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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 - s0 p7 S& [. i2 |: r! M

2 R& v7 [* s1 ]8 o7 |* 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:
- T2 P5 N+ a. s5 D  }1 I6 l4 o1、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。
& }8 Y$ H$ X% T* ?而这块板50欧线宽与焊盘宽度基本相同,就不需要挖空。4 [% t1 A8 K( s* ^
最好的办法是先HFSS仿真看看:是否要挖空,以及挖空多大?' J* U4 f8 n4 X; v: o

* @* {% J0 f- |. l! \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。5 C8 U7 ~) X+ k, a6 n

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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 " ?( D1 h& ?1 n) |# |

3 L$ {1 f) M1 E0 Z6 A/ r9、射频器件外壳接地,不能开大钢网,要改为开很多小钢网。8 F: I* z  k9 V1 G

5 l. p$ ^* g+ {1 m6 u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。9 @* U8 M2 X+ O8 _. I. B4 m6 }' X

* E3 I8 b& o; `& L

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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 * H* @8 {! K4 K4 y# Y! B) y

7 Y& j8 I. Z; _9 B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:
  {0 q  X  a; }3 j) W0 z0 N) |: ~ / T5 u" }- s) p0 u0 C# F0 Q
比如前面提到的电源滤波:
% t& h4 W9 d/ Q5 ?4 M* ga、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);# _, z3 Q. S+ d  y# X+ {
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);
: U& Z. m4 X- {c、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): A, B& }" \+ ]7 j, m1 H
d、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);
4 _( S6 I  r+ t& `% ]3 e9 @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)。  Z2 J& X: [; t8 i" R' v
: w  D. \( E5 |6 D1 {  z- T

# G: V( W& U& w& C

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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 # e) e$ l+ t4 b
1 I3 q9 }- [  k% \9 t$ s
8、仍然是接地过孔太少,可能出现很多多单端接地铜皮。$ x  Q6 V2 ?( t) k. B8 q% w( ]  b1 c
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。
( n, t$ q0 A8 w& v, F+ s% ]数字噪声的谐波很容易达到这个谐振频点。2 j% c% T% F4 C7 R& s/ A; z
: x$ D8 u6 |& D
PCB设计者要仔细检查PCB,每一层都要检查。不止这一个地方。- C! ?" P. a# ^$ w9 S
1/4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。
4 ]0 i% A3 u" g; Q- B7 ~9 ^

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5#
 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。 ' O" S0 D" g6 y; w
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。4 G; M2 o# L4 [, R
还有,滤波电容接到射频器件引脚的线(紫色线),要加粗。/ j9 O" A" o: ?# v0 ]2 |2 ~! S
这些都有利于降低电源的阻抗,提高滤波效果。
" g& F6 d7 X/ r* @

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6#
 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。4 U+ A' F# f9 v. j6 ]
$ }, t8 m1 Q$ o7 Q0 Z5 [
贴片电容的自谐振电容,不仅与容量值有关,也与封装有关。
+ }9 d, Q7 |2 A/ ]" u7 X4 `$ z$ O# W
在布局时,pF级电容更靠近管脚。8 Y  F! C& u( j5 ]" x6 S

  q( a) C5 M, d# {2 HuF级容值也偏少,低频滤波效果也不好。
3 n% _9 H, A, a4 K: e2 A$ j% _

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7#
 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 3 p: i9 c: [. s/ ]. c

: b1 P# w+ \' G1 j1 |5、电源滤波电容要靠近芯片管脚,pF级电容最靠近。
  w3 D7 A- V* n5 r- x" g) R
/ x0 u! P- X, _( }5 j! ]4 p0 o" {/ k+ D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。
  z+ X6 p+ ?  S9 [要尽可能地减小接地电感。7 z9 S6 E% }1 v6 k! k. @: e- P! C) w- s
7 n4 I$ \, `3 X* Q6 T

0 A) v% U: E% O6 r

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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)。9 K8 m% C' N  ]+ c3 M# Q& }- Z( o" C
二者之间一定要远离,至少要能铺进表层地铜皮。
) o! f: ]6 V- d # J3 k7 i3 f0 G3 C# n3 r( [
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。
8 V' l8 P0 v) A- L另外,环路周边的接地过孔太少了。' d- s9 V4 I$ e& n

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9#
 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
8 Q! T  U6 O6 z+ k7 Q: u. G1 n$ ^/ P! j' I$ d' B7 }
7、我看Datasheet, PA需要47uF滤波电容。
0 L- e  U7 U' k4 ?" y4 U. lPCB设计者似乎偷工减料,最大滤波电容只有4.7uF,太狠了。
* M. i$ c7 N8 |1 UPCB设计者要再检查一下其他地方,看是否还有同类型的失误。
9 I; m  a4 [, o. J6 {- O, h

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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
% s; v& U. L( L0 T; j
' s' t5 b, a4 S1 E: V" ^( R8、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。! t) E8 e6 @7 G
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。" [" u9 ^  Y  K' n. H+ X
是不对等的交易。
  m3 v) [  _; {' M6 l" d' ?8 T% @$ X; V# V3 v/ @$ d* v+ b$ F5 c% {7 m" z
这一点,是数模混合PCB与数字PCB的重要区别。
/ G# Z: j6 c& C" |( W8 C3 N2 g3 t7 ?% y3 V2 P& _
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。
) a( c: m; l5 a7 g这么做的好处是:内层带状线辐射很小。) W" Z: D+ V+ `" n

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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?
7 v8 O3 Q8 v3 o' Y) K9 D0 m

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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 6 f7 d% M$ D5 P9 u2 E. T
    / W8 X7 _' w5 [
    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。7 d  f' _2 s3 m- M, L3 E

    / n2 [- B& n4 H6 u1 ^, K: X! S& _虽然是时分半双工方式,也会影响方向图。% h) K% b- x* @! {' \+ g  f: e
    天线附近不能有不相关的金属材料。
    ! E- Y0 ?& n: F7 n

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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。* z' ~  l3 Z/ G' [
    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?
    2 f3 P+ w4 j( v$ J4 L( p) B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。
    ; w- N+ C  h4 A! t7 i& j- o
    % f6 e6 `: ]8 |% z' i. X2 m在布线时,尽量将数字线推挤在左边,离模拟区域远些。* u0 x- F+ h: K' _7 M# e, y* j
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