با توسعه فناوری ارتباطات ، رادیو دستی برد مدار فرکانس بالا تکنولوژی بیشتر و بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد ، مانند: پیجر بی سیم ، تلفن همراه ، PDA بی سیم و غیره ، عملکرد مدار فرکانس رادیویی به طور مستقیم بر کیفیت کل محصول تأثیر می گذارد. یکی از بزرگترین ویژگی های این محصولات دستی کوچک سازی است و کوچک سازی به این معنی است که تراکم اجزا بسیار زیاد است ، که باعث می شود اجزاء (از جمله SMD ، SMC ، تراشه برهنه و غیره) با یکدیگر تداخل داشته باشند. اگر سیگنال تداخل الکترومغناطیسی به درستی اداره نشود ، ممکن است کل سیستم مدار به درستی کار نکند. بنابراین ، نحوه جلوگیری و سرکوب تداخل الکترومغناطیسی و بهبود سازگاری الکترومغناطیسی به موضوعی بسیار مهم در طراحی مدار چاپی مدار RF تبدیل شده است. همان مدار ، ساختار طراحی PCB متفاوت ، شاخص عملکرد آن بسیار متفاوت است. در این مقاله نحوه به حداکثر رساندن عملکرد مدار برای دستیابی به الزامات سازگاری الکترومغناطیسی هنگام استفاده از نرم افزار Protel99 SE برای طراحی PCB مدار rf محصولات نخل مورد بحث قرار می گیرد.

1. انتخاب صفحه

بستر برد مدار چاپی شامل دسته های آلی و معدنی است. مهمترین خواص بستر عبارتند از ثابت دی الکتریک ε R ، ضریب اتلاف (یا اتلاف دی الکتریک) Tan δ ، ضریب انبساط حرارتی CET و جذب رطوبت. ε R بر امپدانس مدار و سرعت انتقال سیگنال تأثیر می گذارد. برای مدارهای با فرکانس بالا ، تلورانس نفوذپذیری اولین و مهمترین فاکتور است که باید در نظر گرفته شود و بستر با تحمل نفوذپذیری پایین باید انتخاب شود.

2. فرایند طراحی PCB

از آنجا که نرم افزار Protel99 SE با پروتل 98 و سایر نرم افزارها متفاوت است ، روند طراحی PCB توسط نرم افزار Protel99 SE به طور خلاصه مورد بحث قرار می گیرد.

① از آنجا که Protel99 SE مدیریت حالت پایگاه داده PROJECT را تصویب می کند ، که در Windows 99 ضمنی است ، بنابراین ابتدا باید یک فایل پایگاه داده برای مدیریت نمودار شماتیک مدار و طرح PCB طراحی شده تنظیم کنیم.

② طراحی نمودار شماتیک. برای تحقق اتصال به شبکه ، همه اجزای مورد استفاده باید قبل از طراحی اصلی در کتابخانه جزء وجود داشته باشد. در غیر این صورت ، اجزای مورد نیاز باید در SCHLIB ساخته شده و در فایل کتابخانه ذخیره شوند. سپس ، شما به سادگی اجزای مورد نیاز را از کتابخانه جزء فراخوانی کرده و آنها را مطابق نمودار مدار طراحی شده متصل می کنید.

③ پس از اتمام طرح شماتیک ، می توان یک جدول شبکه برای استفاده در طراحی PCB تشکیل داد.

طراحی PCB. A. تعیین شکل و اندازه CB. شکل و اندازه PCB با توجه به موقعیت PCB در محصول ، اندازه و شکل فضا و همکاری با سایر قطعات تعیین می شود. با استفاده از دستور PLACE TRACK در MECHANICAL LAYER شکل PCB را رسم کنید. ب- سوراخ های موقعیت ، چشم ها و نقاط مرجع را بر روی PCB مطابق الزامات SMT ایجاد کنید. ج- تولید قطعات. اگر نیاز به استفاده از اجزای خاصی دارید که در کتابخانه کامپوننت وجود ندارد ، باید قبل از طرح بندی کامپوننت ها را بسازید. روند ساخت قطعات در Protel99 SE نسبتاً ساده است. برای ورود به پنجره ساخت کامپوننت ، فرمان “MAKE LIBRARY” را در منوی “DESIGN” انتخاب کنید و سپس در منوی “TOOL” دستور “کامپوننت جدید” را برای طراحی اجزا انتخاب کنید. در این زمان ، فقط PAD مربوطه را در یک موقعیت خاص بکشید و آن را در PAD مورد نیاز (شامل شکل ، اندازه ، قطر داخلی و زاویه PAD و غیره ویرایش کنید و نام پین مربوطه PAD را علامت بزنید) TOP LAYER با دستور PLACE PAD و غیره با توجه به شکل و اندازه جزء واقعی. سپس با استفاده از دستور PLACE TRACK حداکثر نمای جزء را در TOP OVERLAYER ترسیم کنید ، نام یک جزء را انتخاب کرده و در کتابخانه کامپوننت ذخیره کنید. D. بعد از ساخت اجزاء ، طرح و سیم کشی باید انجام شود. این دو بخش در زیر به تفصیل مورد بحث قرار خواهد گرفت. E. پس از اتمام روش فوق ، بررسی کنید. از یک سو ، این شامل بازرسی اصل مدار است ، از سوی دیگر ، لازم است تطبیق و مونتاژ یکدیگر را بررسی کنید. اصل مدار را می توان به صورت دستی یا خودکار توسط شبکه بررسی کرد (شبکه ایجاد شده توسط نمودار شماتیک را می توان با شبکه ایجاد شده توسط PCB مقایسه کرد). F. پس از بررسی ، فایل را بایگانی و خروجی دهید. در Protel99 SE ، شما باید دستور EXPORT را در گزینه FILE اجرا کنید تا فایل را در مسیر مشخص شده و FILE ذخیره کنید (دستور واردات برای وارد کردن یک فایل به Protel99 SE است). توجه: در گزینه Protel99 SE “FILE” “SAVE COPY AS …” پس از اجرای فرمان ، نام فایل انتخابی در ویندوز 98 قابل مشاهده نیست ، بنابراین فایل در Resource Manager دیده نمی شود. این با “ذخیره AS …” در Protel 98 متفاوت است. دقیقاً یکسان عمل نمی کند

3. طرح قطعات

از آنجا که SMT به طور کلی از جوشکاری حرارتی کوره مادون قرمز برای جوشکاری اجزا استفاده می کند ، چیدمان اجزا بر کیفیت اتصالات لحیم کاری تأثیر می گذارد و سپس بر عملکرد محصولات تأثیر می گذارد. برای طراحی مدار چاپی مدار مدار rf ، سازگاری الکترومغناطیسی مستلزم این است که هر ماژول مدار تا آنجا که ممکن است تابش الکترومغناطیسی ایجاد نکند و دارای توانایی خاصی برای مقاومت در برابر تداخل الکترومغناطیسی باشد. بنابراین ، چیدمان اجزا نیز مستقیماً بر تداخل و قابلیت ضد تداخل خود مدار تأثیر می گذارد ، که این نیز مستقیماً با عملکرد مدار طراحی شده ارتباط دارد. بنابراین ، در طراحی مدار چاپی مدار چاپی RF ، علاوه بر چیدمان طراحی معمولی مدار چاپی ، باید نحوه کاهش تداخل بین قسمتهای مختلف مدار RF ، چگونگی کاهش تداخل خود مدار در مدارهای دیگر را نیز در نظر بگیریم. توانایی ضد تداخل خود مدار بر اساس تجربه ، تأثیر مدار rf نه تنها به شاخص عملکرد خود برد RF بستگی دارد ، بلکه تا حد زیادی به تعامل با برد پردازشگر CPU بستگی دارد. بنابراین ، در طراحی PCB ، چیدمان منطقی از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

اصل طرح کلی: اجزاء باید تا آنجا که ممکن است در یک جهت قرار گیرند و پدیده بد جوشکاری را می توان با انتخاب جهت ورود PCB به سیستم ذوب قلع کاهش داد یا حتی از آن جلوگیری کرد. طبق تجربه ، فاصله بین اجزاء باید حداقل 0.5 میلی متر باشد تا الزامات اجزای ذوب قلع را برآورده کند. اگر فضای برد برد مدار چاپی اجازه می دهد ، فاصله بین اجزاء باید تا حد ممکن گسترده باشد. برای پانل های دوتایی ، یک طرف باید برای اجزای SMD و SMC طراحی شود ، و طرف دیگر آن اجزای مجزا است.

توجه در طرح:

* ابتدا موقعیت اجزای رابط روی PCB را با سایر بردها یا سیستم های PCB تعیین کنید و به هماهنگی اجزای رابط (مانند جهت گیری اجزا و غیره) توجه کنید.

* به دلیل حجم کم محصولات دستی ، اجزاء به صورت فشرده چیده شده اند ، بنابراین برای اجزای بزرگتر ، اولویت باید با تعیین محل مناسب و در نظر گرفتن مشکل هماهنگی بین یکدیگر در نظر گرفته شود.

* تجزیه و تحلیل دقیق ساختار مدار ، پردازش بلوک مدار (مانند مدار تقویت کننده فرکانس بالا ، مخلوط کردن مدار و مدار تخریب ، و غیره) ، تا آنجا که ممکن است سیگنال جریان سنگین و سیگنال جریان ضعیف ، مدار سیگنال دیجیتال و سیگنال آنالوگ جدا شود. مدار ، تکمیل عملکرد مشابه مدار باید در یک محدوده خاص مرتب شود ، در نتیجه منطقه حلقه سیگنال را کاهش می دهد. با توجه به قابلیت ضد تداخل مدار ، شبکه فیلترینگ هر قسمت از مدار باید در همان نزدیکی متصل شود ، به طوری که نه تنها می توان تابش را کاهش داد ، بلکه احتمال تداخل نیز کاهش یافته است.

* مدارهای سلولی را با توجه به حساسیت آنها نسبت به سازگاری الکترومغناطیسی در حال استفاده گروه بندی کنید. اجزای مدار که در برابر تداخل آسیب پذیر هستند نیز باید از منابع تداخل اجتناب کنند (مانند تداخل CPU در برد پردازش داده).

4 سیم کشی

پس از قرار دادن اجزاء ، سیم کشی می تواند آغاز شود. اصل اساسی سیم کشی این است: تحت شرایط تراکم مونتاژ ، طراحی سیم کشی با چگالی کم باید تا آنجا که ممکن است انتخاب شود و سیم کشی سیگنال باید تا حد ممکن ضخیم و نازک باشد ، که برای مطابقت امپدانس مناسب است.

برای مدار rf ، طراحی غیر منطقی جهت خطوط سیگنال ، عرض و فاصله خطوط ممکن است باعث تداخل بین خطوط انتقال سیگنال سیگنال شود. علاوه بر این ، منبع تغذیه سیستم نیز تداخل نویز دارد ، بنابراین در طراحی مدار RF مدار چاپی باید به طور جامع ، سیم کشی منطقی در نظر گرفته شود.

هنگام سیم کشی ، تمام سیم کشی ها باید دور از مرز برد برد مدار چاپی (حدود 2 میلی متر) باشد ، تا در طول تولید برد مدار چاپی باعث خرابی سیم مخفی نشود یا خطر پنهان آن وجود نداشته باشد. خط برق باید تا حد امکان گسترده باشد تا مقاومت حلقه را کاهش دهد. در عین حال ، جهت خط برق و خط زمین باید با جهت انتقال داده ها سازگار باشد تا توانایی ضد تداخل را بهبود بخشد. خطوط سیگنال باید تا حد امکان کوتاه باشد و تا آنجا که ممکن است تعداد سوراخ ها کاهش یابد. هرچه اتصال بین اجزاء کوتاهتر باشد ، بهتر است توزیع پارامترها و تداخل الکترومغناطیسی بین یکدیگر کاهش یابد. برای خطوط سیگنال ناسازگار باید دور از یکدیگر ، و سعی کنید برای جلوگیری از خطوط موازی ، و در دو طرف مثبت از خطوط سیگنال عمودی متقابل. سیم کشی که به آدرس گوشه احتیاج دارد باید 135 درجه زاویه داشته باشد ، از چرخاندن زاویه های راست خودداری کنید.

خطی که مستقیماً با پد وصل می شود نباید بیش از حد گسترده باشد و خط تا آنجا که ممکن است از اجزای قطع شده دور باشد تا از اتصال کوتاه جلوگیری شود. سوراخ ها نباید روی اجزا کشیده شوند و تا آنجا که ممکن است از اجزای قطع شده فاصله داشته باشند تا از جوشکاری مجازی ، جوشکاری مداوم ، اتصال کوتاه و سایر پدیده های در حال تولید جلوگیری شود.

در طراحی مدار چاپی مدار مدار rf ، سیم کشی صحیح خط برق و سیم زمین از اهمیت ویژه ای برخوردار است و طراحی منطقی مهمترین وسیله برای غلبه بر تداخل الکترومغناطیسی است. بسیاری از منابع تداخل روی PCB توسط منبع تغذیه و سیم زمین ایجاد می شود که در بین آنها سیم زمین بیشترین تداخل صدا را ایجاد می کند.

دلیل اصلی اینکه سیم زمین به راحتی باعث ایجاد تداخل الکترومغناطیسی می شود امپدانس سیم زمین است. هنگامی که جریانی از زمین عبور می کند ، ولتاژ روی زمین ایجاد می شود و در نتیجه جریان حلقه زمین ایجاد می شود و تداخل حلقه زمین را تشکیل می دهد. هنگامی که مدارهای متعدد یک قطعه واحد سیم زمین را به اشتراک می گذارند ، اتصال امپدانس مشترک رخ می دهد ، که منجر به نویز زمین می شود. بنابراین ، هنگام سیم کشی سیم زمین مدار مدار RF ، موارد زیر را انجام دهید:

* اول از همه ، مدار به بلوک ها تقسیم می شود ، مدار rf را می توان اساساً به تقویت فرکانس بالا ، مخلوط کردن ، تغییر شکل ، ارتعاش محلی و سایر قسمت ها تقسیم کرد تا یک نقطه مرجع بالقوه مشترک برای هر مدار اتصال مدار ماژول فراهم آورد ، به طوری که سیگنال می تواند بین ماژول های مدار مختلف منتقل شود. سپس در نقطه ای که مدار مدار RF به زمین متصل است ، خلاصه می شود ، یعنی در زمین اصلی خلاصه می شود. از آنجا که تنها یک نقطه مرجع وجود دارد ، هیچ جفت امپدانس مشترک و بنابراین هیچ مشکلی در تداخل متقابل وجود ندارد.

* ناحیه دیجیتال و ناحیه آنالوگ تا آنجا که ممکن است سیم سیم زمین ، و زمین دیجیتال و زمین آنالوگ جدا شود ، در نهایت به زمین منبع تغذیه متصل می شود.

* سیم زمینی در هر قسمت از مدار نیز باید به اصل زمین تک نقطه ای توجه داشته باشد ، ناحیه حلقه سیگنال را به حداقل برساند و آدرس مدار فیلتر مربوطه در نزدیکی آن را به حداقل برساند.

* اگر فضا اجازه می دهد ، بهتر است هر ماژول را با سیم زمین جدا کنید تا از اثر اتصال سیگنال بین یکدیگر جلوگیری شود.

5. نتیجه

کلید طراحی RB PCB در چگونگی کاهش توانایی تابش و چگونگی بهبود توانایی ضد تداخل نهفته است. طرح بندی و سیم کشی مناسب ضمانت طراحی PCB RF است. روش توصیف شده در این مقاله برای بهبود قابلیت اطمینان طراحی مدار مدار RF ، حل مشکل تداخل الکترومغناطیسی و دستیابی به هدف سازگاری الکترومغناطیسی مفید است.