RF PCB doska usporiadanie na zníženie rušivých signálov vyžaduje kreativitu RF inžiniera.Ak budete mať na pamäti týchto osem pravidiel, pomôže vám to nielen urýchliť uvedenie na trh, ale aj zvýšiť predvídateľnosť vášho pracovného plánu.


Pravidlo 1: Uzemňovacie priechody by mali byť umiestnené na spínači referenčnej roviny zeme
Všetky prúdy tečúce cez smerované vedenie majú rovnakú návratnosť.Existuje mnoho stratégií spájania, ale spätný tok zvyčajne prúdi cez susedné uzemňovacie roviny alebo uzemnenia umiestnené paralelne so signálnymi vedeniami.Ako referenčná vrstva pokračuje, celá väzba je obmedzená na prenosovú linku a všetko funguje perfektne.Ak sa však prepne smerovanie signálu z hornej vrstvy na vnútornú alebo spodnú vrstvu, musí dostať cestu aj spätný tok.


Obrázok 1 je príkladom.Bezprostredne pod vrcholom prúdu signálneho vedenia je spätný tok.Keď sa prenesie do spodnej vrstvy, pretavenie prechádza cez blízke priechody.Ak však v blízkosti nie sú žiadne priechody na pretavenie, pretavenie prechádza cez najbližší dostupný pozemný priechod.Väčšie vzdialenosti vytvárajú prúdové slučky, ktoré tvoria induktory.Ak tento nežiaduci posun prúdovej dráhy náhodou prekročí inú čiaru, rušenie bude závažnejšie.Táto prúdová slučka je vlastne ekvivalentná formovaniu antény!

Osem pravidiel, ktoré vám pomôžu znížiť parazity v obvode RF PCB

Obrázok 1: Prúd signálu tečie z kolíkov zariadenia cez priechody do nižších vrstiev.Pretavenie prebieha pod signálom predtým, ako je vynútené na najbližší priechod, aby sa zmenilo na inú referenčnú vrstvu

Pozemné odkazovanie je najlepšou stratégiou, ale vysokorýchlostné trate môžu byť niekedy umiestnené na vnútorných vrstvách.Umiestnenie pozemných referenčných rovín nad a pod je veľmi ťažké a výrobcovia polovodičov môžu byť obmedzení kolíkmi a umiestniť elektrické vedenia vedľa vysokorýchlostných vedení.Ak je potrebné prepínať referenčný prúd medzi vrstvami alebo sieťami, ktoré nie sú spojené jednosmerným prúdom, mali by byť vedľa spínacieho bodu umiestnené oddeľovacie kondenzátory.



Pravidlo 2: Pripojte podložku zariadenia k uzemneniu vrchnej vrstvy
Mnoho zariadení používa tepelnú uzemňovaciu podložku na spodnej strane balenia zariadenia.Na RF zariadeniach sú to zvyčajne elektrické uzemnenia a priľahlé podložky majú pole uzemňovacích priechodov.Podložka zariadenia môže byť pripojená priamo k uzemňovaciemu kolíku a pripojená k akémukoľvek medenému nalievaniu cez zem vrchnej vrstvy.Ak existuje viacero ciest, spätný tok sa rozdelí proporcionálne k impedancii cesty.Uzemnenie cez podložku má kratšiu a nižšiu impedančnú dráhu ako uzemnenie kolíka.


Dôležité je dobré elektrické spojenie medzi doskou a podložkami zariadenia.Počas montáže môžu nevyplnené priechody v doske s plošnými spojmi cez pole tiež vytiahnuť spájkovaciu pastu zo zariadenia a zanechať medzery.Vyplnenie cez otvory je dobrý spôsob, ako udržať spájkovanie na mieste.Počas vyhodnocovania tiež otvorte vrstvu spájkovacej masky, aby ste si overili, že na uzemnení dosky pod zariadením nie je žiadna spájkovacia maska, pretože maska ​​spájky môže zariadenie zdvihnúť alebo spôsobiť jeho kolísanie.

Pravidlo 3: Žiadna medzera referenčnej vrstvy

Po celom obvode zariadenia sú priechody.Napájacie siete sú rozdelené na miestne oddelenie a potom až do napájacej roviny, pričom často poskytujú viacnásobné priechody, aby sa minimalizovala indukčnosť a zlepšila sa prúdová kapacita, zatiaľ čo riadiaca zbernica môže smerovať až k vnútornej rovine.Všetok tento rozklad skončí úplne upnutým v blízkosti zariadenia.


Každý z týchto priechodov vytvára vylúčenú zónu na vnútornej základnej rovine, ktorá je väčšia ako priemer samotného priechodu, čo poskytuje výrobnú vôľu.Tieto zóny môžu ľahko spôsobiť prerušenie spiatočnej cesty.Situáciu ďalej komplikuje skutočnosť, že niektoré priechody sú blízko seba a tvoria priekopy základnej roviny, ktoré sú pre najvyšší CAD pohľad neviditeľné.Obrázok 2. Dutiny v zemnej rovine pre dva priechody napájacej roviny môžu vytvárať prekrývajúce sa oblasti a vytvárať prerušenia na spätnej ceste.Pretavenie môže byť presmerované len tak, aby obišlo zakázanú oblasť základnej roviny, čo má za následok spoločný problém s indukčnou cestou emisií.

Osem pravidiel, ktoré vám pomôžu znížiť parazity v obvode RF PCB

Obrázok 2: Ochranné oblasti zemných plôch okolo priechodov sa môžu prekrývať, čím sa spätný tok dostane mimo signálovú cestu.Aj keď nedochádza k žiadnemu prekrývaniu, no-go zóna vytvára diskontinuitu impedancie uhryznutia potkanom v základnej rovine

Dokonca aj "priateľské" zemné priechody prinášajú príslušné kovové podložky do minimálnych rozmerov požadovaných systémom výroba dosiek plošných spojov proces.Priechody veľmi blízko signálnych stôp môžu zaznamenať eróziu, ako keby krysa odhryzla prázdnotu na najvyššej úrovni.Obrázok 2 je schematický diagram uhryznutia potkanom.


Keďže zóna vylúčenia je automaticky generovaná softvérom CAD a na systémovej doske sa často používajú priechody, takmer vždy dôjde k prerušeniu spiatočnej cesty počas počiatočného procesu usporiadania.Počas vyhodnocovania rozloženia sledujte každú vysokorýchlostnú linku a skontrolujte súvisiace vrstvy pretavenia, aby ste sa vyhli prerušeniam.Je dobré umiestniť všetky priechody, ktoré môžu spôsobiť interferenciu základnej roviny, do akejkoľvek oblasti bližšie k prázdnemu priestoru na najvyššej úrovni.

Pravidlo 4: Udržujte diferenciálne čiary diferenciálne
Spätná cesta je rozhodujúca pre výkon signálovej linky a mala by sa považovať za súčasť signálovej cesty.Súčasne diferenciálne páry zvyčajne nie sú pevne spojené a spätný tok môže prúdiť cez susedné vrstvy.Obidva výstupy musia byť vedené rovnakými elektrickými cestami.


Obmedzenia návrhu na blízkosť a zdieľanie udržujú spätný tok na rovnakej vrstve, aj keď dve vedenia diferenciálneho páru nie sú tesne spojené.Aby sa falošné signály skutočne udržali na nízkej úrovni, je potrebná lepšia zhoda.Akékoľvek plánované konštrukcie, ako sú výrezy pre uzemňovacie roviny pod diferenciálnymi komponentmi, by mali byť symetrické.Podobne zhoda dĺžok môže spôsobiť problémy s vlnovkami v stopách signálu.Reflow nespôsobuje zvlnené problémy.Zhoda dĺžky jedného diferenciálneho vedenia by sa mala prejaviť v ostatných diferenciálnych vedeniach.

Pravidlo 5: V blízkosti RF signálnych vedení nie sú žiadne hodiny alebo ovládacie vedenia
Hodinové a riadiace vedenia môžu byť niekedy vnímané ako bezvýznamní susedia, pretože pracujú pri nízkych rýchlostiach, dokonca aj blízko DC.Jeho spínacia charakteristika je však takmer štvorcová a vytvára jedinečné tóny pri nepárnych harmonických frekvenciách.Na základnej frekvencii vyžarujúcej energie štvorcovej vlny nezáleží, ale jej ostré hrany áno.Pri návrhu digitálneho systému môže rohová frekvencia odhadnúť najvyššiu harmonickú frekvenciu, ktorú je potrebné vziať do úvahy.Metóda výpočtu je: Fknee=0,5/Tr, kde Tr je čas nábehu.Všimnite si, že ide o čas nábehu, nie o frekvenciu signálu.Štvorcové vlny s ostrými hranami však majú tiež silné nepárne harmonické vyššieho rádu, ktoré môžu klesať iba pri nesprávnej frekvencii a môžu sa pripojiť k RF linke, čím sa porušujú prísne požiadavky na prenosovú masku.


Hodinové a ovládacie vedenia by mali byť izolované od rádiových signálových vedení vnútornou uzemňovacou rovinou alebo vrchnou zemou.Ak nie je možné použiť zemnú izoláciu, stopy by mali byť vedené tak, aby sa krížili v pravom uhle.Pretože čiary magnetického toku vyžarované hodinovými alebo riadiacimi vedeniami budú tvoriť vyžarujúce obrysy stĺpcov okolo prúdov rušivých vedení, nebudú generovať prúdy v prijímacích vedeniach.Spomalenie doby nábehu nielenže znižuje frekvenciu rohu, ale tiež pomáha znižovať rušenie rušivými vplyvmi, ale ako prijímacie linky môžu fungovať aj hodiny alebo riadiace linky.Prijímacia linka stále funguje ako vedenie pre falošné signály do zariadenia.

Pravidlo 6: Použite zem na izoláciu vysokorýchlostných tratí
Mikropásiky a páskové vedenia sú väčšinou spojené so susednými zemnými plochami.Niektoré čiary toku stále vychádzajú vodorovne a končia susediace stopy.Tón na jednej vysokorýchlostnej linke alebo diferenciálnom páre končí na ďalšej stope, ale zemná perfúzia na signálovej vrstve vytvorí koncový bod s nižšou impedanciou pre tok linky, čím sa susedné stopy zbavia tónov.

Zhluky stôp smerovaných zariadením na distribúciu hodín alebo syntetizátora na prenášanie rovnakej frekvencie môžu prebiehať vedľa seba, pretože rušivý tón je už prítomný na linke prijímača.Zoskupené línie sa však nakoniec rozložia.Pri rozptyľovaní by sa medzi rozptyľovacími vedeniami a priechodmi malo zabezpečiť zaplavenie pôdy, kde sa začne rozptyľovať, aby indukovaný spätný tok prúdil späť pozdĺž nominálnej spätnej dráhy.Na obrázku 3 priechody na koncoch uzemňovacích ostrovčekov umožňujú prúdenie indukovaného prúdu do referenčnej roviny.Vzdialenosť medzi ostatnými priechodmi na perfúzii zeme by nemala presiahnuť jednu desatinu vlnovej dĺžky, aby sa zabezpečilo, že sa zem nestane rezonančnou štruktúrou.

Osem pravidiel, ktoré vám pomôžu znížiť RF Parazity obvodov PCB

Obrázok 3: Pozemné priechody na najvyššej úrovni, kde sú rozptýlené diferenciálne stopy, poskytujú prietokové cesty pre spätný tok

Pravidlo 7: Nesmerujte RF linky na hlučných lietadlách
Tón vstupuje do roviny sily a šíri sa všade.Ak sa rušivé tóny dostanú do napájacích zdrojov, vyrovnávacích pamätí, mixérov, atenuátorov a oscilátorov, môžu modulovať rušivú frekvenciu.Podobne, keď napájanie dosiahne dosku, ešte nebola úplne vyprázdnená na riadenie RF obvodov.Vystavenie vysokofrekvenčných vedení elektrickým prúdom, najmä nefiltrovaným elektrickým prúdom, by sa malo minimalizovať.


Veľké výkonové roviny susediace so zemou vytvárajú vysokokvalitné zabudované kondenzátory, ktoré tlmia parazitné signály a používajú sa v digitálnych komunikačných systémoch a niektorých RF systémoch.Ďalším prístupom je použitie minimalizovaných energetických plôch, niekedy skôr ako tukových stôp ako vrstiev, takže pre RF linky je jednoduchšie úplne sa vyhnúť energetickým plochám.Obidva prístupy sú možné, ale nesmie sa kombinovať najhoršia charakteristika z nich, a to použitie malého energetického lietadla a smerovanie RF liniek navrchu.

Pravidlo 8: Udržujte oddelenie v blízkosti zariadenia
Nielenže odpojenie pomáha udržať rušivý hluk mimo zariadenia, ale tiež pomáha eliminovať tóny generované vo vnútri zariadenia, ktoré sa spájajú s napájacími rovinami.Čím bližšie sú oddeľovacie kondenzátory k pracovnému obvodu, tým vyššia je účinnosť.Miestne oddelenie je menej rušené parazitnými impedanciami stôp obvodových dosiek a kratšie stopy podporujú menšie antény, čím sa znižujú nežiaduce tónové emisie.Umiestnenie kondenzátora kombinuje najvyššiu vlastnú rezonančnú frekvenciu, zvyčajne najmenšiu hodnotu, najmenšiu veľkosť puzdra, najbližšie k zariadeniu a čím väčší je kondenzátor, tým ďalej od zariadenia.Pri RF frekvenciách vytvárajú kondenzátory na zadnej strane dosky parazitné indukčnosti cesty cez reťazec-zem, čím strácajú veľkú časť výhody útlmu hluku.

Zhrnúť
Vyhodnotením rozloženia dosky môžeme objaviť štruktúry, ktoré môžu vysielať alebo prijímať rušivé RF tóny.Obkreslite každú čiaru, vedome identifikujte jej spätnú cestu, uistite sa, že môže ísť paralelne s čiarou a najmä dôkladne skontrolujte prechody.Tiež izolujte potenciálne zdroje rušenia od prijímača.Dodržiavanie niektorých jednoduchých a intuitívnych pravidiel na zníženie falošných signálov môže urýchliť uvoľnenie produktu a znížiť náklady na ladenie.