RF PCB плата компонування для зменшення хибних сигналів вимагає креативності радіочастотного інженера.Пам’ятання про ці вісім правил допоможе не тільки прискорити вихід на ринок, але й підвищить передбачуваність вашого робочого графіка.


Правило 1: Перемикачі заземлення повинні бути розташовані на перемикачі опорної площини заземлення
Усі струми, що протікають через прокладену лінію, мають однакову віддачу.Існує багато стратегій з’єднання, але зворотний потік зазвичай протікає через сусідні заземлюючі площини або заземлення, розташовані паралельно сигнальним лініям.У міру того, як опорний рівень продовжується, весь зв’язок обмежений лінією передачі, і все працює ідеально.Однак, якщо маршрутизація сигналу перемикається з верхнього рівня на внутрішній або нижній рівень, зворотний потік також повинен отримати шлях.


Малюнок 1 є прикладом.Безпосередньо під струмом сигнальної лінії верхнього рівня знаходиться зворотний потік.Коли він переходить на нижній шар, оплавлення проходить через сусідні отвори.Однак, якщо поблизу немає отворів для оплавлення, оплавлення проходить через найближчий доступний заземлюючий отвір.Більші відстані створюють петлі струму, утворюючи котушки індуктивності.Якщо це небажане зміщення шляху струму перетинає іншу лінію, перешкоди будуть більш серйозними.Ця петля струму фактично еквівалентна формуванню антени!

Вісім правил, які допоможуть вам зменшити паразити в схемі радіочастотної плати

Малюнок 1. Струм сигналу тече від контактів пристрою через переходи до нижніх шарів.Оплавлення знаходиться під сигналом перед тим, як примусово перейти до найближчого переходу для переходу на інший еталонний шар

Прив’язка до землі є найкращою стратегією, але високошвидкісні лінії іноді можна розмістити на внутрішніх рівнях.Розташувати опорні площини землі зверху та знизу дуже складно, і виробники напівпровідників можуть бути обмежені контактами та розміщувати лінії електропередач поруч із високошвидкісними лініями.Якщо опорний струм потрібно перемикати між шарами або мережами, які не зв’язані за постійним струмом, розв’язувальні конденсатори слід розмістити поруч з точкою перемикання.



Правило 2: Підключіть колодку пристрою до землі верхнього шару
У багатьох пристроях використовується термічне заземлення на дні упаковки пристрою.У радіочастотних пристроях це, як правило, електричне заземлення, а сусідні точки колодок мають ряд отворів заземлення.Плату пристрою можна підключити безпосередньо до контакту заземлення та підключити до будь-якої мідної заливки через землю верхнього шару.Якщо є кілька шляхів, зворотний потік ділиться пропорційно опору шляху.З’єднання заземлення через колодку має коротший шлях із нижчим опором, ніж заземлення контакту.


Хороший електричний зв’язок між платою та контактними майданчиками пристрою має вирішальне значення.Під час складання незаповнені отвори в масиві друкованих плат також можуть витягувати паяльну пасту з пристрою, залишаючи пустоти.Заповнення наскрізних отворів — хороший спосіб зберегти пайку на місці.Під час оцінки також відкрийте шар паяльної маски, щоб переконатися, що на поверхні плати під пристроєм немає паяльної маски, оскільки паяльна маска може підняти пристрій або спричинити його хитання.

Правило 3: відсутність розриву еталонного рівня

По всьому периметру пристрою є отвори.Мережі живлення розбиваються для локального розв’язування, а потім вниз до площини живлення, часто забезпечуючи кілька отворів для мінімізації індуктивності та покращення пропускної здатності по струму, тоді як шина керування може опускатися до внутрішньої площини.Усе це розкладання повністю затискається біля пристрою.


Кожне з цих отворів створює зону відчуження на внутрішній площині заземлення, яка перевищує діаметр самого отвору, забезпечуючи виробничий зазор.Ці зони відчуження можуть легко спричинити переривання зворотного шляху.Ще більше ускладнює ситуацію той факт, що деякі отвори розташовані близько одна до одної та утворюють канавки на площині землі, які невидимі для CAD-вида верхнього рівня.Малюнок 2. Порожнечі в площині заземлення для двох отворів площини живлення можуть створювати зони, що перекриваються, і створювати переривання на зворотному шляху.Оплавлення може бути спрямоване лише в обхід забороненої зони заземленої площини, що призводить до загальної проблеми шляху індукції випромінювання.

Вісім правил, які допоможуть вам зменшити паразити в схемі радіочастотної плати

Малюнок 2: Захищені зони площин заземлення навколо отворів можуть перекриватися, змушуючи зворотний потік від шляху сигналу.Навіть якщо немає перекриття, заборонена зона створює розрив імпедансу укусу щура в площині заземлення

Навіть «дружні» заземлені отвори доводять відповідні металеві колодки до мінімальних розмірів, необхідних для виготовлення друкованих плат процес.Перехідні отвори, розташовані дуже близько до сигнальних слідів, можуть зазнати ерозії, наче щур відгриз порожнечу на верхньому рівні землі.На малюнку 2 представлена ​​схема укусу щура.


Оскільки зона відчуження автоматично генерується програмним забезпеченням САПР, а переходи часто використовуються на системній платі, під час раннього процесу компонування майже завжди будуть деякі переривання зворотного шляху.Відстежуйте кожну високошвидкісну лінію під час оцінки макета та перевіряйте пов’язані шари перекомпонування, щоб уникнути перерв.Доцільно розташувати всі отвори, які можуть створювати перешкоди на площині заземлення, у будь-якій області ближче до пустот верхнього рівня.

Правило 4: Зберігайте диференціальні лінії диференціальними
Зворотний шлях має вирішальне значення для роботи сигнальної лінії, і його слід розглядати як частину сигнального шляху.У той же час диференціальні пари, як правило, нещільно пов'язані, і зворотний потік може протікати через сусідні шари.Обидва зворотні лінії повинні проходити рівними електричними шляхами.


Обмеження конструкції близькості та спільного використання зберігають зворотний потік на тому самому рівні, навіть якщо дві лінії диференціальної пари не тісно пов’язані.Щоб справді підтримувати низький рівень помилкових сигналів, потрібне краще узгодження.Будь-які заплановані структури, такі як вирізи для заземлених площин під диференціальними компонентами, повинні бути симетричними.Подібним чином збіг довжин може створити проблеми з викривленнями на трасах сигналу.Оплавлення не викликає хвилеподібних проблем.Відповідність довжини однієї диференціальної лінії має бути відображено в інших диференціальних лініях.

Правило 5: Ніяких годинників або ліній керування поблизу ліній радіочастотного сигналу
Лінії синхронізації та керування іноді можуть розглядатися як незначні сусіди, оскільки вони працюють на низьких швидкостях, навіть близьких до постійного струму.Однак його характеристики перемикання є майже прямокутними, створюючи унікальні тони на непарних гармонічних частотах.Основна частота енергії випромінювання прямокутної хвилі не має значення, але її гострі краї можуть.У проектуванні цифрової системи кутова частота може оцінити найвищу гармоніку частоти, яку необхідно враховувати.Метод розрахунку: Fknee=0,5/Tr, де Tr – час наростання.Зауважте, що це час наростання, а не частота сигналу.Однак прямокутні хвилі з гострими краями також мають сильні непарні гармоніки вищого порядку, які можуть падати лише на неправильній частоті та з’єднуватися з радіочастотною лінією, порушуючи суворі вимоги маски передачі.


Лінії годинника та керування повинні бути ізольовані від ліній радіочастотного сигналу за допомогою внутрішньої заземленої поверхні або заземлення верхнього рівня.Якщо неможливо використати ізоляцію від землі, сліди слід прокласти так, щоб вони перетиналися під прямим кутом.Оскільки лінії магнітного потоку, випромінювані годинником або лініями керування, утворюватимуть випромінювальні контури стовпців навколо струмів ліній перешкод, вони не створюватимуть струми в лініях приймача.Уповільнення часу наростання не тільки зменшує кутову частоту, але також допомагає зменшити перешкоди від джерел перешкод, але лінії синхронізації або керування також можуть діяти як лінії приймача.Лінія приймача все ще діє як канал для помилкових сигналів у пристрій.

Правило 6: використовуйте землю для ізоляції високошвидкісних ліній
Мікросмужки та смугові лінії здебільшого з’єднані із суміжними заземленими площинами.Деякі лінії потоку все ще виходять горизонтально та обривають сусідні сліди.Тон на одній високошвидкісній лінії або диференціальній парі закінчується на наступній трасі, але перфузія заземлення на шарі сигналу створює точку закінчення нижчого імпедансу для лінії потоку, звільняючи сусідні траси від тонів.

Кластери трас, спрямованих за допомогою тактового розподільника або синтезатора для передачі тієї самої частоти, можуть працювати поруч один з одним, оскільки тональний сигнал перешкоди вже присутній на лінії приймача.Однак згруповані лінії згодом розійдуться.Під час розсіювання затоплення ґрунту повинно бути забезпечено між розсіювальними лініями та отворами, де він починає розсіюватися, щоб індукований зворотний потік повертався вздовж номінального зворотного шляху.На малюнку 3 отвори на кінцях острівців заземлення дозволяють індукційному струму текти на опорну площину.Відстань між іншими отворами на перфузії землі не повинна перевищувати однієї десятої довжини хвилі, щоб гарантувати, що земля не стане резонансною структурою.

Вісім правил, які допоможуть вам зменшити РЧ Паразити схеми друкованої плати

Малюнок 3. Наземні переходи верхнього рівня, де розкидані диференціальні траси, забезпечують шляхи потоку для зворотного потоку

Правило 7: Не прокладайте радіочастотні лінії на шумних електростанціях
Тон потрапляє в енергетичну площину і поширюється всюди.Якщо паразитні сигнали потрапляють в джерела живлення, буфери, змішувачі, атенюатори та осцилятори, вони можуть модулювати частоту перешкод.Подібним чином, коли живлення досягає плати, воно ще не повністю розряджено для керування радіочастотною схемою.Слід звести до мінімуму вплив РЧ-ліній на електромережі, особливо на нефільтровані.


Великі площини живлення, що примикають до землі, створюють високоякісні вбудовані конденсатори, які послаблюють паразитні сигнали та використовуються в цифрових системах зв’язку та деяких радіочастотних системах.Інший підхід полягає у використанні мінімізованих площин потужності, іноді більше схожих на сліди жиру, ніж на шари, так що радіочастотним лініям легше повністю уникнути площин потужності.Обидва підходи можливі, але не можна поєднувати найгірші характеристики обох, а саме використовувати невелику площину потужності та прокладати радіочастотні лінії зверху.

Правило 8: Тримайте роз’єднання поблизу пристрою
Розв’язка не тільки допомагає уникнути паразитних шумів із пристрою, але й усуває сигнали, що генеруються всередині пристрою, від зв’язку з площинами живлення.Чим ближче розв'язувальні конденсатори до робочої схеми, тим вище ефективність.Локальне розв’язування менше заважає паразитним опорам трас друкованої плати, а коротші траси підтримують менші антени, зменшуючи небажані тональні випромінювання.Розміщення конденсатора поєднує найвищу власну резонансну частоту, зазвичай найменше значення, найменший розмір корпусу, найближче до пристрою, і чим більший конденсатор, тим далі від пристрою.На радіочастотах конденсатори на задній стороні плати створюють паразитні індуктивності на шляху «струна-земля», втрачаючи значну частину переваг заглушення шуму.

Підведіть підсумки
Оцінюючи компонування плати, ми можемо виявити структури, які можуть передавати або приймати паразитні радіочастотні сигнали.Простежте кожну лінію, свідомо визначте її зворотний шлях, переконайтеся, що вона може проходити паралельно лінії, і особливо ретельно перевірте переходи.Крім того, ізолюйте потенційні джерела перешкод від приймача.Дотримання деяких простих та інтуїтивно зрозумілих правил для зменшення помилкових сигналів може прискорити випуск продукту та зменшити витрати на налагодження.