Papan PCB RF tata letak untuk mengurangi sinyal palsu membutuhkan kreativitas insinyur RF.Mempertahankan delapan aturan ini tidak hanya akan membantu mempercepat waktu pemasaran, tetapi juga meningkatkan kepastian jadwal kerja Anda.


Aturan 1: Vias arde harus ditempatkan di sakelar bidang referensi arde
Semua arus yang mengalir melalui jalur yang diarahkan memiliki pengembalian yang sama.Ada banyak strategi penggandengan, tetapi arus balik biasanya mengalir melalui ground plane yang berdekatan atau ground yang ditempatkan secara paralel dengan garis sinyal.Saat lapisan referensi berlanjut, semua kopling terbatas pada saluran transmisi dan semuanya bekerja dengan baik.Namun, jika perutean sinyal dialihkan dari lapisan atas ke lapisan dalam atau bawah, aliran balik juga harus mendapatkan jalur.


Gambar 1 adalah contohnya.Tepat di bawah arus garis sinyal tingkat atas adalah arus balik.Saat ditransfer ke lapisan bawah, reflow melewati vias terdekat.Namun, jika tidak ada vias untuk reflow di dekatnya, reflow melewati via tanah terdekat yang tersedia.Jarak yang lebih jauh membuat loop arus, membentuk induktor.Jika offset jalur arus yang tidak diinginkan ini kebetulan melewati jalur lain, interferensi akan lebih parah.Loop arus ini sebenarnya setara dengan membentuk antena!

Delapan Aturan untuk Membantu Anda Mengurangi Parasitik Sirkuit PCB RF

Gambar 1: Arus sinyal mengalir dari pin perangkat melalui vias ke lapisan bawah.Reflow berada di bawah sinyal sebelum dipaksa ke via terdekat untuk mengubah ke lapisan referensi yang berbeda

Referensi darat adalah strategi terbaik, tetapi jalur berkecepatan tinggi terkadang dapat ditempatkan di lapisan internal.Menempatkan bidang referensi tanah di atas dan di bawah sangat sulit, dan pabrikan semikonduktor mungkin dibatasi pin dan menempatkan saluran listrik di sebelah saluran berkecepatan tinggi.Jika arus referensi perlu dialihkan antara lapisan atau jaring yang tidak terhubung DC, kapasitor decoupling harus ditempatkan di sebelah titik sakelar.



Aturan 2: Hubungkan pad perangkat ke ground lapisan atas
Banyak perangkat menggunakan alas pentanahan termal di bagian bawah paket perangkat.Pada perangkat RF, ini biasanya merupakan arde listrik, dan titik pad yang berdekatan memiliki rangkaian vias arde.Pad perangkat dapat dihubungkan langsung ke pin arde dan dihubungkan ke tuang tembaga apa pun melalui lapisan atas arde.Jika ada beberapa jalur, arus balik dibagi sebanding dengan impedansi jalur.Sambungan ground melalui pad memiliki jalur impedansi yang lebih pendek dan lebih rendah daripada pin ground.


Sambungan listrik yang baik antara papan dan bantalan perangkat sangat penting.Selama perakitan, vias yang tidak terisi di papan sirkuit melalui larik juga dapat mengeluarkan pasta solder dari perangkat, meninggalkan rongga.Mengisi melalui lubang adalah cara yang baik untuk menjaga penyolderan tetap pada tempatnya.Selama evaluasi, buka juga lapisan topeng solder untuk memverifikasi bahwa tidak ada topeng solder pada permukaan papan di bawah perangkat, karena topeng solder dapat mengangkat perangkat atau menyebabkannya bergoyang.

Aturan 3: Tidak Ada Celah Lapisan Referensi

Ada vias di sekeliling perangkat.Jaring daya dipecah untuk decoupling lokal dan kemudian turun ke bidang daya, seringkali menyediakan beberapa vias untuk meminimalkan induktansi dan meningkatkan kapasitas pembawa arus, sedangkan bus kontrol dapat diturunkan ke bidang dalam.Semua dekomposisi ini akhirnya dijepit sepenuhnya di dekat perangkat.


Masing-masing vias ini menciptakan zona eksklusi pada bidang tanah bagian dalam yang lebih besar dari diameter vias itu sendiri, memberikan izin manufaktur.Zona pengecualian ini dapat dengan mudah menyebabkan gangguan di jalur kembali.Lebih memperumit situasi adalah kenyataan bahwa beberapa vias berdekatan satu sama lain dan membentuk parit bidang tanah yang tidak terlihat oleh tampilan CAD tingkat atas.Gambar 2. Rongga bidang dasar untuk dua vias bidang daya dapat membuat area penahan yang tumpang tindih dan menciptakan interupsi pada jalur balik.Reflow hanya dapat dialihkan untuk melewati area terlarang dari bidang tanah, yang mengakibatkan masalah jalur induksi emisi umum.

Delapan Aturan untuk Membantu Anda Mengurangi Parasitik Sirkuit PCB RF

Gambar 2: Area keep-out dari ground plane di sekitar vias mungkin tumpang tindih, memaksa aliran kembali menjauh dari jalur sinyal.Bahkan jika tidak ada tumpang tindih, zona larangan jalan menciptakan diskontinuitas impedansi gigitan tikus di bidang dasar

Bahkan ground vias "ramah" membawa bantalan logam terkait ke dimensi minimum yang dibutuhkan oleh manufaktur papan sirkuit tercetak proses.Vias yang sangat dekat dengan jejak sinyal dapat mengalami erosi seolah-olah kekosongan tanah tingkat atas telah digigit tikus.Gambar 2 adalah diagram skematik gigitan tikus.


Karena zona pengecualian dihasilkan secara otomatis oleh perangkat lunak CAD, dan vias sering digunakan pada papan sistem, hampir selalu ada gangguan jalur balik selama proses tata letak awal.Lacak setiap jalur berkecepatan tinggi selama evaluasi tata letak dan periksa lapisan reflow terkait untuk menghindari gangguan.Merupakan ide bagus untuk menempatkan semua vias yang dapat menciptakan interferensi ground plane di area mana pun yang lebih dekat ke ground void tingkat atas.

Aturan 4: Pertahankan Garis Diferensial Diferensial
Jalur balik sangat penting untuk kinerja saluran sinyal dan harus dianggap sebagai bagian dari jalur sinyal.Pada saat yang sama, pasangan diferensial biasanya tidak digabungkan dengan erat, dan aliran balik dapat mengalir melalui lapisan yang berdekatan.Kedua pengembalian harus dialihkan melalui jalur listrik yang sama.


Kedekatan dan kendala desain berbagi menjaga aliran kembali pada lapisan yang sama bahkan ketika dua garis dari pasangan diferensial tidak digabungkan dengan erat.Untuk benar-benar menjaga sinyal palsu tetap rendah, diperlukan pencocokan yang lebih baik.Setiap struktur yang direncanakan seperti guntingan untuk bidang tanah di bawah komponen diferensial harus simetris.Demikian pula, pencocokan panjang dapat menimbulkan masalah dengan coretan pada jejak sinyal.Reflow tidak menyebabkan masalah bergelombang.Pencocokan panjang dari satu garis diferensial harus tercermin dalam garis diferensial lainnya.

Aturan 5: Tidak boleh ada jam atau jalur kontrol di dekat jalur sinyal RF
Jam dan jalur kontrol terkadang dapat dilihat sebagai tetangga yang tidak signifikan karena beroperasi pada kecepatan rendah, bahkan mendekati DC.Namun, karakteristik peralihannya adalah gelombang hampir persegi, menghasilkan nada unik pada frekuensi harmonik ganjil.Frekuensi fundamental dari energi pancaran gelombang persegi tidak penting, tetapi sisi tajamnya bisa.Dalam perancangan sistem digital, frekuensi pojok dapat memperkirakan harmonik frekuensi tertinggi yang harus diperhatikan.Metode perhitungannya adalah: Fknee=0.5/Tr, dimana Tr adalah waktu naik.Perhatikan bahwa ini adalah waktu naik, bukan frekuensi sinyal.Namun, gelombang persegi bertepi tajam juga memiliki harmonik ganjil orde tinggi yang kuat yang mungkin hanya turun pada frekuensi yang salah dan berpasangan ke jalur RF, melanggar persyaratan mask transmisi yang ketat.


Jam dan jalur kontrol harus diisolasi dari jalur sinyal RF oleh ground plane internal atau ground pour tingkat atas.Jika isolasi tanah tidak dapat digunakan, jejak harus dirutekan sehingga melintasi sudut kanan.Karena garis fluks magnet yang dipancarkan oleh jam atau garis kontrol akan membentuk kontur kolom memancar di sekitar arus garis pengganggu, mereka tidak akan menghasilkan arus di garis penerima.Memperlambat waktu naik tidak hanya mengurangi frekuensi sudut tetapi juga membantu mengurangi interferensi dari pengganggu, tetapi jam atau saluran kontrol juga dapat bertindak sebagai saluran penerima.Saluran penerima masih bertindak sebagai saluran untuk sinyal palsu ke dalam perangkat.

Aturan 6: Gunakan ground untuk mengisolasi jalur kecepatan tinggi
Microstrips dan striplines sebagian besar digabungkan ke bidang tanah yang berdekatan.Beberapa garis fluks masih memancar secara horizontal dan mengakhiri jejak yang berdekatan.Nada pada satu saluran berkecepatan tinggi atau pasangan diferensial berakhir pada jejak berikutnya, tetapi perfusi ground pada lapisan sinyal menciptakan titik terminasi impedansi yang lebih rendah untuk garis fluks, membebaskan jejak yang berdekatan dari nada.

Kumpulan jejak yang dirutekan oleh distribusi jam atau perangkat penyintesis untuk membawa frekuensi yang sama dapat berjalan bersebelahan karena nada pengganggu sudah ada di saluran penerima.Namun, garis yang dikelompokkan pada akhirnya akan menyebar.Saat menyebar, banjir tanah harus disediakan antara garis pendispersi dan vias di mana ia mulai menyebar sehingga pengembalian yang diinduksi mengalir kembali di sepanjang jalur pengembalian nominal.Pada Gambar 3, vias di ujung ground island memungkinkan arus induksi mengalir ke bidang referensi.Jarak antara vias lain pada perfusi tanah tidak boleh melebihi sepersepuluh panjang gelombang untuk memastikan bahwa tanah tidak menjadi struktur resonansi.

Delapan Aturan untuk Membantu Anda Mengurangi RF Parasitik Sirkuit PCB

Gambar 3: Vias tanah tingkat atas di mana jejak diferensial tersebar menyediakan jalur aliran untuk aliran balik

Aturan 7: Jangan merutekan jalur RF pada pesawat listrik yang berisik
Nada memasuki bidang kekuatan dan menyebar ke mana-mana.Jika nada palsu memasuki catu daya, buffer, mixer, attenuator, dan osilator, mereka dapat memodulasi frekuensi yang mengganggu.Demikian pula, ketika daya mencapai papan, itu belum sepenuhnya dikosongkan untuk menggerakkan sirkuit RF.Paparan jalur RF ke bidang daya, khususnya bidang daya tanpa filter, harus diminimalkan.


Pesawat daya besar yang berdekatan dengan tanah menciptakan kapasitor tertanam berkualitas tinggi yang menipiskan sinyal parasit dan digunakan dalam sistem komunikasi digital dan beberapa sistem RF.Pendekatan lain adalah dengan menggunakan bidang daya yang diminimalkan, kadang-kadang lebih mirip jejak lemak daripada lapisan, sehingga lebih mudah bagi jalur RF untuk menghindari bidang daya sepenuhnya.Kedua pendekatan itu mungkin, tetapi karakteristik terburuk dari keduanya tidak boleh digabungkan, yaitu menggunakan bidang daya kecil dan merutekan jalur RF di atas.

Aturan 8: Jauhkan decoupling dekat dengan perangkat
Decoupling tidak hanya membantu mencegah noise palsu keluar dari perangkat, tetapi juga membantu menghilangkan nada yang dihasilkan di dalam perangkat agar tidak tersambung ke power plane.Semakin dekat kapasitor decoupling ke sirkuit kerja, semakin tinggi efisiensinya.Decoupling lokal kurang terganggu oleh impedansi parasit dari jejak papan sirkuit, dan jejak yang lebih pendek mendukung antena yang lebih kecil, mengurangi emisi tonal yang tidak diinginkan.Penempatan kapasitor menggabungkan frekuensi resonansi diri tertinggi, biasanya nilai terkecil, ukuran kasing terkecil, paling dekat dengan perangkat, dan semakin besar kapasitor, semakin jauh dari perangkat.Pada frekuensi RF, kapasitor di bagian belakang papan membuat induktansi parasit melalui jalur string-to-ground, kehilangan banyak manfaat redaman kebisingan.

Meringkaskan
Dengan mengevaluasi tata letak papan, kita dapat menemukan struktur yang dapat mengirimkan atau menerima nada RF palsu.Lacak setiap baris, secara sadar identifikasi jalur kembalinya, pastikan dapat berjalan sejajar dengan garis, dan terutama periksa transisi secara menyeluruh.Juga, isolasi sumber gangguan potensial dari penerima.Mengikuti beberapa aturan sederhana dan intuitif untuk mengurangi sinyal palsu dapat mempercepat rilis produk dan mengurangi biaya debug.