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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
; ?* h! O1 q3 e, A* N
, u( F; ~% c( X5 W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:
( e0 _' q6 \( o4 n1、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。
/ @* N- J$ Q- ~4 ]而这块板50欧线宽与焊盘宽度基本相同,就不需要挖空。& i; s! F8 m: I/ \7 V$ H
最好的办法是先HFSS仿真看看:是否要挖空,以及挖空多大?
8 M, ~* K* K. }' o7 M( I0 y8 ]8 r' k & l' p1 j5 ?. r& w- C1 e
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。
7 U. F; y" [4 `5 a1 T$ _) r

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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 & d9 M; M8 y: u' \* P( K+ B+ Q
- L! v) I4 ^2 p9 H+ r: |
9、射频器件外壳接地,不能开大钢网,要改为开很多小钢网。+ r& v0 o$ \3 [

6 c1 h7 ?/ \0 B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。/ |3 X' K6 {% U2 V: T

, G* F  q  o) j% R

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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
) x" y0 Q- V5 ?  T  ^. I+ ^
* Z6 k/ ?3 K2 U: Y3 W5 Y- g/ ~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,但做起来言行不一:9 e( E  u# K3 A# E; D4 p4 F, C  b
2 ?: _2 N; d- W4 {, b* r! d
比如前面提到的电源滤波:
+ E9 o/ L7 r# n3 y3 @% Ca、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);
# j4 _6 j9 t$ A" kb、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);
- H* {/ m5 |! t" e/ vc、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), O5 h5 J: j+ R" A1 E4 m
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);
: b8 w+ s, q  Y4 e' Ue、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 x  R  D( t7 e1 D

% k# q6 B6 P" p8 w+ S( F3 B7 l: Q* I6 W, G. m4 d

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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 3 Z5 B5 w8 h9 E- @. u' e7 q& V. g
  j, y; T( |% X. s
8、仍然是接地过孔太少,可能出现很多多单端接地铜皮。) B* ?  |5 x8 @- |: \
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。" m$ q- n$ J/ }: C; c0 y: {
数字噪声的谐波很容易达到这个谐振频点。
8 f; u2 i( h7 X+ M
5 E0 a/ \; }2 V8 G/ z6 G" `0 f$ o% dPCB设计者要仔细检查PCB,每一层都要检查。不止这一个地方。: {( i7 Q8 Q. R9 E9 g4 T+ }# b
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。
% N1 @. B0 d) G% d

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2#
 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。
* S9 W3 y0 |  T9 A" n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。2 i9 V  b/ s% w7 F+ I
还有,滤波电容接到射频器件引脚的线(紫色线),要加粗。+ `7 z/ R( S) X
这些都有利于降低电源的阻抗,提高滤波效果。
8 U8 A9 q# a+ y( Q$ k! Z' B

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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。
$ M( k6 f* p; R9 d , [8 P# G/ g' a% ~! C
贴片电容的自谐振电容,不仅与容量值有关,也与封装有关。
) x+ b; O/ h0 W" n5 ?! @% Q. ^) @( p4 J
在布局时,pF级电容更靠近管脚。
. w# v8 E" S% C0 ]3 T
5 H1 Q! b4 x  u$ T1 ?' K: {- euF级容值也偏少,低频滤波效果也不好。# v- @4 k. _" A+ }3 m. P# G' d

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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 & K! J8 e7 U8 G4 I" |4 {

, ?6 c! }% O4 \) y5 r+ y5、电源滤波电容要靠近芯片管脚,pF级电容最靠近。
# f# P: X0 {( t" g! A5 d. d * ?" X2 i% O  k: T( l9 N
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。
. g- `+ v  u0 b+ w! C要尽可能地减小接地电感。
4 p1 f: j2 J4 S4 [1 T% G
7 E5 i. z4 c# i# m. r) J/ u8 P! f, c0 b1 P, V7 ~

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 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)。  n, \0 o, U3 L3 V1 p. `
二者之间一定要远离,至少要能铺进表层地铜皮。  N& Y% f4 W: h+ L4 i: ]5 R& I
* Z6 t* T( j, O* B+ d
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 ~6 O0 o# I6 m- A9 I
另外,环路周边的接地过孔太少了。
; u6 E' G7 x3 }3 k5 q

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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 3 d6 m0 _% E  ]

5 B! R+ y0 H# I$ Y" y7、我看Datasheet, PA需要47uF滤波电容。7 |- D4 O, N1 H
PCB设计者似乎偷工减料,最大滤波电容只有4.7uF,太狠了。' k$ C! l6 E2 V! |
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。
2 o* D  p, ?; j; Z+ i# @

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 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
/ R# H3 K8 e5 i9 d4 D5 n& c( D, E& S) a$ z, b0 ^1 M( O
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。
" A% ~% E0 K/ P' K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。0 [: d( a; @8 M
是不对等的交易。% h* ^3 G4 O, U, A6 r7 l2 `1 O

1 w. L9 u  I; ?3 F# a) [, q这一点,是数模混合PCB与数字PCB的重要区别。% U2 H) U# d- ^- R

: W; X5 u  {' 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。/ ?* N4 o2 N! _1 D" e) x7 ?
这么做的好处是:内层带状线辐射很小。% L) {  {/ @/ M3 b8 P' `7 s

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11#
 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?
" r7 j! @: B" r

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12#
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

    13#
    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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    14#
     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
    4 H7 u3 J$ o8 [: a$ m2 m) {0 I3 U& |" p/ o4 G0 O" {) \: C
    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。& @* y: \2 _3 A% p

    * r  V; l' c$ |虽然是时分半双工方式,也会影响方向图。! J4 ^5 j4 k6 [" ~# |0 I
    天线附近不能有不相关的金属材料。1 u6 d1 ~3 V) X. W9 a

    该用户从未签到

    15#
     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。
    % }0 J/ B6 w8 h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?
    ) `! f# j. r- \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。9 }  Y0 C) `& r" G7 n4 A& N: A
    9 d+ R! v2 q# z( w
    在布线时,尽量将数字线推挤在左边,离模拟区域远些。
    1 J6 I( E5 M  p, T- b+ R
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