高速pcb設(shè)計(jì)指南之六(文件)
【正文】 十字交叉，并盡可能在 它們之間隔一塊地 ?？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。 盡管有以上的問(wèn)題，但是金屬屏蔽罩非常有效，而且常常還是隔離關(guān)鍵電路的唯一解決方案。 C3和 C2的值由于其自身引腳電感的關(guān)系而相對(duì)較大一些，從而 RF 去耦效果要差一些，不過(guò)它們較適合于濾除較低頻率的噪聲信號(hào)。這幾個(gè)重要元件的布局原則是： C4 要盡可能靠近 IC 引腳并接地， C3必須最靠近 C4， C2必須最靠近 C3，而且IC 引腳與 C4 的連接走線要盡可能短，這幾個(gè)元件的接地端 (尤其是 C4)通常應(yīng)當(dāng)通過(guò)下一地層與芯片的接地引腳相連。 記住 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。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。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。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。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。那么困難在哪里呢？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 。 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)。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。 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。 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)。 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 。 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。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。一張 ECO 很輕易使你的工作陷入混亂，不管需要做的修改是多么的微小。 。 不論是不是 “黑色藝術(shù) ”，遵守一些基本的 RF 設(shè)計(jì)規(guī)則和留意一些優(yōu)秀的 設(shè)計(jì)實(shí)例將可幫助你完成 RF 設(shè)計(jì)工作。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Ｎ以囘^(guò)把接地面分成幾塊來(lái)隔離模擬、數(shù)字和 RF 線路，但我從未對(duì)結(jié)果感到滿意過(guò)，因?yàn)樽罱K總是有一些高速信號(hào)線要穿過(guò)這些分開(kāi)的地，這不是一件好事。 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。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評(píng)估都非常重要，由于疏忽而引起的設(shè)計(jì)更改將可能導(dǎo)致一個(gè)即將完成的設(shè)計(jì)又必須推倒重來(lái)。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。 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。 所有 VCO 的設(shè)計(jì)原則同樣適用于諧振電路。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。 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。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。圖 3 詳細(xì)說(shuō)明了這一接地辦法。 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。這也適用于放大器、緩沖器和濾波器。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。現(xiàn)代蜂窩電話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。 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 。記?。核械淖呔€都是一條潛在的既可接收也可發(fā)射 RF 信號(hào)的天線，另外將感應(yīng)的射頻信號(hào)與關(guān)鍵線路隔 離開(kāi)也很必要。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 (見(jiàn)圖 1)。 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 。 在蜂窩電話 PCB 板上，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。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)。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)。 芯片和電源去耦同樣也極為重要，稍后將討論實(shí)現(xiàn)這個(gè)原則的幾種方法。你可以把他們放在 PCB 板的兩面，或者讓它們交替工作，而不是同時(shí)工作。電源分配可能對(duì)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)是一個(gè)噩夢(mèng)，為了延長(zhǎng)電池壽命，電路的不同部分是 根據(jù)需要而分時(shí)工作的，并由軟件來(lái)控制轉(zhuǎn)換。 今天的蜂窩電話 設(shè)計(jì)以各種方式將所有的東西集成在一起，這對(duì) RF 電路板設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)很不利。 RF 電路板的設(shè)計(jì)是最令設(shè)計(jì)工程師感到頭疼的部分，
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