(yùn)行在一個(gè)很高的RF頻率下,,因此諧振電路通常對(duì)噪聲非常敏感,。

    信號(hào)通常排列在芯片的相鄰腳上,但這些信號(hào)引腳又需要與相對(duì)較大的電感和電容配合才能工作,,這反過(guò)來(lái)要求這些電感和電容的位置必須靠得很近,,并連回到一個(gè)對(duì)噪聲很敏感的控制環(huán)路上。要做到這點(diǎn)是不容易的,。自動(dòng)增益控制(AGC)放大器同樣是一個(gè)容易出問(wèn)題的地方,,不管是發(fā)射還是接收電路都會(huì)有AGC放大器。AGC放大器通常能有效地濾掉噪聲,,不過(guò)由于手機(jī)具備處理發(fā)射和接收信號(hào)強(qiáng)度快速變化的能力,。

    因此要求AGC電路有一個(gè)相當(dāng)寬的帶寬,而這使某些關(guān)鍵電路上的AGC放大器很容易引入噪聲,。設(shè)計(jì)AGC線路必須遵守良好的模擬電路設(shè)計(jì)技術(shù),,而這跟很短的運(yùn)放輸入引腳和很短的反饋路徑有關(guān),這兩處都必須遠(yuǎn)離RF,、IF或高速數(shù)字信號(hào)走線,。同樣,良好的接地也必不可少,,而且芯片的電源必須得到良好的去耦,。如果必須要在輸入或輸出端走一根長(zhǎng)線,那么最好是在輸出端,,通常輸出端的阻抗要低得多,,而且也不容易感應(yīng)噪聲。

    通常信號(hào)電平越高,,就越容易把噪聲引入到其它電路,。在所有PCB設(shè)計(jì)中,盡可能將數(shù)字電路遠(yuǎn)離模擬電路是一條總的原則,,它同樣也適用于RF PCB設(shè)計(jì),。

    公共模擬地和用于屏蔽和隔開(kāi)信號(hào)線的地通常是同等重要的,因此在設(shè)計(jì)早期階段,,仔細(xì)的計(jì)劃,、考慮周全的元器件布局和徹底的布局*估都非常重要,同樣應(yīng)使RF線路遠(yuǎn)離模擬線路和一些很關(guān)鍵的數(shù)字信號(hào),,所有的RF走線,、焊盤和元件周圍應(yīng)盡可能多填接地銅皮,并盡可能與主地相連,。

    如果RF走線必須穿過(guò)信號(hào)線,,那么盡量在它們之間沿著RF走線布一層與主地相連的地,。如果不可能的話,一定要保證它們是十字交叉的,,這可將容性耦合減到最小,,同時(shí)盡可能在每根RF走線周圍多布一些地,并把它們連到主地,。此外,,將并行RF走線之間的距離減到最小可以將感性耦合減到最小。一個(gè)實(shí)心的整塊接地面直接放在表層下第一層時(shí),,隔離效果最好,,盡管小心一點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)其它的做法也管用。

    在PCB板的每一層,,應(yīng)布上盡可能多的地,,并把它們連到主地面。盡可能把走線靠在一起以增加內(nèi)部信號(hào)層和電源分配層的地塊數(shù)量,,并適當(dāng)調(diào)整走線以便你能將地連接過(guò)孔布置到表層上的隔離地塊,。應(yīng)當(dāng)避免在PCB各層上生成游離地,因?yàn)樗鼈儠?huì)像一個(gè)小天線那樣拾取或注入噪音,。在大多數(shù)情況下,,如果你不能把它們連到主地,那么你最好把它們?nèi)サ簟?/p>

    3,、在手機(jī)PCB板設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)注意幾個(gè)方面

    1)電源,、地線的處理:

    既使在整個(gè)PCB板中的布線完成得都很好,,但由于電源、 地線的考慮不周到而引起的干擾,,會(huì)使產(chǎn)品的性能下降,,有時(shí)甚至影響到產(chǎn)品的成功率。所以對(duì)電,、地線的布線要認(rèn)真對(duì)待,,把電、地線所產(chǎn)生的噪音干擾降到最低限度,,以保證產(chǎn)品的質(zhì)量,。對(duì)每個(gè)從事電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程人員來(lái)說(shuō)都明白地線與電源線之間噪音所產(chǎn)生的原因,現(xiàn)只對(duì)降低式抑制噪音作以表述:

    (1),、眾所周知的是在電源,、地線之間加上去耦電容。

    (2),、盡量加寬電源,、地線寬度,,最好是地線比電源線寬,它們的關(guān)系是:地線>電源線>信號(hào)線,,通常信號(hào)線寬為:0.2~0.3mm,,最經(jīng)細(xì)寬度可達(dá)0.05~0.07mm,電源線為1.2~2.5 mm,。對(duì)數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個(gè)回路,, 即構(gòu)成一個(gè)地網(wǎng)來(lái)使用(模擬電路的地不能這樣使用)

    (3)、用大面積銅層作地線用,,在印制板上把沒(méi)被用上的地方都與地相連接作為地線用,。或是做成多層板,,電源,,地線各占用一層。

    2)數(shù)字電路與模擬電路的共地處理

    現(xiàn)在有許多PCB不再是單一功能電路(數(shù)字或模擬電路),,而是由數(shù)字電路和模擬電路混合構(gòu)成的,。因此在布線時(shí)就需要考慮它們之間互相干擾問(wèn)題,特別是地線上的噪音干擾,。數(shù)字電路的頻率高,,模擬電路的敏感度強(qiáng),對(duì)信號(hào)線來(lái)說(shuō),,高頻的信號(hào)線盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件,,對(duì)地線來(lái)說(shuō),整人PCB對(duì)外界只有一個(gè)結(jié)點(diǎn),。

    所以必須在PCB內(nèi)部進(jìn)行處理數(shù),、模共地的問(wèn)題,而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實(shí)際上是分開(kāi)的它們之間互不相連,,只是在PCB與外界連接的接口處(如插頭等),。數(shù)字地與模擬地有一點(diǎn)短接,請(qǐng)注意,,只有一個(gè)連接點(diǎn),。也有在PCB上不共地的,這由系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)決定,。

    3)信號(hào)線布在電(地)層上

    在多層印制板布線時(shí),,由于在信號(hào)線層沒(méi)有布完的線剩下已經(jīng)不多,再多加層數(shù)就會(huì)造成浪費(fèi)也會(huì)給生產(chǎn)增加一定的工作量,,成本也相應(yīng)增加了,。為解決這個(gè)矛盾,可以考慮在電(地)層上進(jìn)行布線,。首先應(yīng)考慮用電源層,,其次才是地層,。因?yàn)樽詈檬潜A舻貙拥耐暾浴?/p>

    4)大面積導(dǎo)體中連接腿的處理

    在大面積的接地(電)中,常用元器件的腿與其連接,,對(duì)連接腿的處理需要進(jìn)行綜合的考慮,,就電氣性能而言,元件腿的焊盤與銅面滿接為好,,但對(duì)元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如:①焊接需要大功率加熱器;②容易造成虛焊點(diǎn),。所以兼顧電氣性能與工藝需要,做成十字花焊盤,,稱之為熱隔離(heat shield)俗稱熱焊盤(Thermal),,這樣,可使在焊接時(shí)因截面過(guò)分散熱而產(chǎn)生虛焊點(diǎn)的可能性大大減少,。多層板的接電(地)層腿的處理相同,。

    5)布線中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用

    在許多CAD系統(tǒng)中,布線是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)決定的,。網(wǎng)格過(guò)密,,通路雖然有所增加,但步進(jìn)太小,,圖場(chǎng)的數(shù)據(jù)量過(guò)大,,這必然對(duì)設(shè)備的存貯空間有更高的要求,同時(shí)也對(duì)象計(jì)算機(jī)類電子產(chǎn)品的運(yùn)算速度有極大的影響,。而有些通路是無(wú)效的,,如被元件腿的焊盤占用的或被安裝孔、定們孔所占用的等,。網(wǎng)格過(guò)疏,,通路太少對(duì)布通率的影響極大。所以要有一個(gè)疏密合理的網(wǎng)格系統(tǒng)來(lái)支持布線的進(jìn)行,。

    標(biāo)準(zhǔn)元器件兩腿之間的距離為0.1英寸(2.54mm),所以網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎(chǔ)一般就定為0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍數(shù),,如:0.05英寸,、0.025英寸、0.02英寸等,。

    4,、高頻PCB設(shè)計(jì)技巧和方法

    (1)傳輸線拐角要采用45°角,以降低回?fù)p,。

    (2)要采用絕緣常數(shù)值按層次嚴(yán)格受控的高性能絕緣電路板,。這種方法有利于對(duì)絕緣材料與鄰近布線之間的電磁場(chǎng)進(jìn)行有效管理。

    (3)要完善有關(guān)高精度蝕刻的PCB設(shè)計(jì)規(guī)范,。要考慮規(guī)定線寬總誤差為+/-0.0007英寸,、對(duì)布線形狀的下切(undercut)和橫斷面進(jìn)行管理并指定布線側(cè)壁電鍍條件,。對(duì)布線(導(dǎo)線)幾何形狀和涂層表面進(jìn)行總體管理,對(duì)解決與微波頻率相關(guān)的趨膚效應(yīng)問(wèn)題及實(shí)現(xiàn)這些規(guī)范相當(dāng)重要,。

    (4)突出引線存在抽頭電感,,要避免使用有引線的組件。高頻環(huán)境下,,最好使用表面安裝組件,。

    (5)對(duì)信號(hào)過(guò)孔而言,要避免在敏感板上使用過(guò)孔加工(pth)工藝,,因?yàn)樵摴に嚂?huì)導(dǎo)致過(guò)孔處產(chǎn)生引線電感,。

    (6)要提供豐富的接地層。要采用模壓孔將這些接地層連接起來(lái)防止3維電磁場(chǎng)對(duì)電路板的影響,。

    (7)要選擇非電解鍍鎳或浸鍍金工藝,,不要采用HASL法進(jìn)行電鍍。

    (8)阻焊層可防止焊錫膏的流動(dòng),。但是,,由于厚度不確定性和絕緣性能的未知性,整個(gè)板表面都覆蓋阻焊材料將會(huì)導(dǎo)致微帶設(shè)計(jì)中的電磁能量的較大變化,。一般采用焊壩(solder dam)來(lái)作阻焊層的電磁場(chǎng),。

    這種情況下,我們管理著微帶到同軸電纜之間的轉(zhuǎn)換,。在同軸電纜中,,地線層是環(huán)形交織的,并且間隔均勻,。在微帶中,,接地層在有源線之下。這就引入了某些邊緣效應(yīng),,需在設(shè)計(jì)時(shí)了解,、預(yù)測(cè)并加以考慮。當(dāng)然,,這種不匹配也會(huì)導(dǎo)致回?fù)p,,必須最大程度減小這種不匹配以避免產(chǎn)生噪音和信號(hào)干擾。

    5,、電磁兼容性設(shè)計(jì)

    電磁兼容性是指電子設(shè)備在各種電磁環(huán)境中仍能夠協(xié)調(diào),、有效地進(jìn)行工作的能力。電磁兼容性設(shè)計(jì)的目的是使電子設(shè)備既能抑制各種外來(lái)的干擾,,使電子設(shè)備在特定的電磁環(huán)境中能夠正常工作,,同時(shí)又能減少電子設(shè)備本身對(duì)其它電子設(shè)備的電磁干擾。

    1)選擇合理的導(dǎo)線寬度:由于瞬變電流在印制線條上所產(chǎn)生的沖擊干擾主要是由印制導(dǎo)線的電感成分造成的,因此應(yīng)盡量減小印制導(dǎo)線的電感量,。印制導(dǎo)線的電感量與其長(zhǎng)度成正比,,與其寬度成反比,因而短而精的導(dǎo)線對(duì)抑制干擾是有利的,。時(shí)鐘引線,、行驅(qū)動(dòng)器或總線驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)線常常載有大的瞬變電流,印制導(dǎo)線要盡可能地短,。對(duì)于分立元件電路,,印制導(dǎo)線寬度在1.5mm左右時(shí),即可完全滿足要求;對(duì)于集成電路,,印制導(dǎo)線寬度可在0.2~1.0mm之間選擇,。

    2)采用正確的布線策略:采用平等走線可以減少導(dǎo)線電感,但導(dǎo)線之間的互感和分布電容增加,,如果布局允許,,最好采用井字形網(wǎng)狀布線結(jié)構(gòu),具體做法是印制板的一面橫向布線,,另一面縱向布線,,然后在交叉孔處用金屬化孔相連。

    3)為了抑制印制板導(dǎo)線之間的串?dāng)_,,在設(shè)計(jì)布線時(shí)應(yīng)盡量避免長(zhǎng)距離的平等走線:盡可能拉開(kāi)線與線之間的距離,,信號(hào)線與地線及電源線盡可能不交叉。在一些對(duì)干擾十分敏感的信號(hào)線之間設(shè)置一根接地的印制線,,可以有效地抑制串?dāng)_,。

    4)為了避免高頻信號(hào)通過(guò)印制導(dǎo)線時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射,在印制電路板布線時(shí),,還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

    (1)盡量減少印制導(dǎo)線的不連續(xù)性,,例如導(dǎo)線寬度不要突變,導(dǎo)線的拐角應(yīng)大于90度禁止環(huán)狀走線等,。

    (2)時(shí)鐘信號(hào)引線最容易產(chǎn)生電磁輻射干擾,,走線時(shí)應(yīng)與地線回路相靠近,驅(qū)動(dòng)器應(yīng)緊挨著連接器,。

    (3)總線驅(qū)動(dòng)器應(yīng)緊挨其欲驅(qū)動(dòng)的總線,。對(duì)于那些離開(kāi)印制電路板的引線,驅(qū)動(dòng)器應(yīng)緊緊挨著連接器,。

    (4)數(shù)據(jù)總線的布線應(yīng)每?jī)筛盘?hào)線之間夾一根信號(hào)地線。最好是緊緊挨著最不重要的地址引線放置地回路,,因?yàn)楹笳叱]d有高頻電流,。

    (5)在印制板布置高速、中速和低速邏輯電路時(shí),應(yīng)按照?qǐng)D1的方式排列器件,。

    5)抑制反射干擾

    為了抑制出現(xiàn)在印制線條終端的反射干擾,,除了特殊需要之外,應(yīng)盡可能縮短印制線的長(zhǎng)度和采用慢速電路,。必要時(shí)可加終端匹配,,即在傳輸線的末端對(duì)地和電源端各加接一個(gè)相同阻值的匹配電阻。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),,對(duì)一般速度較快的TTL電路,,其印制線條長(zhǎng)于10cm以上時(shí)就應(yīng)采用終端匹配措施。匹配電阻的阻值應(yīng)根據(jù)集成電路的輸出驅(qū)動(dòng)電流及吸收電流的最大值來(lái)決定,。

    6)電路板設(shè)計(jì)過(guò)程中采用差分信號(hào)線布線策略

    布線非??拷牟罘中盘?hào)對(duì)相互之間也會(huì)互相緊密耦合,這種互相之間的耦合會(huì)減小EMI發(fā)射,,通常(當(dāng)然也有一些例外)差分信號(hào)也是高速信號(hào),,所以高速設(shè)計(jì)規(guī)則通常也都適用于差分信號(hào)的布線,特別是設(shè)計(jì)傳輸線的信號(hào)線時(shí)更是如此,。這就意味著我們必須非常謹(jǐn)慎地設(shè)計(jì)信號(hào)線的布線,,以確保信號(hào)線的特征阻抗沿信號(hào)線各處連續(xù)并且保持一個(gè)常數(shù)。

    在差分線對(duì)的布局布線過(guò)程中,,我們希望差分線對(duì)中的兩個(gè)PCB線完全一致,。

    這就意味著,在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該盡最大的努力來(lái)確保差分線對(duì)中的PCB線具有完全一樣的阻抗并且布線的長(zhǎng)度也完全一致,。差分PCB線通??偸浅蓪?duì)布線,而且它們之間的距離沿線對(duì)的方向在任意位置都保持為一個(gè)常數(shù)不變,。通常情況下,,差分線對(duì)的布局布線總是盡可能地靠近。以上就是射頻電路設(shè)計(jì)的一些注意事項(xiàng),,希望能給大家?guī)椭?/p>

    

本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點(diǎn),。轉(zhuǎn)載的所有的文章,、圖片、音/視頻文件等資料的版權(quán)歸版權(quán)所有權(quán)人所有,。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無(wú)法一一聯(lián)系確認(rèn)版權(quán)者,。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問(wèn)題,,請(qǐng)及時(shí)通過(guò)電子郵件或電話通知我們,,以便迅速采取適當(dāng)措施,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。聯(lián)系電話:010-82306118,;郵箱:[email protected],。