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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 9 X  h. P; l) m: q% E% a* z, G- L8 i1 v
+ Q# s, C  _0 O8 @
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:
3 r2 S6 Z: s6 m: n# V1、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。
) A/ x0 p, c! O/ d而这块板50欧线宽与焊盘宽度基本相同,就不需要挖空。- E7 N, ]9 ~/ |$ U3 }
最好的办法是先HFSS仿真看看:是否要挖空,以及挖空多大?7 {! e, F/ d0 O& I* R3 r% @
1 ?( K' Q3 f7 k) c* M8 o9 M% V6 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。: g* c; g( f- ?6 c8 ~3 [( B; |

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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 ' Z+ h* b/ n$ a3 j* j% T7 w/ {
* X- i, _( |- J* y3 e) ?2 U+ h
9、射频器件外壳接地,不能开大钢网,要改为开很多小钢网。7 x+ i! V% t! Y
% x) j3 B& p/ L, f( C1 z
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。- a) f/ E# N( C( K% g1 n1 X
  S; L: Q4 M' E' Q3 I0 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 0 K! p+ a3 T6 i- z6 B( v' s8 y# `

* E" a) l. X* U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:
: \+ A1 ?. x8 H+ u8 X; P 5 ?3 ~; j5 k4 ]
比如前面提到的电源滤波:% [+ ]5 \0 T- l/ d, {' L: a
a、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);' h) Y1 }% M6 A$ F
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);. J- J% G" S# `" a) }6 j+ K
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)
8 z/ U. D) E6 v8 S$ K) T- Td、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);
: O: t* t# N8 r4 i' \. Le、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)。
7 N& V, l1 f$ z3 z+ C7 L0 Y; H: `* b- r  I
* D2 k+ C3 q7 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 ' B3 M" m. v0 d! {

. S3 d7 M" z/ ]# {# t( V8、仍然是接地过孔太少,可能出现很多多单端接地铜皮。3 F% Z4 [) g. b) q+ S/ b$ s
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。
$ @( ~1 M, y4 I. P数字噪声的谐波很容易达到这个谐振频点。" Q( }" O& r) p" ]3 V8 t

9 p% j& F3 n7 y4 A* x& o  b8 i' RPCB设计者要仔细检查PCB,每一层都要检查。不止这一个地方。
* p: m6 u7 N& v/ Z5 v1/4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。' U0 m' s: R  q: V

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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。
" r' K1 Q# v' A( W9 o( M# I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。( D& q# e* P8 p  I
还有,滤波电容接到射频器件引脚的线(紫色线),要加粗。
. Q  U- x- c( ^5 p; K/ `8 F( i; c这些都有利于降低电源的阻抗,提高滤波效果。' l/ j4 V) C0 H# F$ Z# T

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3#
 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。: h- n8 J' T+ _

% T: L9 O9 {4 b. V2 Y, C' I贴片电容的自谐振电容,不仅与容量值有关,也与封装有关。
/ T) V& y3 M+ U7 d/ ?  G! v; I- G1 R8 L' d
在布局时,pF级电容更靠近管脚。
$ O3 }% U8 u$ y- {+ m- e; N4 [# q: {
2 R  @. W2 b! G+ l! p; @uF级容值也偏少,低频滤波效果也不好。
- ]' J0 X% |+ }! J9 T7 ^- H( a+ r

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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
1 n) V6 h0 y$ a/ E  O3 V6 b& ^2 B, G0 I% h$ M7 Q. x
5、电源滤波电容要靠近芯片管脚,pF级电容最靠近。' g3 Y/ [6 i- e1 m/ w/ T

" ?; t0 [, J9 A5 _/ A, H% ]4 `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。
- D! w5 ^3 e  L9 b5 v& J要尽可能地减小接地电感。
- V/ W) T7 k* @. C! F
0 V! J! {9 r( p8 q* ]& |
& s5 M0 P- F  Y, ^

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5#
 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)。/ r0 B! C& X7 x9 u" _. m) S
二者之间一定要远离,至少要能铺进表层地铜皮。
* n5 _' J2 c) r! f; E3 h) y # z+ b+ O1 L1 v4 J, B5 U$ y8 w( y% C
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。2 G1 K& _  s% ^3 N
另外,环路周边的接地过孔太少了。; \+ l) k) {+ x' k

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6#
 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
& B7 H# D! d1 B' W9 n
4 K# U( h3 N- f& A  d" K, V7、我看Datasheet, PA需要47uF滤波电容。( ~7 @$ [. v" f' e8 A
PCB设计者似乎偷工减料,最大滤波电容只有4.7uF,太狠了。5 P  _4 J3 E" U- h
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 E% L* }. X0 ^

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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
- g( n" @0 c/ u6 H! h* b
) `. Z% H* K4 C2 v/ f! t8、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。: G2 Z/ V. l4 b  Q) F- \; z
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。+ S1 a+ Q/ o: H& N/ H7 S
是不对等的交易。% k7 j( P/ Z" P9 v. P1 D! z( e
$ m9 F; x" M; T, O6 ~3 s
这一点,是数模混合PCB与数字PCB的重要区别。8 r4 @/ }. g% N: {. V
2 O  Z. W3 U  u/ C4 r7 A; a. q5 O3 C% G
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。+ C- _  ~$ a" U8 g1 E+ J, H( ~
这么做的好处是:内层带状线辐射很小。
. S( s& q2 Q9 x# V# M

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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?+ ]  u" r* L( G( a$ A) ^3 [

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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
    $ m  b4 `3 V$ x/ `  A: Q" q4 x
    : T% z5 r- |; N4 f  U$ ~* i  a) ?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。8 y% x0 \& P' o/ n
    2 T" J) e) q6 b+ T6 V$ T0 z
    虽然是时分半双工方式,也会影响方向图。
    2 o8 I- i1 ^( y+ b天线附近不能有不相关的金属材料。
    . y& ]) A2 _* Y' c  v6 b  u

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    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。
    / i+ F6 ^; I/ Z' W$ R9 Q5 ?& t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?4 r( e% v' L9 E; P; v2 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。
    2 _* g) ?. ?5 C$ }/ [
    * n/ w0 e4 a& m6 d. U' n在布线时,尽量将数字线推挤在左边,离模拟区域远些。
    ' |9 P  \, o7 y( Y) C6 Z
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