Płytka PCB RF układ w celu ograniczenia fałszywych sygnałów wymaga kreatywności inżyniera RF.Pamiętanie o tych ośmiu zasadach nie tylko przyspieszy czas wprowadzenia produktu na rynek, ale także zwiększy przewidywalność harmonogramu pracy.


Zasada 1: Przelotki uziemienia powinny znajdować się przy przełączniku płaszczyzny odniesienia uziemienia
Wszystkie prądy płynące przez wytyczoną linię mają równy powrót.Istnieje wiele strategii sprzęgania, ale przepływ powrotny zwykle przepływa przez sąsiednie płaszczyzny uziemienia lub uziemienia umieszczone równolegle do linii sygnałowych.Gdy warstwa referencyjna jest kontynuowana, całe sprzężenie ogranicza się do linii transmisyjnej i wszystko działa doskonale.Jeśli jednak trasa sygnału zostanie przełączona z warstwy górnej na warstwę wewnętrzną lub dolną, przepływ powrotny również musi otrzymać ścieżkę.


Rysunek 1 jest przykładem.Bezpośrednio pod prądem linii sygnałowej najwyższego poziomu znajduje się przepływ powrotny.Kiedy przenosi się do dolnej warstwy, przepływ przepływa przez pobliskie przelotki.Jeśli jednak w pobliżu nie ma przelotek do ponownego przepływu, przepływ przechodzi przez najbliższą dostępną przelotkę gruntową.Większe odległości tworzą pętle prądowe, tworząc cewki indukcyjne.Jeśli to niepożądane przesunięcie ścieżki prądu przetnie inną linię, zakłócenia będą poważniejsze.Ta pętla prądowa jest właściwie równoważna z utworzeniem anteny!

Osiem zasad, które pomogą Ci zredukować pasożytnicze obwody PCB RF

Rysunek 1: Prąd sygnałowy przepływa od styków urządzenia przez przelotki do niższych warstw.Reflow znajduje się pod sygnałem, zanim zostanie zmuszony do przejścia do najbliższej przelotki w celu zmiany na inną warstwę odniesienia

Najlepszą strategią jest odniesienie do podłoża, ale czasami linie dużych prędkości można umieścić na warstwach wewnętrznych.Umieszczenie płaszczyzn odniesienia uziemienia powyżej i poniżej jest bardzo trudne, a producenci półprzewodników mogą być ograniczeni pinami i umieszczać linie energetyczne obok linii dużych prędkości.Jeśli prąd odniesienia musi być przełączany między warstwami lub sieciami, które nie są sprzężone prądem stałym, kondensatory odsprzęgające należy umieścić obok punktu przełączania.



Zasada 2: Podłącz podkładkę urządzenia do górnej warstwy uziemienia
Wiele urządzeń wykorzystuje termiczną podkładkę uziemiającą na spodzie opakowania urządzenia.W urządzeniach RF są to zazwyczaj uziemienia elektryczne, a sąsiednie punkty stykowe mają szereg przelotek uziemiających.Podkładkę urządzenia można podłączyć bezpośrednio do styku uziemiającego i podłączyć do dowolnego miedzianego przepustu przez górną warstwę uziemienia.Jeśli istnieje wiele ścieżek, przepływ powrotny jest dzielony proporcjonalnie do impedancji ścieżki.Połączenie uziemienia przez pad ma krótszą i niższą ścieżkę impedancji niż uziemienie pinów.


Dobre połączenie elektryczne między płytą a podkładkami urządzenia ma kluczowe znaczenie.Podczas montażu niewypełnione przelotki w płytce drukowanej za pośrednictwem tablicy mogą również wyciągać pastę lutowniczą z urządzenia, pozostawiając puste przestrzenie.Wypełnianie otworów to dobry sposób na utrzymanie lutowania na miejscu.Podczas oceny otwórz również warstwę maski lutowniczej, aby sprawdzić, czy na płycie pod urządzeniem nie ma maski lutowniczej, ponieważ maska ​​lutownicza może unieść urządzenie lub spowodować jego kołysanie.

Zasada 3: Brak przerwy w warstwie odniesienia

Na całym obwodzie urządzenia znajdują się przelotki.Sieci zasilające są dzielone w celu lokalnego odsprzęgnięcia, a następnie sprowadzone do płaszczyzny zasilającej, często zapewniając wiele przelotek w celu zminimalizowania indukcyjności i poprawy zdolności przenoszenia prądu, podczas gdy szyna sterująca może znajdować się w płaszczyźnie wewnętrznej.Cały ten rozkład kończy się całkowitym zaciśnięciem w pobliżu urządzenia.


Każda z tych przelotek tworzy strefę zamkniętą na wewnętrznej płaszczyźnie uziemienia, która jest większa niż średnica samej przelotki, zapewniając prześwit produkcyjny.Te strefy wykluczenia mogą łatwo powodować przerwy w ścieżce powrotnej.Sytuację dodatkowo komplikuje fakt, że niektóre przelotki znajdują się blisko siebie i tworzą rowki płaszczyzny uziemienia, które są niewidoczne w widoku CAD najwyższego poziomu.Rysunek 2. Pustki w płaszczyźnie uziemienia dla dwóch przelotek płaszczyzny zasilającej mogą tworzyć nakładające się obszary blokujące i powodować przerwy na ścieżce powrotnej.Ponowny przepływ można skierować tylko w celu ominięcia zabronionego obszaru płaszczyzny uziemienia, co powoduje problem ze wspólną ścieżką indukcji emisji.

Osiem zasad, które pomogą Ci zredukować pasożytnicze obwody PCB RF

Rysunek 2: Obszary ochronne płaszczyzn uziemienia wokół przelotek mogą nachodzić na siebie, zmuszając przepływ powrotny z dala od ścieżki sygnału.Nawet jeśli nie ma nakładania się, strefa no-go tworzy nieciągłość impedancji ugryzienia szczura w płaszczyźnie uziemienia

Nawet „przyjazne” przelotki uziemiające dostosowują powiązane metalowe podkładki do minimalnych wymiarów wymaganych przez produkcja obwodów drukowanych proces.Przelotki znajdujące się bardzo blisko śladów sygnału mogą ulegać erozji, tak jakby pustka na najwyższym poziomie została odgryziona przez szczura.Figura 2 jest schematycznym diagramem ukąszenia szczura.


Ponieważ strefa wykluczenia jest generowana automatycznie przez oprogramowanie CAD, a przelotki są często używane na płycie systemowej, prawie zawsze występują przerwy w ścieżce powrotnej podczas wczesnego procesu tworzenia układu.Śledź każdą linię dużych prędkości podczas oceny układu i sprawdzaj powiązane warstwy przepływu, aby uniknąć przerw.Dobrym pomysłem jest umieszczenie wszystkich przelotek, które mogą powodować interferencję płaszczyzny uziemienia, w dowolnym obszarze bliżej pustej przestrzeni na najwyższym poziomie.

Zasada 4: Zachowaj różnice między liniami różnicowymi
Ścieżka zwrotna ma kluczowe znaczenie dla wydajności linii sygnałowej i powinna być traktowana jako część ścieżki sygnałowej.Jednocześnie pary różnicowe zwykle nie są ściśle sprzężone, a przepływ powrotny może przepływać przez sąsiednie warstwy.Oba powroty muszą być poprowadzone równymi ścieżkami elektrycznymi.


Bliskość i ograniczenia projektowe współdzielenia utrzymują przepływ powrotny w tej samej warstwie, nawet jeśli dwie linie pary różnicowej nie są ściśle sprzężone.Aby naprawdę utrzymać fałszywe sygnały na niskim poziomie, wymagane jest lepsze dopasowanie.Wszelkie planowane konstrukcje, takie jak wycięcia pod płaszczyzny uziemienia pod elementy różnicowe, powinny być symetryczne.Podobnie dopasowanie długości może powodować problemy z zawijasami w śladach sygnału.Reflow nie powoduje problemów z falowaniem.Dopasowanie długości jednej linii różnicowej powinno być odzwierciedlone w innych liniach różnicowych.

Zasada 5: Brak linii zegarowych lub kontrolnych w pobliżu linii sygnałowych RF
Linie zegarowe i sterujące mogą być czasami postrzegane jako nieistotne sąsiedztwo, ponieważ działają z niskimi prędkościami, nawet blisko prądu stałego.Jednak jego charakterystyka przełączania jest prawie prostokątna, wytwarzając unikalne dźwięki o nieparzystych częstotliwościach harmonicznych.Podstawowa częstotliwość emitowanej energii fali prostokątnej nie ma znaczenia, ale jej ostre krawędzie mogą.W projektowaniu systemów cyfrowych częstotliwość narożna może oszacować najwyższą harmoniczną częstotliwości, którą należy wziąć pod uwagę.Metoda obliczeniowa jest następująca: Fknee=0,5/Tr, gdzie Tr to czas narastania.Należy pamiętać, że jest to czas narastania, a nie częstotliwość sygnału.Jednak fale prostokątne o ostrych krawędziach mają również silne nieparzyste harmoniczne wyższego rzędu, które mogą opadać tylko z niewłaściwą częstotliwością i łączyć się z linią RF, naruszając surowe wymagania dotyczące maski transmisyjnej.


Linie zegarowe i sterujące powinny być odizolowane od linii sygnałowych RF za pomocą wewnętrznej płaszczyzny uziemienia lub wylewki uziemienia najwyższego poziomu.Jeśli nie można zastosować izolacji uziemienia, ścieżki należy poprowadzić tak, aby krzyżowały się pod kątem prostym.Ponieważ linie strumienia magnetycznego emitowane przez zegar lub linie sterujące będą tworzyć promieniujące kontury kolumn wokół prądów linii zakłócających, nie będą generować prądów w liniach odbiornika.Spowolnienie czasu narastania nie tylko zmniejsza częstotliwość narożną, ale także pomaga zredukować zakłócenia powodowane przez zakłócenia, ale linie zegarowe lub sterujące mogą również działać jako linie odbiorcze.Linia odbiornika nadal działa jako kanał dla fałszywych sygnałów do urządzenia.

Zasada 6: Używaj uziemienia do izolowania linii dużych prędkości
Mikropaski i linie paskowe są najczęściej sprzężone z sąsiednimi płaszczyznami uziemienia.Niektóre linie strumienia nadal emanują poziomo i kończą sąsiednie ślady.Ton na jednej szybkiej linii lub parze różnicowej kończy się na następnej ścieżce, ale perfuzja masy na warstwie sygnału tworzy punkt końcowy o niższej impedancji dla linii strumienia, uwalniając sąsiednie ścieżki od tonów.

Klastry ścieżek kierowane przez dystrybucję zegara lub urządzenie syntezujące do przenoszenia tej samej częstotliwości mogą przebiegać obok siebie, ponieważ ton zakłócający jest już obecny na linii odbiornika.Jednak zgrupowane linie ostatecznie się rozejdą.Podczas rozpraszania należy zapewnić zalewanie gruntu między liniami rozpraszającymi a przelotkami, w których zaczyna się rozpraszać, tak aby indukowany powrót płynął z powrotem wzdłuż nominalnej ścieżki powrotnej.Na rysunku 3 przelotki na końcach wysp uziemiających umożliwiają przepływ indukowanego prądu do płaszczyzny odniesienia.Odstęp między innymi przelotkami perfuzji gruntu nie powinien przekraczać jednej dziesiątej długości fali, aby zapewnić, że grunt nie stanie się strukturą rezonansową.

Osiem zasad, które pomogą Ci zredukować RF Pasożyty obwodu PCB

Rysunek 3: Przelotki uziemienia najwyższego poziomu, w których rozproszone są ślady różnicowe, zapewniają ścieżki przepływu dla przepływu powrotnego

Zasada 7: Nie prowadź linii RF na hałaśliwych samolotach zasilających
Ton wchodzi w płaszczyznę mocy i rozprzestrzenia się wszędzie.Jeśli fałszywe tony dostaną się do zasilaczy, buforów, mikserów, tłumików i oscylatorów, mogą modulować częstotliwość zakłócającą.Podobnie, gdy zasilanie dociera do płytki, nie zostało jeszcze całkowicie opróżnione, aby napędzać obwody RF.Narażenie linii RF na płaszczyzny zasilania, zwłaszcza niefiltrowane, powinno być zminimalizowane.


Duże płaszczyzny mocy sąsiadujące z ziemią tworzą wysokiej jakości wbudowane kondensatory, które tłumią sygnały pasożytnicze i są używane w cyfrowych systemach komunikacyjnych i niektórych systemach RF.Innym podejściem jest użycie zminimalizowanych płaszczyzn mocy, czasem bardziej przypominających ślady tłuszczu niż warstwy, tak aby linie RF łatwiej całkowicie unikały płaszczyzn mocy.Oba podejścia są możliwe, ale najgorszej z nich nie należy łączyć, czyli użyć małej płaszczyzny zasilania i poprowadzić linie RF na górze.

Zasada 8: Trzymaj odsprzęganie blisko urządzenia
Odsprzęganie nie tylko pomaga chronić urządzenie przed niepożądanym hałasem, ale także pomaga wyeliminować tony generowane wewnątrz urządzenia przed sprzężeniem z płaszczyznami zasilania.Im bliżej obwodów roboczych znajdują się kondensatory odsprzęgające, tym wyższa jest wydajność.Lokalne odsprzęganie jest mniej zakłócane przez pasożytnicze impedancje ścieżek na płytkach drukowanych, a krótsze ścieżki obsługują mniejsze anteny, redukując niepożądane emisje tonów.Umieszczenie kondensatora łączy w sobie najwyższą częstotliwość rezonansu własnego, zwykle najmniejszą wartość, najmniejszy rozmiar obudowy, najbliżej urządzenia i im większy kondensator, tym dalej od urządzenia.Przy częstotliwościach RF kondensatory znajdujące się z tyłu płytki wytwarzają indukcyjności pasożytnicze w ścieżce przelotowej między strunami a masą, tracąc znaczną część korzyści związanych z tłumieniem szumów.

Podsumować
Oceniając układ płytki, możemy odkryć struktury, które mogą transmitować lub odbierać fałszywe tony RF.Prześledź każdą linię, świadomie określ jej drogę powrotną, upewnij się, że może przebiegać równolegle do linii, a zwłaszcza dokładnie sprawdź przejścia.Odizoluj również od odbiornika potencjalne źródła zakłóceń.Przestrzeganie kilku prostych i intuicyjnych zasad w celu ograniczenia fałszywych sygnałów może przyspieszyć wprowadzanie produktu na rynek i obniżyć koszty debugowania.