高速pcb設(shè)計指南之六-wenkub.com
2025-06-27 10:05 本頁面
【正文】 成功的RF設(shè)計必須仔細注意整個設(shè)計過程中每個步驟及每個細節(jié)才有可能實現(xiàn)，這意味著必須在設(shè)計開始階段就要進行徹底的、仔細的規(guī)劃，并對每個設(shè)計步驟的工作進展進行全面持續(xù)地評估。本文小結(jié) 在拿到一張工程更改單(ECO)時，要冷靜，不要輕易消除你所有辛辛苦苦才完成的工作。 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。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，同時盡可能在每根RF走線周圍多布一些地，并把它們連到主地。這一因疏忽而導(dǎo)致的嚴重后果，無論如何對你的個人事業(yè)發(fā)展來說不是一件好事。通常信號電平越高，就越容易把噪聲引入到其它電路。AGC放大器通常能有效地濾掉噪聲，不過由于蜂窩電話具備處理發(fā)射和接收信號強度快速變化的能力，因此要求AGC電路有一個相當(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。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)域較寬以及通常運行在一個很高的RF頻率下，因此諧振電路通常對噪聲非常敏感。事實上，VCO往往布放在RF區(qū)域的末端，有時它還需要一個金屬屏蔽罩?？偟膩碚f，在這一級以后你再也沒有辦法從RF輸出信號中將噪聲去掉。緩沖器可以很好地隔離不同頻率處的阻抗變化，從而電路之間不會相互干擾。 有時可以選擇走單端或平衡RF信號線，有關(guān)交叉干擾和EMC/EMI的原則在這里同樣適用。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。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。此外，如果不能在高功率放大器的電源引腳端對它進行充分的去耦，那么高功率噪聲將會輻射到整塊板上，并帶來各種各樣的問題。這意味著蜂窩電話需要運行多種電源，而這給隔離帶來了更多的問題。有些芯片需要多個電源才能工作，因此你可能需要兩到三套電容和電感來分別對它們進行去耦處理，如果該芯片周圍沒有足夠空間的話，那么可能會遇到一些麻煩。 這些去耦元件的物理位置通常也很關(guān)鍵，圖2表示了一種典型的布局方法。 最小電容值通常取決于其自諧振頻率和低引腳電感，C4的值就是據(jù)此選擇的。RF信號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，不過缺口處周圍要盡可能地多布一些地，不同層上的地可通過多個過孔連在一起。需要一些技巧來確保直通過孔不會把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。 在物理空間上，像多級放大器這樣的線性電路通常足以將多個RF區(qū)之間相互隔離開來，但是雙工器、混頻器和中頻放大器/混頻器總是有多個RF/IF信號相互干擾，因此必須小心地將這一影響減到最小。 首先我們討論物理分區(qū)問題。 RF輸出通常需要遠離RF輸入，稍后我們將進行詳細討論。高功率電路有時還可包括RF緩沖器和壓控制振蕩器(VCO)。這意味著你可能需要為你的蜂窩電話提供5到6種工作電源?，F(xiàn)在業(yè)界競爭非常激烈，人人都在找辦法用最小的尺寸和最小的成本集成最多的功能。 射頻(RF)電路板設(shè)計由于在理論上還有很多不確定性，因此常被形容為一種“黑色藝術(shù)”，但這個觀點只有部分正確，RF電路板設(shè)計也有許多可以遵循的準則和不應(yīng)該被忽視的法則。 。 ，模擬信號只能在電路板的模擬部分布線。 。但是緊鄰電源層的信號線不能跨越電源之間的間隙，而所有跨越該間隙的信號線都必須位于緊鄰大面積地的電路層上。要測試該電路板的功能和EMC性能，然后將兩個地通過0歐姆電阻或跳線連接在一起，重新測試該電路板的功能和EMC性能。這樣的布局布線既滿足了IC器件廠商對模擬地和數(shù)字地管腳低阻抗連接的要求，同時又不會形成環(huán)路天線或偶極天線而產(chǎn)生EMC問題。 如果系統(tǒng)中A/D轉(zhuǎn)換器較多，例如10個A/D轉(zhuǎn)換器怎樣連接呢？如果在每一個A/D轉(zhuǎn)換器的下面都將模擬地和數(shù)字地連接在一起，則產(chǎn)生多點相連，模擬地和數(shù)字地之間的隔離就毫無意義。按照這個建議，需要把A/D轉(zhuǎn)換器的AGND和DGND管腳都連接到模擬地上，但這種方法會產(chǎn)生諸如數(shù)字信號去耦電容的接地端應(yīng)該接到模擬地還是數(shù)字地的問題。如果布局布線合理，數(shù)字地電流將限制在電路板的數(shù)字部分，不會干擾模擬信號。 只有將數(shù)字信號布線在電路板的模擬部分之上或者將模擬信號布線在電路板的數(shù)字部分之上時，才會出現(xiàn)數(shù)字信號對模擬信號的干擾。高頻電流總是選擇阻抗最小(電感最低)，直接位于信號下方的路徑，因此返回電流會流過鄰近的電路層，而無論這個臨近層是電源層還是地線層。 采用光隔離器件或變壓器也能實現(xiàn)信號跨越分割間隙。 了解電流回流到地的路徑和方式是優(yōu)化混合信號電路板設(shè)計的關(guān)鍵。 如圖1所示，我們采用上述分割方法，而且信號線跨越了兩個地之間的間隙，信號電流的返回路徑是什么呢？假定被分割的兩個地在某處連接在一起(通常情況下是在某個位置單點連接)，在這種情況下，地電流將會形成一個大的環(huán)路。 有人建議將混合信號電路板上的數(shù)字地和模擬地分割開，這樣能實現(xiàn)數(shù)字地和模擬地之間的隔離。本文介紹的地和電源的分區(qū)設(shè)計能優(yōu)化混合信號電路的性能。由于OC48處理器總線采用一種改進的星形拓撲結(jié)構(gòu)，在自動布線時其優(yōu)先級最高(見圖7)。這將減少反射路徑。必須保留引出過孔(breakout via)的位置，以保證電源層不會被過孔的反面焊盤(antipads)交叉所隔斷。記住，要在整個卡上以矩陣排列的形式放置額外的旁路電容，即使在無源器件附近也要放置 (見圖6)。簡言之，根據(jù)需要微調(diào)旁路電容的位置，使之安裝方便并分布在數(shù)字部件和混合信號器件數(shù)字部分的周圍。要采用裝配工藝允許的最短和最寬的印制線。 在解決問題的過程中，布板階段做一些調(diào)整是當(dāng)然的事。要注意仔細設(shè)計下列電路：對模擬信號靈敏度高的CPU中PLL電源濾波電路的位置；本地CPU內(nèi)核電壓調(diào)整器；用于“數(shù)字”微處理器的參考電壓電路。有時，他們提供的解決方案對于使用該器件的“一級客戶”是可行的。但是，在布線之前很難預(yù)測布局的最佳方案(見圖5)。對一塊混合信號PCB的模擬部分和2V工作電壓的本地CPU內(nèi)核，不推薦采用“先布局后布線”的方法。由于外部光纜接入卡的方位和光收發(fā)器部分元件尺寸較高，使收發(fā)器在卡中的位置很大程度上被
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