Con lo sviluppo della tecnologia di comunicazione, radio portatile circuito ad alta frequenza la tecnologia è sempre più diffusa, come: cercapersone wireless, telefono cellulare, PDA wireless, ecc., Le prestazioni del circuito a radiofrequenza influenzano direttamente la qualità dell’intero prodotto. Una delle maggiori caratteristiche di questi prodotti portatili è la miniaturizzazione e la miniaturizzazione significa che la densità dei componenti è molto elevata, il che rende i componenti (inclusi SMD, SMC, chip nudo, ecc.) Interferiscono tra loro in modo molto evidente. Se il segnale di interferenza elettromagnetica non viene gestito correttamente, l’intero sistema del circuito potrebbe non funzionare correttamente. Pertanto, come prevenire e sopprimere le interferenze elettromagnetiche e migliorare la compatibilità elettromagnetica è diventato un argomento molto importante nella progettazione di circuiti stampati RF. Lo stesso circuito, la diversa struttura di progettazione del PCB, il suo indice di prestazione sarà molto diverso. Questo documento illustra come massimizzare le prestazioni del circuito per raggiungere i requisiti di compatibilità elettromagnetica quando si utilizza il software Protel99 SE per progettare circuiti stampati rf di prodotti palmari.

1. Selezione del piatto

Il substrato del circuito stampato comprende categorie organiche e inorganiche. Le proprietà più importanti del substrato sono la costante dielettrica ε R, il fattore di dissipazione (o perdita dielettrica) Tan , il coefficiente di espansione termica CET e l’assorbimento di umidità. R influisce sull’impedenza del circuito e sulla velocità di trasmissione del segnale. Per i circuiti ad alta frequenza, la tolleranza di permittività è il primo e più critico fattore da considerare e dovrebbe essere selezionato il substrato con tolleranza di permittività bassa.

2. Processo di progettazione PCB

Poiché il software Protel99 SE è diverso da Protel 98 e da altri software, viene brevemente discusso il processo di progettazione PCB da parte del software Protel99 SE.

① Poiché Protel99 SE adotta la gestione della modalità database PROJECT, che è implicita in Windows 99, quindi dovremmo prima impostare un file di database per gestire lo schema circuitale e il layout del PCB progettato.

Progettazione del diagramma schematico. Per realizzare la connessione di rete, tutti i componenti utilizzati devono esistere nella libreria dei componenti prima della progettazione principale; in caso contrario, i componenti richiesti devono essere realizzati in SCHLIB e archiviati nel file di libreria. Quindi, è sufficiente chiamare i componenti richiesti dalla libreria dei componenti e collegarli secondo lo schema elettrico progettato.

③ Dopo aver completato la progettazione schematica, è possibile formare una tabella di rete da utilizzare nella progettazione PCB.

Progettazione PCB. A. Determinazione della forma e delle dimensioni del CB. La forma e la dimensione del PCB sono determinate in base alla posizione del PCB nel prodotto, la dimensione e la forma dello spazio e la cooperazione con altre parti. Disegna la forma del PCB usando il comando PLACE TRACK su MECHANICAL LAYER. B. Realizzare fori di posizionamento, occhielli e punti di riferimento sul PCB secondo i requisiti SMT. C. Produzione di componenti. Se è necessario utilizzare alcuni componenti speciali che non esistono nella libreria dei componenti, è necessario creare i componenti prima del layout. Il processo di creazione dei componenti in Protel99 SE è relativamente semplice. Selezionare il comando “CREA LIBRERIA” nel menù “PROGETTAZIONE” per entrare nella finestra di creazione COMPONENTI, quindi selezionare il comando “NUOVO COMPONENTE” nel menù “STRUMENTO” per PROGETTARE i componenti. A questo punto, basta disegnare il PAD corrispondente in una certa posizione e modificarlo nel PAD richiesto (compresi la forma, le dimensioni, il diametro interno e l’angolo del PAD, ecc., e contrassegnare il nome del pin corrispondente del PAD) al STRATO SUPERIORE con il comando PLACE PAD e così via in base alla forma e dimensione del componente reale. Quindi utilizzare il comando PLACE TRACK per disegnare l’aspetto massimo del componente nel TOP OVERLAYER, selezionare un nome di componente e memorizzarlo nella libreria dei componenti. D. Dopo che i componenti sono stati realizzati, devono essere eseguiti il ​​layout e il cablaggio. Queste due parti saranno discusse in dettaglio di seguito. E. Controllare dopo aver completato la procedura di cui sopra. Da un lato, ciò include l’ispezione del principio del circuito, dall’altro è necessario verificare l’accoppiamento e l’assemblaggio l’uno dell’altro. Il principio del circuito può essere verificato manualmente o automaticamente dalla rete (la rete formata dal diagramma schematico può essere confrontata con la rete formata dal PCB). F. Dopo aver controllato, archiviare ed emettere il file. In Protel99 SE, è necessario eseguire il comando ESPORTA nell’opzione FILE per salvare il FILE nel percorso e nel FILE specificati (il comando IMPORTA serve per IMPORTARE un FILE in Protel99 SE). Nota: nell’opzione “FILE” di Protel99 SE “SALVA COPIA CON NOME…” Dopo l’esecuzione del comando, il nome del file selezionato non è visibile in Windows 98, quindi il file non può essere visualizzato in Resource Manager. Questo è diverso da “SALVA CON NOME…” in Protel 98. Non funziona esattamente allo stesso modo.

3. Disposizione dei componenti

Poiché SMT utilizza generalmente la saldatura a flusso di calore del forno a infrarossi per saldare i componenti, la disposizione dei componenti influisce sulla qualità dei giunti di saldatura e quindi sulla resa dei prodotti. Per la progettazione PCB del circuito rf, la compatibilità elettromagnetica richiede che ciascun modulo del circuito non generi radiazioni elettromagnetiche il più possibile e abbia una certa capacità di resistere alle interferenze elettromagnetiche. Pertanto, la disposizione dei componenti influisce direttamente anche sull’interferenza e sulla capacità anti-interferenza del circuito stesso, che è anche direttamente correlata alle prestazioni del circuito progettato. Pertanto, nella progettazione del circuito RF PCB, oltre al layout della normale progettazione PCB, dovremmo anche considerare come ridurre l’interferenza tra le varie parti del circuito RF, come ridurre l’interferenza del circuito stesso ad altri circuiti e la capacità anti-interferenza del circuito stesso. Secondo l’esperienza, l’effetto del circuito rf dipende non solo dall’indice di prestazione del circuito RF stesso, ma anche dall’interazione con la scheda di elaborazione della CPU in larga misura. Pertanto, nella progettazione di PCB, un layout ragionevole è particolarmente importante.

Principio generale del layout: i componenti devono essere disposti il ​​più possibile nella stessa direzione e il fenomeno della cattiva saldatura può essere ridotto o addirittura evitato selezionando la direzione del PCB che entra nel sistema di stagno fuso; Secondo l’esperienza, lo spazio tra i componenti dovrebbe essere di almeno 0.5 mm per soddisfare i requisiti dei componenti a fusione di stagno. Se lo spazio della scheda PCB lo consente, lo spazio tra i componenti dovrebbe essere il più ampio possibile. Per i pannelli doppi, un lato deve essere progettato per componenti SMD e SMC e l’altro lato è costituito da componenti discreti.

Nota nel layout:

* Determinare innanzitutto la posizione dei componenti dell’interfaccia sul PCB con altre schede o sistemi PCB e prestare attenzione al coordinamento dei componenti dell’interfaccia (come l’orientamento dei componenti, ecc.).

* A causa del piccolo volume dei prodotti portatili, i componenti sono disposti in modo compatto, quindi per i componenti più grandi, è necessario dare la priorità alla determinazione della posizione appropriata e considerare il problema del coordinamento tra loro.

* struttura del circuito di analisi attenta, elaborazione del blocco del circuito (come circuito amplificatore ad alta frequenza, circuito di miscelazione e circuito di demodulazione, ecc.), Per quanto possibile separare il segnale di corrente forte e il segnale di corrente debole, circuito di segnale digitale separato e segnale analogico circuito, completare la stessa funzione del circuito dovrebbe essere disposto in un certo intervallo, riducendo così l’area del circuito del segnale; La rete di filtraggio di ogni parte del circuito deve essere collegata nelle vicinanze, in modo da ridurre non solo la radiazione, ma anche la probabilità di interferenza, in funzione della capacità anti-interferenza del circuito.

* Raggruppare i circuiti delle celle in base alla loro sensibilità alla compatibilità elettromagnetica in uso. I componenti del circuito che sono vulnerabili alle interferenze dovrebbero anche evitare fonti di interferenza (come l’interferenza della CPU sulla scheda di elaborazione dati).

4. Cablaggio

Dopo che i componenti sono stati disposti, il cablaggio può iniziare. Il principio di base del cablaggio è: in condizioni di densità di assemblaggio, il design del cablaggio a bassa densità dovrebbe essere selezionato il più possibile e il cablaggio del segnale dovrebbe essere il più spesso e sottile possibile, il che favorisce l’adattamento dell’impedenza.

Per il circuito rf, il design irragionevole della direzione della linea del segnale, della larghezza e dell’interlinea può causare l’interferenza tra le linee di trasmissione del segnale del segnale; Inoltre, l’alimentatore del sistema stesso esiste anche un’interferenza di rumore, quindi nella progettazione del circuito RF il PCB deve essere considerato in modo completo, un cablaggio ragionevole.

Durante il cablaggio, tutto il cablaggio deve essere lontano dal bordo della scheda PCB (circa 2 mm), in modo da non causare o avere il pericolo nascosto di rottura del filo durante la produzione della scheda PCB. La linea di alimentazione dovrebbe essere il più ampia possibile per ridurre la resistenza del circuito. Allo stesso tempo, la direzione della linea elettrica e della linea di terra dovrebbe essere coerente con la direzione della trasmissione dei dati per migliorare la capacità anti-interferenza. Le linee di segnale dovrebbero essere le più corte possibili e il numero di fori dovrebbe essere ridotto il più possibile. Più breve è il collegamento tra i componenti, meglio è ridurre la distribuzione dei parametri e le interferenze elettromagnetiche tra loro; Per le linee di segnale incompatibili dovrebbero essere lontane l’una dall’altra, e cercare di evitare linee parallele, e nei due lati positivi dell’applicazione di linee di segnale verticali reciproche; Il cablaggio che richiede l’indirizzo dell’angolo dovrebbe essere un angolo di 135 ° come appropriato, evitare di girare ad angolo retto.

La linea collegata direttamente al pad non dovrebbe essere troppo ampia e la linea dovrebbe essere il più lontana possibile dai componenti scollegati per evitare cortocircuiti; I fori non dovrebbero essere disegnati sui componenti e dovrebbero essere il più lontano possibile dai componenti scollegati per evitare saldature virtuali, saldature continue, cortocircuiti e altri fenomeni in produzione.

Nella progettazione PCB del circuito rf, il cablaggio corretto della linea di alimentazione e del filo di terra è particolarmente importante e un design ragionevole è il mezzo più importante per superare le interferenze elettromagnetiche. Molte fonti di interferenza sul PCB sono generate dall’alimentazione e dal filo di terra, tra cui il filo di terra causa la maggior parte delle interferenze.

Il motivo principale per cui il filo di terra è facile da causare interferenze elettromagnetiche è l’impedenza del filo di terra. Quando una corrente scorre attraverso il terreno, verrà generata una tensione sul terreno, risultante nella corrente del circuito di terra, che forma l’interferenza del circuito di terra. Quando più circuiti condividono un singolo pezzo di filo di terra, si verifica un accoppiamento di impedenza comune, con conseguente cosiddetto rumore di terra. Pertanto, durante il cablaggio del filo di terra del PCB del circuito RF, eseguire le seguenti operazioni:

* Prima di tutto, il circuito è diviso in blocchi, il circuito rf può essere sostanzialmente diviso in amplificazione ad alta frequenza, miscelazione, demodulazione, vibrazione locale e altre parti, per fornire un punto di riferimento potenziale comune per ogni messa a terra del circuito del modulo del circuito, in modo che il segnale può essere trasmesso tra diversi moduli del circuito. Viene quindi riassunto nel punto in cui il PCB del circuito RF è collegato a terra, ovvero riassunto alla terra principale. Poiché esiste un solo punto di riferimento, non esiste un accoppiamento di impedenza comune e quindi nessun problema di interferenza reciproca.

* Area digitale e area analogica per quanto possibile isolamento del filo di terra e terra digitale e terra analogica da separare, infine collegate alla terra dell’alimentazione.

* Il filo di terra in ogni parte del circuito dovrebbe anche prestare attenzione al principio di messa a terra a punto singolo, ridurre al minimo l’area del circuito di segnale e l’indirizzo del circuito di filtro corrispondente nelle vicinanze.

* Se lo spazio lo consente, è meglio isolare ogni modulo con filo di terra per evitare l’effetto di accoppiamento del segnale tra loro.

5. Συμπέρασμα

La chiave della progettazione di PCB RF risiede nel modo in cui ridurre la capacità di radiazione e come migliorare la capacità anti-interferenza. Il layout e il cablaggio ragionevoli sono la garanzia della PROGETTAZIONE di PCB RF. Il metodo descritto in questo documento è utile per migliorare l’affidabilità della progettazione dei circuiti stampati RF, risolvere il problema delle interferenze elettromagnetiche e raggiungere lo scopo della compatibilità elettromagnetica.