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再来检视一块简单的数模混合RF PCB。

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发表于 2019-6-27 15:24 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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本帖最后由 funeng3688 于 2019-6-27 16:59 编辑 ; v# X' b' `& q; V7 ^
# w/ L5 O2 U% s  y! Q
看看细节方面有哪些处理不到位的。首先是板边同轴连接器,在以前的一个贴子里面(https://www.eda365.com/forum.php? ... hlight=%BC%EC%CA%D3),说过两个细节:( T1 e: i4 J& V3 s* z8 p$ b
1、板边同轴连接器焊盘下方的第2层地平面挖空。但这个前提是焊盘宽度远大于50欧微带线宽的情况下(比如5倍线宽,要求高的情况下大于2倍线宽也要处理),或者频率很高(比如5GHz以上),或者驻波指标要求很高(比如优于1.5)的情况下,才需要挖空。
( j6 H( ~/ x4 _. F; }3 S而这块板50欧线宽与焊盘宽度基本相同,就不需要挖空。$ Z6 T( e- L8 Q8 g: ^/ l2 O
最好的办法是先HFSS仿真看看:是否要挖空,以及挖空多大?
# p3 c7 b/ h  \6 \0 Y 0 J* B2 r* E. ~1 K. O; k/ T% A' J( R
2、同轴连接器的接地过孔,要靠近中心导体,以减小射频信号的回流路径面积。如右图所示。2 l9 k* l' g) @1 P

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 楼主| 发表于 2019-6-27 16:48 | 只看该作者
本帖最后由 funeng3688 于 2019-6-27 16:52 编辑
- }5 _+ f* B4 F5 W  c5 P6 ?+ u. k! k, D2 R( s- T  Q. P
9、射频器件外壳接地,不能开大钢网,要改为开很多小钢网。0 Q" t" w  X$ i
0 \& u" L  W+ L5 E* d  T! k; x
大钢网,可能会导致焊锡往低处流动,集中在某个位置,导致其它位置无焊锡,接地不可靠、散热也不好。1 @$ z1 {8 E4 G9 Y' B5 Z9 V
9 \, E' x6 k& p+ G- Q

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 楼主| 发表于 2019-6-28 08:38 | 只看该作者
本帖最后由 funeng3688 于 2019-6-28 13:23 编辑
; l  `' g/ L8 G$ ^+ P) h
% \. S) O  X/ d/ E9 o8 y一些耳熟能详的PCB的EMC设计规则,背起来头头是道,听起来耳朵生茧,但做起来言行不一:, r; f9 k+ x5 ^
" @. p/ H! B( x7 w+ w9 Y
比如前面提到的电源滤波:
  {8 L5 |4 p/ V+ n3 }3 ia、每个电源管脚上都要接至少一个滤波电容,滤波电容尽可能靠近电源管脚(这个不满足);% Y( i9 K: l; v' q+ b
b、芯片电源管脚与滤波电容之间的电源布线尽可能粗,越短越好(这个不满足);
; J0 C* n; ]+ |2 pc、滤波电容接地线尽可能粗(这个不满足),
越短越好(这一小条己经满足,值得表扬)
/ w$ o4 d: ~, N3 W: i2 ]1 g. Od、接地过孔离滤波电容接地焊盘尽可能近些,接地焊盘附近至少1个过孔(这一小条己经满足,值得表扬)。如果附近还有空间,要多打接地过孔(这个不满足);" i$ B) K( @4 n# z
e、电源布线先经过滤波电容,再到电源管脚(这一大条己经满足,值得表扬)。1 w9 J3 y/ g0 Z% _

5 C6 U# f5 c% b. f3 p. Y* l( i4 ~' }7 o! X, s& E; ?

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 楼主| 发表于 2019-6-27 16:18 | 只看该作者
本帖最后由 funeng3688 于 2019-6-27 17:03 编辑 " n( N3 Z! f# c( H

9 C6 G" b. t: M& L8、仍然是接地过孔太少,可能出现很多多单端接地铜皮。
2 P0 S( n1 m% b+ {3 a2 V& t; ^单端接地铜皮是一个良好的天线,或1/4波长谐振器(蓝色线的长度),能显著劣化整块PCB的谐振频点隔离度20-30dB。
+ y% P7 O; z- z5 k+ y$ A0 P数字噪声的谐波很容易达到这个谐振频点。- o5 j4 O6 `, D+ }8 S/ g

$ R5 H0 y+ o: d6 }5 _/ p) XPCB设计者要仔细检查PCB,每一层都要检查。不止这一个地方。
, `0 p# \$ t$ O/ H6 L1/4波长是指铜皮开路终端离电气距离最近的接地过孔的导波长度。如上图蓝色路径所示。/ b) A3 h6 R3 k- ?  v

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 楼主| 发表于 2019-6-27 15:29 | 只看该作者
3、射频器件接地焊盘的接地线太细。要改成右图所示那样子。
' ]" ?) @+ k- g还有,滤波电容的接地焊盘上,能多加一个接地过孔,就多加一个,只要有空间加。7 ~2 T! u% d' m  ]) M+ g( J" i
还有,滤波电容接到射频器件引脚的线(紫色线),要加粗。/ b# _8 @2 I* I3 M* `% D
这些都有利于降低电源的阻抗,提高滤波效果。
0 ]5 K  N8 R9 q8 {" {, Y

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 楼主| 发表于 2019-6-27 15:37 | 只看该作者
4、滤波电容用得太少了。主要都是0.1uF的贴片电容,没有用pF级电容。这种0.1uF电容自谐振频率太低,数字电源和射频电源滤波效果很差,所以指标就不会好。
  r% N& H+ `5 L" b; s ( C% z7 d# `6 R- r3 ?; o
贴片电容的自谐振电容,不仅与容量值有关,也与封装有关。
/ r' S$ D3 }# N6 @6 ^: t$ y/ b# R1 }8 H! C2 T* j# l! I
在布局时,pF级电容更靠近管脚。
, ]4 z, ?$ d; i8 A+ M" {, K' L  S$ }+ x8 N: V: F
uF级容值也偏少,低频滤波效果也不好。# b: P3 E0 g1 F% u& {

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 楼主| 发表于 2019-6-27 15:45 | 只看该作者
本帖最后由 funeng3688 于 2019-6-27 15:49 编辑
6 o4 |7 |, p! Z9 ~4 @# r  @9 O7 d& {6 e7 j
5、电源滤波电容要靠近芯片管脚,pF级电容最靠近。
4 X; O5 T4 {" X7 K$ c8 A
7 I( S3 O. N3 @) T7 J而这块PCB的滤波电容离得太远了,增加了引线电感,所以这会导致电源电容的自谐振频率变得更低,己经变成电感了,影响滤波效果。而且,一个滤波电容的接地焊盘,至少拉两根较粗的接地线,和两个接地过孔吧。并联接地,也能减小接地电感。1 ?$ N% y+ c0 M( L  h: G
要尽可能地减小接地电感。
' {' [! }& y* x0 R
3 G0 y; p8 z4 m' S# P: A# A5 ^
+ O" n5 r* a$ A- J) y! K

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8#
 楼主| 发表于 2019-6-27 16:03 | 只看该作者
6、VCO_turn,通常都是很敏感的模拟信号(如下图高亮所示)。因此要远离干扰源(如下图紫色所示)。
: |" @& G, M+ H% ~( K" J$ W1 W二者之间一定要远离,至少要能铺进表层地铜皮。: \' h' N0 p. F) I: ?! v+ A& Y2 E

2 @+ z; T2 U) k" G6 G$ n$ e- F减小高亮部分的布局面积,也能减小环路耦合噪声。所以这些元件也要靠近管脚。: \7 o9 f# C! y  L! _2 p
另外,环路周边的接地过孔太少了。
0 l4 ^- m0 j* o/ [5 p/ S8 |

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 楼主| 发表于 2019-6-27 16:08 | 只看该作者
本帖最后由 funeng3688 于 2019-6-27 17:03 编辑 & G: X' o7 f* t9 F

; z5 @$ C$ n+ k: u  x2 x  y7、我看Datasheet, PA需要47uF滤波电容。
6 b  M8 T" Z, b: a. ^( @- SPCB设计者似乎偷工减料,最大滤波电容只有4.7uF,太狠了。3 S6 s, \5 H2 z2 _+ x9 K/ b: x1 m
PCB设计者要再检查一下其他地方,看是否还有同类型的失误。
" e! {3 Y; X0 |; g, ~& Y% N8 r& d

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11#
 楼主| 发表于 2019-6-27 16:39 | 只看该作者
本帖最后由 funeng3688 于 2019-6-28 08:29 编辑
0 J. I/ r! P2 }  H: X  V1 D' _5 R* a( }0 K% o* P
8、对于简单的数模混合PCB,建议不要电源平面,只有地平面。那么就减少大量的跨分割现象。# |% @8 G. _" P2 U# k3 I4 ?
跨分割导致底噪抬高的缺点,足以抵消平面分割带来的优点。
; J# J2 G) L8 p% Z4 ]是不对等的交易。
7 L# K7 ]; N6 v! I  [2 C9 {2 g2 K, u
0 _+ y! f# H, N/ s' q这一点,是数模混合PCB与数字PCB的重要区别。$ k6 `. a! h) x6 P% X! ~
; O2 Y: u( B8 _. r2 w& [" w& e
建议第3层的电源网络铺铜变成走线形式,将第4层布线走到第3层,第4层当做地平面。
2 ]- G) [5 a5 g, b4 J这么做的好处是:内层带状线辐射很小。
' M# A% Z- Y7 k% C& A

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12#
 楼主| 发表于 2019-6-27 17:00 | 只看该作者
10、提醒一下:同轴连接器接口位置,是否需要增加ESD防护措施?
- U& k3 n& A& W- c5 Q  _8 p1 Q

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13#
发表于 2019-6-27 17:01 | 只看该作者
涨知识了,楼主应该多多分享!
  • TA的每日心情

    2023-3-24 15:36
  • 签到天数: 68 天

    [LV.6]常住居民II

    14#
    发表于 2019-6-27 21:35 | 只看该作者
    感谢楼主分享!学习了!

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    15#
     楼主| 发表于 2019-6-28 08:07 | 只看该作者
    本帖最后由 funeng3688 于 2019-6-28 08:15 编辑
    3 ]9 N( _9 c' g5 i$ V
    " c5 ?8 l/ @' l, ?7 t( Z7 x板边两个同轴连接器SMA接口,是直接接两根SMA单极天线?那么这两根天线都处于平行状态时,会互相影响方向图,可能影响某些方位的通信距离。
    % _: z6 W9 f; x' E  P) j5 b * x+ \5 [9 G: ~. _8 m& D( ]: {1 H
    虽然是时分半双工方式,也会影响方向图。# w* m0 A  y) p4 o+ \4 i( }
    天线附近不能有不相关的金属材料。& F1 Z  \* E) n6 N2 E1 x  |1 D

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    16#
     楼主| 发表于 2019-6-28 08:28 | 只看该作者
    有一小段线布在第2层地平面上。
    4 S  y: [8 v7 E4 \8 E! ]2 j这么松的布局布线空间,怎么能容忍那么一小段线布在第2层地平面上呢?
    - x2 m) f, \8 h! k4 i7 e这会导致2根微带线跨分割。——数模混合板,是不允许任何信号线跨分割的,即使是电平控制线,也不能跨分割。除非这根电平控制线离模拟区域很远很远。  |- K0 H8 E  q3 F8 `

    ( M4 E( G, {; ]7 h8 b+ ^5 w2 y在布线时,尽量将数字线推挤在左边,离模拟区域远些。* t* R5 ~# O" W  V: F" `- m4 ^
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