עם התפתחות טכנולוגיית התקשורת, רדיו כף יד לוח מעגלים בתדר גבוה הטכנולוגיה נפוצה יותר ויותר, כגון: ביפר אלחוטי, טלפון נייד, מחשב כף יד אלחוטי וכו ‘, ביצועי מעגל תדרי הרדיו משפיעים ישירות על איכות המוצר כולו. אחד המאפיינים הגדולים ביותר של מוצרים כף יד אלה הוא מזעור, וזאת פירושה שצפיפות הרכיבים גבוהה מאוד, מה שגורם לרכיבים (כולל SMD, SMC, שבב חשוף וכו ‘) להפריע אחד לשני מאוד בולט. אם אות ההפרעה האלקטרומגנטית אינה מטופלת כראוי, ייתכן שמערכת המעגלים כולה לא תפעל כראוי. לכן, כיצד למנוע ולדכא הפרעות אלקטרומגנטיות ולשפר את התאימות האלקטרומגנטית הפך לנושא חשוב מאוד בעיצוב מעגל ה- RF של מעגלים RF. אותו מעגל, מבנה עיצוב PCB שונה, מדד הביצועים שלו ישתנה מאוד. מאמר זה דן כיצד למקסם את ביצועי המעגל להשגת דרישות תאימות אלקטרומגנטית בעת שימוש בתוכנת Protel99 SE לעיצוב PCB של מעגלים RF.

1. בחירת צלחת

המצע של הלוח המודפס כולל קטגוריות אורגניות ואי -אורגניות. המאפיינים החשובים ביותר של המצע הם קבוע דיאלקטרי ε R, גורם פיזור (או אובדן דיאלקטרי) טאן δ, מקדם התרחבות תרמית CET וספיגת לחות. ε R משפיע על עכבת המעגל ועל קצב העברת האות. עבור מעגלים בתדירות גבוהה, סובלנות ההיתר היא הגורם הראשון והקריטי יותר שיש לקחת בחשבון, ויש לבחור את המצע בעל סובלנות לתפוקה נמוכה.

2. תהליך עיצוב PCB

מכיוון שתוכנת Protel99 SE שונה מ- Protel 98 ותוכנות אחרות, נדון בקצרה בתהליך עיצוב PCB על ידי תוכנת Protel99 SE.

① מכיוון ש- Protel99 SE מאמצת את ניהול מצב מסד הנתונים של PROJECT, המשתמע מ- Windows 99, לכן ראשית עלינו להקים קובץ מסד נתונים לניהול התרשים הסכימטי של המעגלים ופריסת ה- PCB שתוכננה.

עיצוב תרשים סכמטי. על מנת לממש את חיבור הרשת, כל הרכיבים המשמשים חייבים להתקיים בספריית הרכיבים לפני העיצוב העקרוני; אחרת, הרכיבים הנדרשים צריכים להיעשות ב- SCHLIB ולאחסן אותם בקובץ הספרייה. לאחר מכן, אתה פשוט מתקשר לרכיבים הנדרשים מספריית הרכיבים ומחבר אותם בהתאם לתרשים המעגלים המעוצב.

Is לאחר השלמת התכנון הסכימטי ניתן ליצור טבלת רשת לשימוש בעיצוב PCB.

Design עיצוב PCB. A. קביעת צורה וגודל CB. הצורה והגודל של ה- PCB נקבעים בהתאם למיקום ה- PCB במוצר, גודל וצורת החלל ושיתוף הפעולה עם חלקים אחרים. צייר את צורת הלוח באמצעות הפקודה PLACE TRACK על שכבת מכאנית. ב. עשו חורים, עיניים ונקודות התייחסות על לוח PCB בהתאם לדרישות SMT. ג ייצור רכיבים. אם אתה צריך להשתמש בכמה רכיבים מיוחדים שאינם קיימים בספריית הרכיבים, עליך ליצור רכיבים לפני הפריסה. תהליך ייצור הרכיבים ב- Protel99 SE הוא פשוט יחסית. בחר את הפקודה “MAKE LIBRARY” בתפריט “DESIGN” כדי להיכנס לחלון יצירת הרכיבים ולאחר מכן בחר את הפקודה “NEW COMPONENT” בתפריט “TOOL” לרכיבי DESIGN. בשלב זה, פשוט צייר את ה- PAD המתאים במיקום מסוים וערוך אותו ל- PAD הנדרש (כולל הצורה, הגודל, הקוטר הפנימי וזווית ה- PAD וכו ‘, וסמן את שם הסיכה המתאים של ה- PAD) ב שכבה עליונה עם הפקודה של PLACE PAD וכן הלאה בהתאם לצורתו ולגודל הרכיב בפועל. לאחר מכן השתמש בפקודה PLACE TRACK כדי לצייר את המראה המרבי של הרכיב ב- TOP OVERLAYER, בחר שם רכיב ושמור אותו בספריית הרכיבים. ד לאחר ייצור הרכיבים, תבוצע פריסה וחיווט. שני חלקים אלה יידונו בהרחבה להלן. E. בדוק לאחר השלמת ההליך לעיל. מצד אחד, זה כולל בדיקה של עקרון המעגל, מצד שני, יש לבדוק את ההתאמה וההרכבה אחד של השני. ניתן לבדוק את עקרון המעגל באופן ידני או אוטומטי על ידי רשת (ניתן להשוות את הרשת הנוצרת באמצעות תרשים סכמטי לרשת שנוצרה על ידי PCB). F. לאחר בדיקה, העבר לארכיון והוצא את הקובץ. ב- Protel99 SE, עליך להפעיל את הפקודה EXPORT באפשרות FILE כדי לשמור את הקובץ בנתיב שצוין ו- FILE (הפקודה IMPORT היא לייבא קובץ ל- Protel99 SE). הערה: באפשרות “קובץ” Protel99 SE “שמור העתק כמו …” לאחר ביצוע הפקודה, שם הקובץ שנבחר אינו גלוי ב- Windows 98, כך שלא ניתן לראות את הקובץ במנהל משאבים. זה שונה מ”שמור כמו … “בפרוטל 98. זה לא מתפקד בדיוק אותו דבר.

3. פריסת רכיבים

מכיוון ש- SMT משתמש בדרך כלל בריתוך זרימת חום בתנור אינפרא אדום לריתוך רכיבים, פריסת הרכיבים משפיעה על איכות מפרקי הלחמות ולאחר מכן משפיעה על תשואת המוצרים. לעיצוב PCB של מעגל rf, תאימות אלקטרומגנטית דורשת שכל מודול מעגל לא ייצר קרינה אלקטרומגנטית ככל האפשר, ויש לו יכולת מסוימת להתנגד להפרעות אלקטרומגנטיות. לכן, פריסת הרכיבים משפיעה גם ישירות על ההפרעה ויכולת ההפרעה של המעגל עצמו, שגם הוא קשור ישירות לביצועי המעגל המתוכנן. לכן, בעיצוב של מעגל RF PCB, בנוסף לפריסה של עיצוב PCB רגיל, עלינו לשקול גם כיצד להפחית את ההפרעה בין חלקים שונים של מעגל ה- RF, כיצד להפחית את הפרעות המעגל עצמו למעגלים אחרים ו יכולת ההפרעה של המעגל עצמו. על פי הניסיון, ההשפעה של מעגל rf תלויה לא רק במדד הביצועים של מעגל ה- RF עצמו, אלא גם באינטראקציה עם לוח עיבוד המעבד במידה רבה. לכן, בעיצוב PCB, הפריסה הסבירה חשובה במיוחד.

עקרון פריסה כללי: רכיבים צריכים להיות מסודרים באותו כיוון עד כמה שניתן, וניתן לצמצם או אפילו להימנע מתופעת הריתוך הרע על ידי בחירת הכיוון של כניסת PCB למערכת ההיתוך של הפח; על פי הניסיון, המרווח בין רכיבים צריך להיות לפחות 0.5 מ”מ כדי לעמוד בדרישות של רכיבים הממיסים פח. אם שטח הלוח PCB מאפשר, המרווח בין הרכיבים צריך להיות רחב ככל האפשר. עבור לוחות כפולים, צד אחד צריך להיות מיועד לרכיבי SMD ו- SMC, והצד השני הוא רכיבים נפרדים.

הערה בפריסה:

* תחילה יש לקבוע את מיקומם של רכיבי הממשק על הלוח עם לוחות PCB אחרים או מערכות, ולשים לב לתיאום רכיבי הממשק (כגון כיוון הרכיבים וכו ‘).

* בשל היקף המועט של מוצרי כף יד, הרכיבים מסודרים בצורה קומפקטית, כך שלרכיבים גדולים יותר, יש לתת עדיפות לקביעת המיקום המתאים, ולשקול את בעיית התיאום ביניהם.

* מבנה מעגל ניתוח מדוקדק, עיבוד בלוק המעגלים (כגון מעגל מגבר בתדר גבוה, מעגל ערבוב ומעגל הדמודציה וכו ‘), עד כמה שניתן להפריד בין אות זרם כבד לאות זרם חלש, מעגל אות דיגיטלי נפרד ואות אנלוגי. מעגל, יש לסדר את אותה פונקציה של המעגל בטווח מסוים, ובכך להקטין את שטח לולאת האות; רשת הסינון של כל חלק במעגל חייבת להיות מחוברת בקרבת מקום, כך שלא רק ניתן להקטין את הקרינה, אלא גם להפחית את ההסתברות להפרעה, בהתאם ליכולת ההפרעה של המעגל.

* מקבץ מעגלי תאים בהתאם לרגישותם לתאימות אלקטרומגנטית בשימוש. רכיבי המעגל הפגיעים להפרעות צריכים להימנע גם ממקורות הפרעות (כגון הפרעה מהמעבד בלוח עיבוד הנתונים).

4. חיווט

לאחר פריסת הרכיבים, ניתן להתחיל בחיווט. העיקרון הבסיסי של החיווט הוא: בתנאי צפיפות ההרכבה, יש לבחור עיצוב חיווט בצפיפות נמוכה ככל האפשר, וחיווט האות צריך להיות עבה ודק ככל האפשר, מה שתורם להתאמת עכבה.

עבור מעגל RF, העיצוב הבלתי סביר של כיוון קו האות, הרוחב ומרווח הקווים עשוי לגרום להפרעה בין קווי שידור אותות האות; בנוסף, אספקת החשמל של המערכת עצמה קיימת גם הפרעות רעש, ולכן בעיצוב של מעגל ה- PCB יש לשקול חיווט מקיף, סביר.

בעת חיווט, כל החיווט צריך להיות רחוק מהגבול של לוח ה- PCB (כ -2 מ”מ), כדי לא לגרום או לסכן את הסכנה של שבירת חוט במהלך ייצור לוח ה- PCB. קו החשמל צריך להיות רחב ככל האפשר כדי להפחית את ההתנגדות של הלולאה. יחד עם זאת, כיוון קו החשמל וקו הקרקע צריך להיות עקבי עם כיוון העברת הנתונים כדי לשפר את יכולת ההפרעה. קווי האות צריכים להיות קצרים ככל האפשר ולהקטין את מספר החורים עד כמה שניתן. ככל שהחיבור בין רכיבים קצר יותר כך ייטב להפחתת התפלגות הפרמטרים וההפרעות האלקטרומגנטיות ביניהם; שכן קווי איתות לא תואמים צריכים להיות רחוקים זה מזה, ולנסות להימנע מקווים מקבילים, ובשני הצדדים החיוביים של היישום של קווי אותות אנכיים הדדיים; חיווט הזקוק לכתובת פינתית צריך להיות בזווית של 135 °, בהתאם להימנע מזווית ישרה.

הקו המחובר ישירות עם הרפידה לא צריך להיות רחב מדי, והקו צריך להיות רחוק מהרכיבים המנותקים עד כמה שניתן כדי למנוע קצר; אסור לצייר חורים על רכיבים וצריכים להיות רחוקים מרכיבים מנותקים ככל האפשר כדי להימנע מריתוך וירטואלי, ריתוך רציף, קצר חשמלי ותופעות אחרות בייצור.

בעיצוב PCB של מעגל RF, החיווט הנכון של קו החשמל וחוט הארקה חשוב במיוחד, ותכנון סביר הוא האמצעי החשוב ביותר להתגבר על הפרעות אלקטרומגנטיות. לא מעט מקורות הפרעות ב- PCB נוצרים על ידי אספקת חשמל וחוט הארקה, ביניהם חוט הקרקע גורם להפרעות הרעש הגדולות ביותר.

הסיבה העיקרית מדוע קל לגרום לחוט הארקה להפרעה אלקטרומגנטית היא עכבה של חוט הארקה. כאשר זרם זורם דרך הקרקע, ייווצר מתח על הקרקע, וכתוצאה מכך זרם הלולאה הקרקע, יוצר את הפרעת הלולאה של הקרקע. כאשר מספר מעגלים חולקים פיסת חוט אחת, נוצר צימוד עכבה נפוץ, וכתוצאה מכך מה שמכונה רעש קרקע. לכן, בעת חיווט חוט הקרקע של הלוח המעגל ה- RF, בצע:

* קודם כל, המעגל מחולק לבלוקים, ניתן לחלק את מעגל ה- rf בעצם להגברה בתדירות גבוהה, ערבוב, הדמולציה, רטט מקומי וחלקים אחרים, כדי לספק נקודת ייחוס פוטנציאלית משותפת לכל הארקה של מעגל מודול מעגל, כך שה ניתן להעביר אות בין מודולי מעגל שונים. לאחר מכן הוא מסוכם בנקודה שבה מעגל ה- PCB של מעגל ה- RF מחובר לאדמה, כלומר מסוכם בקרקע הראשית. מכיוון שישנה רק נקודת התייחסות אחת, אין צימוד עכבה משותף ולכן אין בעיית הפרעות הדדיות.

* אזור דיגיטלי ואזור אנלוגי ככל האפשר בידוד תיל הקרקע, וקרקע דיגיטלית ואדמה אנלוגי להפרדה, מחוברים לבסוף לקרקע אספקת החשמל.

* חוט הארקה בכל חלק במעגל צריך לשים לב גם לעקרון ההארקה של נקודה אחת, למזער את שטח לולאת האות ואת כתובת מעגל המסנן המתאים בקרבת מקום.

* אם החלל מאפשר זאת, עדיף לבודד כל מודול בעזרת חוט קרקע כדי למנוע אפקט של צימוד אותות זה לזה.

5. סיכום

המפתח בעיצוב RF PCB טמון כיצד להפחית את יכולת הקרינה וכיצד לשפר את יכולת ההפרעה. פריסה וחיווט סבירים הם הערובה לתכנון PCB RF. השיטה המתוארת במאמר זה עוזרת לשפר את האמינות של תכנון מעגלים של מעגלים RF, לפתור את בעיית ההפרעה האלקטרומגנטית ולהשיג את המטרה של תאימות אלקטרומגנטית.