RF printkort layout for at reducere falske signaler kræver RF-ingeniørens kreativitet.At holde disse otte regler i tankerne vil ikke kun hjælpe med at fremskynde time-to-market, men også øge forudsigeligheden af ​​din arbejdsplan.


Regel 1: Jordforbindelser skal være placeret ved jordreferenceplankontakten
Alle strømme, der strømmer gennem den rutede linje, har samme retur.Der er mange koblingsstrategier, men returstrømmen flyder normalt gennem tilstødende jordplaner eller jorder placeret parallelt med signallinjer.Efterhånden som referencelaget fortsætter, er al kobling begrænset til transmissionslinjen, og alt fungerer perfekt.Men hvis signalføringen skiftes fra det øverste lag til det indre eller nederste lag, skal returstrømmen også få en vej.


Figur 1 er et eksempel.Umiddelbart under den øverste signallinjestrøm er returstrømmen.Når det overføres til bundlaget, går reflowet gennem nærliggende vias.Men hvis der ikke er vias for reflow i nærheden, går reflowet gennem den nærmeste tilgængelige jordvia.Større afstande skaber strømsløjfer, der danner induktorer.Hvis denne uønskede strømvejforskydning tilfældigvis krydser en anden linje, vil interferensen være mere alvorlig.Denne strømløkke svarer faktisk til at danne en antenne!

Otte regler for at hjælpe dig med at reducere RF PCB-kredsløbsparasitter

Figur 1: Signalstrøm flyder fra enhedens ben gennem vias til lavere lag.Reflowet er under signalet, før det tvinges til den nærmeste via for at skifte til et andet referencelag

Jordreference er den bedste strategi, men højhastighedslinjer kan nogle gange placeres på interne lag.Det er meget vanskeligt at placere jordreferenceplaner over og under, og halvlederproducenter kan være pin-begrænsede og placere elledninger ved siden af ​​højhastighedslinjer.Hvis referencestrømmen skal skiftes mellem lag eller net, der ikke er DC-koblede, bør afkoblingskondensatorer placeres ved siden af ​​koblingspunktet.



Regel 2: Tilslut enhedspuden til det øverste lags jord
Mange enheder bruger en termisk jordpude i bunden af ​​enhedspakken.På RF-enheder er disse typisk elektriske jordforbindelser, og tilstødende pad-punkter har en række jordforbindelser.Enhedspuden kan tilsluttes direkte til jordstiften og forbindes til enhver kobberstrøm gennem toplagets jord.Hvis der er flere veje, opdeles returstrømmen proportionalt med vejimpedansen.Jordforbindelsen gennem puden har en kortere og lavere impedansvej end stiftjorden.


En god elektrisk forbindelse mellem kortet og enhedens puder er kritisk.Under montering kan ufyldte vias i et printkort via array også trække loddepasta ud fra enheden og efterlade hulrum.At fylde gennem huller er en god måde at holde lodningen på plads.Under evalueringen skal du også åbne loddemaskelaget for at kontrollere, at der ikke er nogen loddemaske på kortets jord under enheden, da loddemasken kan løfte enheden eller få den til at vakle.

Regel 3: Ingen referencelagsgab

Der er vias over hele enhedens omkreds.Strømnettene nedbrydes til lokal afkobling og derefter ned til strømplanet, hvilket ofte giver flere vias for at minimere induktansen og forbedre strømbærende kapacitet, mens kontrolbussen kan være nede i det indre plan.Al denne nedbrydning ender med at blive helt fastklemt nær enheden.


Hver af disse gennemgange skaber en udelukkelseszone på det indre jordplan, der er større end diameteren af ​​selve gennemgangen, hvilket giver frigang til fremstillingen.Disse udelukkelseszoner kan nemt forårsage afbrydelser i returvejen.Yderligere komplicerer situationen det faktum, at nogle vias er tæt på hinanden og danner jordplangrave, der er usynlige for CAD-visningen på øverste niveau.Figur 2. Hulrum i jordplanet for to kraftplans-via'er kan skabe overlappende udelukkelsesområder og skabe afbrydelser på returvejen.Reflowet kan kun omdirigeres for at omgå det forbudte område af jordplanet, hvilket resulterer i det fælles emissionsinduktionsvejproblem.

Otte regler for at hjælpe dig med at reducere RF PCB-kredsløbsparasitter

Figur 2: Holde-out områderne af jordplanerne omkring viaerne kan overlappe hinanden, hvilket tvinger returstrømmen væk fra signalvejen.Selvom der ikke er nogen overlapning, skaber no-go-zonen en rottebid-impedansdiskontinuitet i jordplanet

Selv "venlige" jordforbindelser bringer de tilhørende metalpuder til de minimumsdimensioner, som kræves af fremstilling af trykte kredsløb behandle.Viaer meget tæt på signalspor kan opleve erosion, som om tomrummet på øverste niveau var blevet bidt af en rotte.Figur 2 er et skematisk diagram af et rottebid.


Da udelukkelseszonen genereres automatisk af CAD-softwaren, og vias ofte bruges på systemkortet, vil der næsten altid være nogle returvejsafbrydelser under den tidlige layoutproces.Spor hver højhastighedslinje under layoutevaluering og kontroller de tilknyttede reflow-lag for at undgå afbrydelser.Det er en god idé at placere alle vias, der kan skabe jordplansinterferens i ethvert område tættere på det øverste jordhulrum.

Regel 4: Hold differentiale linjer differentieret
Returvejen er kritisk for signallinjens ydeevne og bør betragtes som en del af signalvejen.Samtidig er differentialpar sædvanligvis ikke tæt koblet, og returstrømmen kan strømme gennem tilstødende lag.Begge returer skal føres gennem lige elektriske veje.


Nærheds- og delingsdesignbegrænsninger holder returstrømmen på det samme lag, selv når de to linjer i differentialparret ikke er tæt forbundet.For virkelig at holde falske signaler lave, kræves bedre matchning.Eventuelle planlagte strukturer såsom udskæringer til jordplaner under differentiale komponenter skal være symmetriske.Ligeledes kan matchende længder skabe problemer med krumspring i signalsporene.Reflow forårsager ikke bølgeproblemer.Længdetilpasningen af ​​en differentiallinje skal afspejles i de andre differentiallinjer.

Regel 5: Ingen ur eller kontrollinjer i nærheden af ​​RF-signallinjer
Ur- og kontrollinjer kan nogle gange ses som ubetydelige naboer, fordi de fungerer ved lave hastigheder, selv tæt på DC.Dens switching karakteristika er dog næsten firkantet bølge, der producerer unikke toner ved ulige harmoniske frekvenser.Grundfrekvensen af ​​firkantbølgens udsendende energi betyder ikke noget, men det kan dens skarpe kanter.I digitalt systemdesign kan hjørnefrekvensen estimere den højeste frekvensharmoniske, der skal tages i betragtning.Beregningsmetoden er: Fknæ=0,5/Tr, hvor Tr er stigetiden.Bemærk, at det er stigetiden, ikke signalfrekvensen.Imidlertid har skarpkantede firkantede bølger også stærke ulige harmoniske af højere orden, der kun falder ved den forkerte frekvens og kobles til RF-linjen, hvilket overtræder strenge krav til transmissionsmaske.


Ur- og kontrolledninger bør isoleres fra RF-signalledninger ved hjælp af en intern jordplan eller jordoverflade på øverste niveau.Hvis jordisolering ikke kan anvendes, bør sporene føres, så de krydser i rette vinkler.Fordi de magnetiske fluxlinjer, der udsendes af uret eller kontrollinjerne, vil danne udstrålende søjlekonturer omkring strømmene af interfererlinjerne, vil de ikke generere strømme i modtagerlinjerne.At sænke stigningstiden reducerer ikke kun hjørnefrekvensen, men hjælper også med at reducere interferens fra interferenser, men uret eller kontrollinjerne kan også fungere som modtagerlinjer.Modtagerledningen fungerer stadig som en kanal for falske signaler ind i enheden.

Regel 6: Brug jorden til at isolere højhastighedslinjer
Mikrostrips og striplines er for det meste koblet til tilstødende jordplaner.Nogle fluxlinjer udgår stadig vandret og afslutter tilstødende spor.En tone på en højhastighedslinje eller differentialpar afsluttes på den næste kurve, men jordperfusion på signallaget skaber et termineringspunkt med lavere impedans for fluxlinjen, hvilket frigør tilstødende spor fra toner.

Klynger af spor dirigeret af en clock-distribution eller synthesizer-enhed til at bære den samme frekvens kan køre ved siden af ​​hinanden, fordi interferertonen allerede er til stede på modtagerlinjen.Dog vil de grupperede linjer efterhånden spredes ud.Ved spredning bør der sørges for jordoversvømmelse mellem spredningsledningerne og gennemgangene, hvor det begynder at sprede sig, så det inducerede returløb strømmer tilbage langs den nominelle returvej.I figur 3 tillader vias ved enderne af jordøerne den inducerede strøm at flyde på referenceplanet.Afstanden mellem andre vias på jordens perfusion bør ikke overstige en tiendedel af en bølgelængde for at sikre, at jorden ikke bliver en resonansstruktur.

Otte regler for at hjælpe dig med at reducere RF PCB Circuit Parasitter

Figur 3: Jordvia'er på øverste niveau, hvor differentielle spor er spredt, giver strømningsveje til returstrøm

Regel 7: Rut ikke RF-linjer på støjende strømfly
Tonen kommer ind i kraftplanet, og den breder sig overalt.Hvis falske toner kommer ind i strømforsyninger, buffere, mixere, dæmpere og oscillatorer, kan de modulere den interfererende frekvens.Ligeledes, når strømmen når kortet, er det endnu ikke helt tømt for at drive RF-kredsløbet.Eksponering af RF-ledninger til strømplan, især ufiltrerede strømplan, bør minimeres.


Store strømplan, der støder op til jorden, skaber indlejrede kondensatorer af høj kvalitet, der dæmper parasitiske signaler og bruges i digitale kommunikationssystemer og nogle RF-systemer.En anden tilgang er at bruge minimerede kraftplaner, nogle gange mere som fedtspor end lag, så det er nemmere for RF-linjer at undgå kraftfly fuldstændigt.Begge tilgange er mulige, men de værste egenskaber af de to må ikke kombineres, som er at bruge et lille kraftfly og dirigere RF-linjerne ovenpå.

Regel 8: Hold afkoblingen tæt på enheden
Ikke alene hjælper afkobling med at holde falsk støj ude af enheden, den hjælper også med at eliminere toner, der genereres inde i enheden, fra at koble sig til strømplanerne.Jo tættere afkoblingskondensatorerne er på arbejdskredsløbet, jo højere effektivitet.Lokal afkobling forstyrres mindre af parasitiske impedanser af printkortspor, og kortere spor understøtter mindre antenner, hvilket reducerer uønskede tonemissioner.Kondensatorplacering kombinerer den højeste selvresonansfrekvens, normalt den mindste værdi, mindste kassestørrelse, tættest på enheden, og jo større kondensatoren er, jo længere væk fra enheden.Ved RF-frekvenser skaber kondensatorerne på bagsiden af ​​kortet parasitære induktanser af via-streng-til-jord-stien, hvilket mister meget af støjdæmpningen.

Sammenfatte
Ved at evaluere boardlayoutet kan vi opdage strukturer, der kan transmittere eller modtage falske RF-toner.Spor hver linje, identificer bevidst dens returvej, sørg for, at den kan løbe parallelt med linjen, og kontroller især overgangene grundigt.Isoler også potentielle kilder til interferens fra modtageren.At følge nogle enkle og intuitive regler for at reducere falske signaler kan fremskynde produktudgivelsen og reducere fejlretningsomkostningerne.