RF PCB deska uspořádání pro snížení rušivých signálů vyžaduje kreativitu RF inženýra.Pokud budete mít na paměti těchto osm pravidel, pomůže to nejen urychlit dobu uvedení na trh, ale také zvýší předvídatelnost vašeho pracovního plánu.


Pravidlo 1: Zemní průchody by měly být umístěny u spínače referenční roviny země
Všechny proudy protékající vedeným vedením mají stejnou návratnost.Existuje mnoho vazebných strategií, ale zpětný tok obvykle proudí přes sousední zemnící plochy nebo uzemnění umístěné paralelně se signálovými vedeními.Jak referenční vrstva pokračuje, veškerá vazba je omezena na přenosovou linku a vše funguje naprosto v pořádku.Pokud je však směrování signálu přepnuto z horní vrstvy do vnitřní nebo spodní vrstvy, zpětný tok musí také dostat cestu.


Obrázek 1 je příkladem.Bezprostředně pod nejvyšší úrovní proudu signálního vedení je zpětný tok.Když se přenese do spodní vrstvy, přetavení prochází blízkými průchody.Pokud však v blízkosti nejsou žádné prokovy pro přetavení, přetavení prochází nejbližší dostupnou pozemní cestou.Větší vzdálenosti vytvářejí proudové smyčky, tvořící induktory.Pokud tento nechtěný posun proudové cesty náhodou překročí další vedení, bude rušení závažnější.Tato proudová smyčka je ve skutečnosti ekvivalentní vytvoření antény!

Osm pravidel, která vám pomohou snížit parazity v obvodech RF PCB

Obrázek 1: Signální proud teče z kolíků zařízení přes prokovy do spodních vrstev.Přetavení probíhá pod signálem, než je vynuceno na nejbližší via, aby se změnilo na jinou referenční vrstvu

Pozemní odkazování je nejlepší strategií, ale vysokorychlostní linky mohou být někdy umístěny na vnitřních vrstvách.Umístění zemních referenčních rovin nad a pod je velmi obtížné a výrobci polovodičů mohou být omezeni kolíky a umísťují elektrické vedení vedle vysokorychlostních vedení.Pokud je třeba přepínat referenční proud mezi vrstvami nebo sítěmi, které nejsou stejnosměrně vázané, měly by být vedle spínacího bodu umístěny oddělovací kondenzátory.



Pravidlo 2: Připojte podložku zařízení k uzemnění horní vrstvy
Mnoho zařízení používá tepelnou zemnicí podložku na spodní straně balení zařízení.Na RF zařízeních jsou to typicky elektrické uzemnění a sousední podložky mají řadu zemních průchodů.Podložku zařízení lze připojit přímo k zemnicímu kolíku a připojit k jakémukoli měděnému nalití přes zem horní vrstvy.Pokud existuje více cest, zpětný tok se rozdělí úměrně impedanci cesty.Zemní spojení přes podložku má kratší a nižší impedanční cestu než zem pinu.


Důležité je dobré elektrické spojení mezi deskou a podložkami zařízení.Během montáže mohou nevyplněné prokovy v desce s plošnými spoji přes pole také vytáhnout pájecí pastu ze zařízení a zanechat mezery.Vyplnění průchozích otvorů je dobrý způsob, jak udržet pájení na místě.Během hodnocení také otevřete vrstvu pájecí masky, abyste ověřili, že na desce pod zařízením není žádná pájecí maska, protože pájecí maska ​​může zařízení zvednout nebo způsobit jeho kolísání.

Pravidlo 3: Žádná mezera referenční vrstvy

Po celém obvodu zařízení jsou průchody.Napájecí sítě jsou rozděleny pro místní oddělení a pak dolů do napájecí roviny, často poskytují vícenásobné prokovy, aby se minimalizovala indukčnost a zlepšila se proudová kapacita, zatímco řídicí sběrnice může být až do vnitřní roviny.Veškerý tento rozklad skončí plně sevřeným v blízkosti zařízení.


Každý z těchto prokovů vytváří na vnitřní zemní ploše vylučovací zónu, která je větší než průměr samotného prokovu, což poskytuje výrobní vůli.Tyto uzavřené zóny mohou snadno způsobit přerušení zpáteční cesty.Situaci dále komplikuje skutečnost, že některé prokovy jsou blízko u sebe a tvoří příkopy základní roviny, které jsou pro nejvyšší CAD pohled neviditelné.Obrázek 2. Prázdné prostory v zemní rovině pro dva průchody v napájecí rovině mohou vytvářet překrývající se oblasti a vytvářet přerušení na zpětné cestě.Přetočení lze odklonit pouze tak, aby obešel zakázanou oblast základní roviny, což má za následek společný problém s indukční cestou emisí.

Osm pravidel, která vám pomohou snížit parazity v obvodech RF PCB

Obrázek 2: Ochranné oblasti zemnících ploch kolem prokovů se mohou překrývat a vytlačovat zpětný tok pryč ze signálové cesty.I když nedochází k žádnému překrývání, no-go zóna vytváří diskontinuitu impedance krysího kousnutí v základní rovině

Dokonce i "přátelské" zemní průchody přivádějí související kovové podložky na minimální rozměry požadované systémem výroba desek plošných spojů proces.Průchody velmi blízko signálním stopám mohou zaznamenat erozi, jako by prázdnotu na nejvyšší úrovni země vykousala krysa.Obrázek 2 je schematický diagram krysího kousnutí.


Vzhledem k tomu, že zóna vyloučení je automaticky generována softwarem CAD a na systémové desce se často používají prokovy, dojde téměř vždy k přerušení zpětné cesty během počátečního procesu rozvržení.Během vyhodnocování rozvržení sledujte každou vysokorychlostní linku a zkontrolujte související vrstvy přetavení, abyste se vyhnuli přerušení.Je dobré umístit všechny prokovy, které mohou vytvářet interferenci se zemní plochou, v jakékoli oblasti blíže k hornímu zemnímu otvoru.

Pravidlo 4: Udržujte diferenciální čáry diferenciálu
Zpětná cesta je kritická pro výkon signálového vedení a měla by být považována za součást signálové cesty.Přitom diferenciální páry obvykle nejsou pevně spojeny a zpětný tok může protékat sousedními vrstvami.Oba návraty musí být vedeny stejnými elektrickými cestami.


Omezení návrhu na blízkost a sdílení udržují zpětný tok na stejné vrstvě, i když dvě vedení diferenciálního páru nejsou těsně spojena.Chcete-li skutečně udržet nízké falešné signály, je zapotřebí lepší přizpůsobení.Jakékoli plánované struktury, jako jsou výřezy pro zemní plochy pod diferenciálními součástmi, by měly být symetrické.Podobně může shoda délek způsobit problémy s vlnovkami ve stopách signálu.Reflow nezpůsobuje zvlněné problémy.Délkové přizpůsobení jednoho diferenciálního vedení by se mělo projevit v ostatních diferenciálních vedeních.

Pravidlo 5: Žádné hodinové nebo řídicí vedení v blízkosti vedení RF signálu
Hodinové a řídicí linky mohou být někdy považovány za bezvýznamné sousedy, protože pracují při nízkých rychlostech, dokonce i blízko DC.Jeho spínací charakteristika je však téměř čtvercová a vytváří jedinečné tóny na lichých harmonických frekvencích.Na základní frekvenci vyzařující energie obdélníkové vlny nezáleží, ale její ostré hrany ano.V návrhu digitálního systému může rohová frekvence odhadnout nejvyšší harmonickou frekvenci, kterou je třeba vzít v úvahu.Metoda výpočtu je: Fknee=0,5/Tr, kde Tr je doba náběhu.Všimněte si, že jde o dobu náběhu, nikoli o frekvenci signálu.Ostrohranné čtvercové vlny však mají také silné liché harmonické vyššího řádu, které mohou klesat pouze na nesprávné frekvenci a připojit se k vysokofrekvenčnímu vedení, což porušuje přísné požadavky na přenosovou masku.


Hodinová a řídicí vedení by měla být izolována od vedení RF signálu vnitřní zemnicí plochou nebo horním zemním polem.Pokud nelze použít zemní izolaci, měly by být trasy vedeny tak, aby se křížily v pravém úhlu.Protože čáry magnetického toku emitované hodinovými nebo řídicími vedeními budou tvořit vyzařující sloupcové obrysy kolem proudů rušivých vedení, nebudou generovat proudy v přijímacích vedeních.Zpomalení doby náběhu nejen snižuje frekvenci rohu, ale také pomáhá snižovat rušení rušivými vlivy, ale jako přijímací vedení mohou fungovat také hodiny nebo řídicí vedení.Přijímací vedení stále funguje jako vedení pro falešné signály do zařízení.

Pravidlo 6: Použijte zem k izolaci vysokorychlostních tratí
Mikropásky a páskové vedení jsou většinou spojeny se sousedními zemnicími plochami.Některé čáry toku stále vycházejí vodorovně a končí sousední stopy.Tón na jedné vysokorychlostní lince nebo diferenciálním páru končí na další stopě, ale zemní perfúze na signálové vrstvě vytváří koncový bod s nižší impedancí pro indukční vedení, čímž se sousední stopy zbavují tónů.

Shluky stop směrovaných zařízením pro distribuci hodin nebo syntezátorem pro přenášení stejné frekvence mohou běžet vedle sebe, protože rušivý tón je již přítomen na lince přijímače.Seskupené linie se však nakonec rozprostře.Při rozptylování by mělo být zajištěno zaplavení země mezi rozptylovacími vedeními a průchody, kde se začíná rozptylovat, aby indukovaný zpětný tok proudil zpět podél nominální zpětné cesty.Na obrázku 3 prokovy na koncích uzemňovacích ostrůvků umožňují, aby indukovaný proud procházel do referenční roviny.Vzdálenost mezi ostatními průchody na perfuzi země by neměla přesáhnout jednu desetinu vlnové délky, aby se zajistilo, že se země nestane rezonanční strukturou.

Osm pravidel, která vám pomohou snížit RF Parazity obvodů PCB

Obrázek 3: Přízemní průchody na nejvyšší úrovni, kde jsou rozptýlené diferenciální stopy, poskytují průtokové cesty pro zpětný tok

Pravidlo 7: Nesměrujte RF linky na hlučných energetických letadlech
Tón vstupuje do silové roviny a šíří se všude.Pokud se rušivé tóny dostanou do napájecích zdrojů, bufferů, směšovačů, atenuátorů a oscilátorů, mohou modulovat rušivou frekvenci.Stejně tak, když se energie dostane na desku, ještě nebyla zcela vyprázdněna pro řízení RF obvodů.Vystavení vysokofrekvenčních vedení silovým rovinám, zejména nefiltrovaným napájecím rovinám, by mělo být minimalizováno.


Velké napájecí plochy přiléhající k zemi vytvářejí vysoce kvalitní vestavěné kondenzátory, které tlumí parazitní signály a používají se v digitálních komunikačních systémech a některých RF systémech.Dalším přístupem je použití minimalizovaných silových rovin, někdy spíše jako tukových stop než vrstev, takže pro RF linky je snazší se silovým rovinám úplně vyhnout.Oba přístupy jsou možné, ale nesmí se kombinovat nejhorší vlastnosti z nich, což je použití malého energetického letadla a vedení vysokofrekvenčních vedení nahoře.

Pravidlo 8: Udržujte oddělení v blízkosti zařízení
Nejen, že oddělení pomáhá udržet rušivý hluk mimo zařízení, ale také pomáhá eliminovat tóny generované uvnitř zařízení z vazby na napájecí roviny.Čím blíže jsou oddělovací kondenzátory k pracovnímu obvodu, tím vyšší je účinnost.Místní oddělení je méně rušeno parazitními impedancemi stop obvodové desky a kratší stopy podporují menší antény, čímž se snižují nežádoucí tónové emise.Umístění kondenzátoru kombinuje nejvyšší vlastní rezonanční frekvenci, obvykle nejmenší hodnotu, nejmenší velikost pouzdra, nejblíže k zařízení, a čím větší je kondenzátor, tím dále od zařízení.Na vysokofrekvenčních frekvencích vytvářejí kondenzátory na zadní straně desky parazitní indukčnosti na trase přes řetězec-zem, čímž ztrácejí velkou část výhody zeslabení hluku.

Shrnout
Vyhodnocením rozložení desky můžeme objevit struktury, které mohou vysílat nebo přijímat rušivé RF tóny.Obkreslete každou čáru, vědomě identifikujte její návratovou cestu, ujistěte se, že může běžet paralelně s čárou, a hlavně důkladně kontrolujte přechody.Také izolujte potenciální zdroje rušení od přijímače.Dodržování jednoduchých a intuitivních pravidel pro omezení falešných signálů může urychlit uvolnění produktu a snížit náklady na ladění.