Carte PCB RF disposition pour réduire les signaux parasites nécessite la créativité de l'ingénieur RF.Garder à l'esprit ces huit règles vous aidera non seulement à accélérer la mise sur le marché, mais également à augmenter la prévisibilité de votre horaire de travail.


Règle 1 : Les vias de terre doivent être situés au niveau du commutateur du plan de référence au sol
Tous les courants circulant dans la ligne acheminée ont un rendement égal.Il existe de nombreuses stratégies de couplage, mais le flux de retour passe généralement par des plans de masse adjacents ou des masses placées en parallèle avec des lignes de signal.Au fur et à mesure que la couche de référence continue, tout couplage est limité à la ligne de transmission et tout fonctionne parfaitement bien.Cependant, si le routage du signal est commuté de la couche supérieure vers la couche interne ou inférieure, le flux de retour doit également emprunter un chemin.


La figure 1 est un exemple.Immédiatement en dessous du courant de ligne de signal de niveau supérieur se trouve le flux de retour.Lorsqu'elle est transférée vers la couche inférieure, la refusion passe par des vias à proximité.Cependant, s'il n'y a pas de vias pour la refusion à proximité, la refusion passe par le via de mise à la terre disponible le plus proche.De plus grandes distances créent des boucles de courant, formant des inducteurs.Si ce décalage de chemin de courant indésirable traverse une autre ligne, l'interférence sera plus grave.Cette boucle de courant équivaut en fait à former une antenne !

Huit règles pour vous aider à réduire les parasites des circuits PCB RF

Figure 1 : Le courant de signal circule des broches de l'appareil via les vias vers les couches inférieures.La refusion est sous le signal avant d'être forcée au via le plus proche pour passer à une couche de référence différente

Le référencement au sol est la meilleure stratégie, mais les lignes à grande vitesse peuvent parfois être placées sur des couches internes.Il est très difficile de placer des plans de référence au sol au-dessus et en dessous, et les fabricants de semi-conducteurs peuvent être contraints par des broches et placer des lignes électriques à côté de lignes à grande vitesse.Si le courant de référence doit être commuté entre des couches ou des réseaux qui ne sont pas couplés en courant continu, des condensateurs de découplage doivent être placés à côté du point de commutation.



Règle 2 : Connectez le pad de l'appareil à la couche supérieure
De nombreux appareils utilisent un tampon de mise à la terre thermique au bas de l'emballage de l'appareil.Sur les appareils RF, il s'agit généralement de masses électriques et les points de plot adjacents ont un réseau de vias de masse.Le pad de l'appareil peut être connecté directement à la broche de terre et connecté à n'importe quel cuivre coulé à travers la couche supérieure de terre.S'il y a plusieurs chemins, le flux de retour est divisé proportionnellement à l'impédance du chemin.La connexion à la terre à travers le plot a un chemin d'impédance plus court et plus faible que la terre de la broche.


Une bonne connexion électrique entre la carte et les pads de l'appareil est essentielle.Lors de l'assemblage, des vias non remplis dans une carte de circuit imprimé via un réseau peuvent également extraire la pâte à souder du dispositif, laissant des vides.Remplir les trous est un bon moyen de maintenir la soudure en place.Pendant l'évaluation, ouvrez également la couche de masque de soudure pour vérifier qu'il n'y a pas de masque de soudure sur la terre de la carte sous l'appareil, car le masque de soudure peut soulever l'appareil ou le faire vaciller.

Règle 3 : Aucun espace de couche de référence

Il y a des vias sur tout le périmètre de l'appareil.Les réseaux d'alimentation sont décomposés pour le découplage local, puis jusqu'au plan d'alimentation, fournissant souvent plusieurs vias pour minimiser l'inductance et améliorer la capacité de transport de courant, tandis que le bus de commande peut être jusqu'au plan intérieur.Toute cette décomposition finit par être complètement bloquée près de l'appareil.


Chacun de ces vias crée une zone d'exclusion sur le plan de masse intérieur qui est plus grande que le diamètre du via lui-même, fournissant un jeu de fabrication.Ces zones d'exclusion peuvent facilement provoquer des interruptions dans le chemin de retour.Pour compliquer davantage la situation, certains vias sont proches les uns des autres et forment des tranchées de plan de masse invisibles pour la vue CAO de niveau supérieur.Figure 2. Les vides du plan de masse pour deux vias de plan d'alimentation peuvent créer des zones interdites qui se chevauchent et créer des interruptions sur le chemin de retour.La refusion ne peut être détournée que pour contourner la zone interdite du plan de masse, ce qui entraîne le problème commun du chemin d'induction d'émission.

Huit règles pour vous aider à réduire les parasites des circuits PCB RF

Figure 2 : Les zones interdites des plans de masse autour des vias peuvent se chevaucher, forçant le flux de retour à s'éloigner du trajet du signal.Même s'il n'y a pas de chevauchement, la zone interdite crée une discontinuité d'impédance de morsure de rat dans le plan de masse

Même les vias de terre "conviviaux" amènent les pastilles métalliques associées aux dimensions minimales requises par le fabrication de circuits imprimés processus.Les vias très proches des traces de signal peuvent subir une érosion comme si le vide au sol au niveau supérieur avait été mordu par un rat.La figure 2 est un diagramme schématique d'une morsure de rat.


Étant donné que la zone d'exclusion est automatiquement générée par le logiciel de CAO et que les vias sont fréquemment utilisés sur la carte système, il y aura presque toujours des interruptions du chemin de retour au cours du processus de mise en page initial.Tracez chaque ligne à grande vitesse lors de l'évaluation de la mise en page et vérifiez les couches de refusion associées pour éviter les interruptions.C'est une bonne idée de placer tous les vias qui peuvent créer des interférences au niveau du plan de masse dans n'importe quelle zone plus proche du vide au sol de niveau supérieur.

Règle 4 : Gardez les lignes différentielles différentielles
Le chemin de retour est essentiel aux performances de la ligne de signal et doit être considéré comme faisant partie du chemin du signal.Dans le même temps, les paires différentielles ne sont généralement pas étroitement couplées et le flux de retour peut s'écouler à travers les couches adjacentes.Les deux retours doivent être acheminés par des chemins électriques égaux.


Les contraintes de conception de proximité et de partage maintiennent le flux de retour sur la même couche même lorsque les deux lignes de la paire différentielle ne sont pas étroitement couplées.Pour vraiment garder les signaux parasites bas, une meilleure correspondance est nécessaire.Toutes les structures prévues telles que les découpes pour les plans de masse sous les composants différentiels doivent être symétriques.De même, les longueurs correspondantes peuvent créer des problèmes avec des gribouillis dans les traces de signal.La refusion ne cause pas de problèmes d'ondulation.La correspondance de longueur d'une ligne différentielle doit être reflétée dans les autres lignes différentielles.

Règle 5 : Pas d'horloge ou de lignes de contrôle à proximité des lignes de signal RF
Les lignes d'horloge et de contrôle peuvent parfois être considérées comme des voisins insignifiants car elles fonctionnent à faible vitesse, même proche du courant continu.Cependant, ses caractéristiques de commutation sont presque des ondes carrées, produisant des tonalités uniques à des fréquences harmoniques impaires.La fréquence fondamentale de l'énergie d'émission de l'onde carrée n'a pas d'importance, mais ses arêtes vives peuvent l'être.Dans la conception de systèmes numériques, la fréquence de coupure peut estimer l'harmonique de fréquence la plus élevée qui doit être prise en compte.La méthode de calcul est : Fknee=0,5/Tr, où Tr est le temps de montée.Notez qu'il s'agit du temps de montée, pas de la fréquence du signal.Cependant, les ondes carrées à arêtes vives ont également de fortes harmoniques impaires d'ordre supérieur qui ne peuvent chuter qu'à la mauvaise fréquence et se coupler sur la ligne RF, enfreignant les exigences strictes du masque de transmission.


Les lignes d'horloge et de contrôle doivent être isolées des lignes de signal RF par un plan de masse interne ou une masse de niveau supérieur.Si l'isolement au sol ne peut pas être utilisé, les traces doivent être acheminées de manière à ce qu'elles se croisent à angle droit.Du fait que les lignes de flux magnétique émises par les lignes d'horloge ou de commande formeront des contours de colonnes rayonnantes autour des courants des lignes interférentes, elles ne généreront pas de courants dans les lignes de réception.Le ralentissement du temps de montée réduit non seulement la fréquence de coupure, mais aide également à réduire les interférences des interférences, mais l'horloge ou les lignes de contrôle peuvent également agir comme des lignes de réception.La ligne du récepteur agit toujours comme un conduit pour les signaux parasites dans l'appareil.

Règle 6 : Utiliser le sol pour isoler les lignes à grande vitesse
Les microrubans et les striplines sont principalement couplés à des plans de masse adjacents.Certaines lignes de flux émanent toujours horizontalement et terminent des traces adjacentes.Une tonalité sur une ligne à grande vitesse ou une paire différentielle se termine sur la trace suivante, mais la perfusion de masse sur la couche de signal crée un point de terminaison d'impédance inférieure pour la ligne de flux, libérant les traces adjacentes des tonalités.

Des grappes de traces acheminées par un dispositif de distribution d'horloge ou un synthétiseur pour transporter la même fréquence peuvent fonctionner les unes à côté des autres car la tonalité d'interférence est déjà présente sur la ligne de réception.Cependant, les lignes groupées finiront par s'étaler.Lors de la dispersion, l'inondation du sol doit être prévue entre les lignes de dispersion et les vias où il commence à se disperser afin que le retour induit reflue le long du chemin de retour nominal.Sur la figure 3, des vias aux extrémités des îlots de masse permettent au courant induit de circuler sur le plan de référence.L'espacement entre les autres vias sur le sol de perfusion ne doit pas dépasser un dixième de longueur d'onde pour s'assurer que le sol ne devienne pas une structure résonnante.

Huit règles pour vous aider à réduire les RF Parasites du circuit PCB

Figure 3 : Les vias de terre de niveau supérieur où les traces différentielles sont dispersées fournissent des voies d'écoulement pour le flux de retour

Règle 7 : Ne pas acheminer les lignes RF sur des plans d'alimentation bruyants
Le ton entre dans le plan de puissance et il se répand partout.Si des tonalités parasites pénètrent dans les alimentations, les tampons, les mélangeurs, les atténuateurs et les oscillateurs, elles peuvent moduler la fréquence d'interférence.De même, lorsque l'alimentation atteint la carte, elle n'a pas encore été complètement vidée pour piloter les circuits RF.L'exposition des lignes RF aux plans d'alimentation, en particulier les plans d'alimentation non filtrés, doit être minimisée.


Les grands plans de puissance adjacents au sol créent des condensateurs intégrés de haute qualité qui atténuent les signaux parasites et sont utilisés dans les systèmes de communication numérique et certains systèmes RF.Une autre approche consiste à utiliser des plans de puissance minimisés, parfois plus comme des traces de graisse que des couches, de sorte qu'il est plus facile pour les lignes RF d'éviter complètement les plans de puissance.Les deux approches sont possibles, mais les pires caractéristiques des deux ne doivent pas être combinées, à savoir utiliser un petit plan de puissance et acheminer les lignes RF par-dessus.

Règle 8 : Gardez le découplage à proximité de l'appareil
Non seulement le découplage aide à empêcher les bruits parasites d'entrer dans l'appareil, mais il aide également à empêcher les tonalités générées à l'intérieur de l'appareil de se coupler aux plans d'alimentation.Plus les condensateurs de découplage sont proches du circuit de travail, plus le rendement est élevé.Le découplage local est moins perturbé par les impédances parasites des pistes de circuits imprimés, et des pistes plus courtes prennent en charge des antennes plus petites, réduisant les émissions tonales indésirables.Le placement du condensateur combine la fréquence d'auto-résonance la plus élevée, généralement la plus petite valeur, la plus petite taille de boîtier, la plus proche de l'appareil, et plus le condensateur est grand, plus il est éloigné de l'appareil.Aux fréquences RF, les condensateurs à l'arrière de la carte créent des inductances parasites du chemin via la chaîne à la terre, perdant une grande partie de l'avantage d'atténuation du bruit.

Résumer
En évaluant la disposition de la carte, nous pouvons découvrir des structures susceptibles de transmettre ou de recevoir des tonalités RF parasites.Tracez chaque ligne, identifiez consciemment son chemin de retour, assurez-vous qu'elle peut être parallèle à la ligne et surtout vérifiez soigneusement les transitions.Isolez également les sources potentielles d'interférences du récepteur.Suivre quelques règles simples et intuitives pour réduire les signaux parasites peut accélérer la sortie du produit et réduire les coûts de débogage.