Placa PCB RF El disseny per reduir els senyals falsos requereix la creativitat de l'enginyer de RF.Tenir en compte aquestes vuit regles no només ajudarà a accelerar el temps de sortida al mercat, sinó que també augmentarà la predictibilitat del vostre horari de treball.


Regla 1: les vies de terra s'han de situar a l'interruptor del pla de referència de terra
Tots els corrents que circulen per la línia encaminada tenen el mateix retorn.Hi ha moltes estratègies d'acoblament, però el flux de retorn sol fluir a través de plans de terra adjacents o terrenys col·locats en paral·lel amb línies de senyal.A mesura que la capa de referència continua, tot l'acoblament es limita a la línia de transmissió i tot funciona perfectament.Tanmateix, si l'encaminament del senyal es canvia de la capa superior a la capa interior o inferior, el flux de retorn també ha d'obtenir un camí.


La figura 1 és un exemple.Immediatament per sota del corrent de la línia de senyal de nivell superior hi ha el flux de retorn.Quan es transfereix a la capa inferior, el reflux passa per vies properes.No obstant això, si no hi ha vies de refluig a prop, la refluència passa per la via de terra disponible més propera.Les distàncies més grans creen llaços de corrent, formant inductors.Si aquest desplaçament del camí actual no desitjat creua una altra línia, la interferència serà més greu.Aquest bucle de corrent és en realitat equivalent a formar una antena!

Vuit regles per ajudar-vos a reduir els paràsits del circuit de PCB de RF

Figura 1: el corrent de senyal flueix des dels pins del dispositiu a través de les vies cap a les capes inferiors.El reflux es troba sota el senyal abans de ser forçat a la via més propera per canviar a una capa de referència diferent

La referència terrestre és la millor estratègia, però de vegades es poden col·locar línies d'alta velocitat a les capes internes.Col·locar plans de referència de terra per sobre i per sota és molt difícil, i els fabricants de semiconductors poden estar restringits per pins i col·locar línies elèctriques al costat de línies d'alta velocitat.Si s'ha de canviar el corrent de referència entre capes o xarxes que no estan acoblades en corrent continu, els condensadors de desacoblament s'han de col·locar al costat del punt de commutació.



Regla 2: connecteu el coixinet del dispositiu a la terra de la capa superior
Molts dispositius utilitzen un coixinet tèrmic de terra a la part inferior del paquet del dispositiu.Als dispositius de RF, normalment es tracta de terres elèctriques i els punts de coixinet adjacents tenen una sèrie de vies de terra.El coixinet del dispositiu es pot connectar directament al pin de terra i connectar-se a qualsevol abocament de coure a través de la terra de la capa superior.Si hi ha diversos camins, el flux de retorn es divideix proporcionalment a la impedància del camí.La connexió de terra a través del coixinet té un camí d'impedància més curt i més baix que la presa de terra.


Una bona connexió elèctrica entre el tauler i els coixinets del dispositiu és fonamental.Durant el muntatge, les vies sense omplir d'una placa de circuit mitjançant una matriu també poden extreure pasta de soldadura del dispositiu, deixant buits.Omplir els forats és una bona manera de mantenir la soldadura al seu lloc.Durant l'avaluació, també obriu la capa de màscara de soldadura per verificar que no hi hagi cap màscara de soldadura al sòl de la placa a sota del dispositiu, ja que la màscara de soldadura pot aixecar el dispositiu o fer-lo moure.

Regla 3: No hi ha espai de capa de referència

Hi ha vies per tot el perímetre del dispositiu.Les xarxes d'alimentació es desglossen per al desacoblament local i després es redueixen al pla de potència, sovint proporcionant múltiples vies per minimitzar la inductància i millorar la capacitat de transport de corrent, mentre que el bus de control pot baixar al pla interior.Tota aquesta descomposició acaba subjectant-se completament a prop del dispositiu.


Cadascuna d'aquestes vies crea una zona d'exclusió al pla de terra interior que és més gran que el diàmetre de la mateixa via, proporcionant un espai lliure de fabricació.Aquestes zones d'exclusió poden provocar fàcilment interrupcions en el camí de retorn.Complica encara més la situació el fet que algunes vies estan a prop les unes de les altres i formen trinxeres de pla de terra que són invisibles a la vista CAD de nivell superior.Figura 2. Els buits del plànol de terra per a dues vies del plànol de potència poden crear àrees d'exclusió superposades i crear interrupcions en el camí de retorn.El reflux només es pot desviar per evitar l'àrea prohibida del pla de terra, donant lloc al problema comú de la trajectòria d'inducció d'emissions.

Vuit regles per ajudar-vos a reduir els paràsits del circuit de PCB de RF

Figura 2: Les àrees de retenció dels plans de terra al voltant de les vies es poden solapar, forçant el flux de retorn allunyat del camí del senyal.Fins i tot si no hi ha solapament, la zona de prohibició crea una discontinuïtat d'impedància per mossegada de rata al pla de terra.

Fins i tot les vies de terra "amistoses" porten els coixinets metàl·lics associats a les dimensions mínimes requerides pel fabricació de plaques de circuit imprès procés.Les vies molt a prop de les traces del senyal poden experimentar erosió com si el buit del sòl de nivell superior hagués estat mossegat per una rata.La figura 2 és un diagrama esquemàtic d'una mossegada de rata.


Com que el programari CAD genera automàticament la zona d'exclusió i les vies s'utilitzen sovint a la placa del sistema, gairebé sempre hi haurà algunes interrupcions del camí de retorn durant el procés de disseny inicial.Traceu cada línia d'alta velocitat durant l'avaluació del disseny i comproveu les capes de reflux associades per evitar interrupcions.És una bona idea col·locar totes les vies que puguin crear interferències del pla de terra en qualsevol àrea més propera al buit de terra del nivell superior.

Regla 4: Mantenir les línies diferencials diferencials
El camí de retorn és fonamental per al rendiment de la línia de senyal i s'ha de considerar part del camí del senyal.Al mateix temps, els parells diferencials normalment no estan estretament acoblats i el flux de retorn pot fluir a través de capes adjacents.Els dos retorns s'han d'encaminar per camins elèctrics iguals.


Les restriccions de disseny de proximitat i compartició mantenen el flux de retorn a la mateixa capa fins i tot quan les dues línies del parell diferencial no estan estretament acoblades.Per mantenir realment baixos els senyals falsos, cal una millor concordança.Qualsevol estructura planificada, com ara retalls per a plans de terra sota components diferencials, ha de ser simètrica.De la mateixa manera, les longituds coincidents poden crear problemes amb els gargots a les traces del senyal.El reflux no causa problemes ondulats.La concordança de longitud d'una línia diferencial s'ha de reflectir a les altres línies diferencials.

Regla 5: No hi ha línies de rellotge ni de control a prop de les línies de senyal de RF
Les línies de rellotge i control de vegades es poden veure com a veïnes insignificants perquè operen a velocitats baixes, fins i tot a prop de DC.No obstant això, les seves característiques de commutació són gairebé quadrades, produint tons únics a freqüències harmòniques estranyes.La freqüència fonamental de l'energia que emet l'ona quadrada no importa, però les seves vores afilades sí.En el disseny del sistema digital, la freqüència de cantonada pot estimar l'harmònic de freqüència més alta que s'ha de tenir en compte.El mètode de càlcul és: Fknee=0,5/Tr, on Tr és el temps de pujada.Tingueu en compte que és el temps de pujada, no la freqüència del senyal.No obstant això, les ones quadrades de vora afilada també tenen forts harmònics estranys d'ordre superior que només poden caure a la freqüència incorrecta i acoblar-se a la línia de RF, violant els estrictes requisits de màscara de transmissió.


Les línies de rellotge i control s'han d'aïllar de les línies de senyal de RF mitjançant un pla de terra intern o un abocament de terra de nivell superior.Si no es pot utilitzar l'aïllament del sòl, les traces s'han d'encaminar de manera que es creuen en angle recte.Com que les línies de flux magnètic emeses pel rellotge o les línies de control formaran contorns de columna radiant al voltant dels corrents de les línies interferentes, no generaran corrents a les línies receptores.Alentir el temps de pujada no només redueix la freqüència de les cantonades, sinó que també ajuda a reduir les interferències dels interferents, sinó que el rellotge o les línies de control també poden actuar com a línies receptores.La línia receptora encara actua com a conducte per a senyals falsos al dispositiu.

Regla 6: Utilitzeu terra per aïllar línies d'alta velocitat
Les microstrips i striplines s'acoblen majoritàriament a plans de terra adjacents.Algunes línies de flux encara emanen horitzontalment i acaben traces adjacents.Un to en una línia d'alta velocitat o parell diferencial acaba a la següent traça, però la perfusió del sòl a la capa de senyal crea un punt de terminació d'impedància inferior per a la línia de flux, alliberant les traces adjacents dels tons.

Els grups de rastres encaminats per un dispositiu de distribució de rellotge o sintetitzador per portar la mateixa freqüència poden córrer l'un al costat de l'altre perquè el to interferent ja està present a la línia del receptor.No obstant això, les línies agrupades acabaran estenent-se.Quan es dispersa, s'ha de preveure una inundació del sòl entre les línies de dispersió i vies on comença a dispersar-se de manera que el retorn induït retorni al camí de retorn nominal.A la figura 3, les vies als extrems de les illes de terra permeten que el corrent induït flueixi cap al pla de referència.L'espaiat entre altres vies a la perfusió del sòl no ha de superar la desena part de la longitud d'ona per garantir que el sòl no es converteixi en una estructura ressonant.

Vuit regles per ajudar-vos a reduir la RF Paràsits del circuit PCB

Figura 3: vies de terra de nivell superior on es dispersen traces diferencials proporcionen camins de flux per al flux de retorn

Regla 7: no encamineu línies de RF en avions elèctrics sorollosos
El to entra al pla de potència i s'estén per tot arreu.Si els tons espúris entren a fonts d'alimentació, buffers, mescladors, atenuadors i oscil·ladors, poden modular la freqüència d'interferència.De la mateixa manera, quan l'energia arriba a la placa, encara no s'ha buidat completament per conduir els circuits de RF.S'ha de minimitzar l'exposició de les línies de RF als avions elèctrics, especialment els avions elèctrics no filtrats.


Els grans avions de potència adjacents a terra creen condensadors encastats d'alta qualitat que atenuen els senyals paràsits i s'utilitzen en sistemes de comunicació digital i alguns sistemes de RF.Un altre enfocament és utilitzar plans de potència minimitzats, de vegades més semblants a rastres de greix que a capes, de manera que sigui més fàcil que les línies de RF evitin els avions de potència completament.Tots dos enfocaments són possibles, però no s'han de combinar les pitjors característiques dels dos, que és utilitzar un petit avió elèctric i encaminar les línies de RF a la part superior.

Regla 8: Mantingueu la desacoblament a prop del dispositiu
El desacoblament no només ajuda a mantenir el soroll espúri fora del dispositiu, sinó que també ajuda a eliminar els tons generats dins del dispositiu de l'acoblament als plans de potència.Com més a prop estiguin els condensadors de desacoblament dels circuits de treball, més gran serà l'eficiència.El desacoblament local es veu menys pertorbat per les impedàncies paràsites de les traces de la placa de circuit, i les traces més curtes admeten antenes més petites, reduint les emissions tonals no desitjades.La col·locació del condensador combina la freqüència d'autoressonància més alta, normalment el valor més petit, la mida més petita de la caixa, més propera al dispositiu, i com més gran sigui el condensador, més allunyat del dispositiu.A les freqüències de RF, els condensadors de la part posterior del tauler creen inductàncies paràsites del camí de la corda a terra, perdent gran part del benefici d'atenuació del soroll.

Resumir
Mitjançant l'avaluació de la disposició de la placa, podem descobrir estructures que poden transmetre o rebre tons de RF falsos.Traceu cada línia, identifiqueu conscientment el seu camí de retorn, assegureu-vos que pugui anar paral·lel a la línia i, sobretot, comproveu les transicions a fons.A més, aïlleu les possibles fonts d'interferència del receptor.Seguir unes regles senzilles i intuïtives per reduir els senyals falsos pot accelerar el llançament del producte i reduir els costos de depuració.