Технология RF цепей - Опыт высокочастотной компоновки печатных плат

Когда частота цифровых логических схем достигает или превышает диапазон от 45 МГц до 50 МГц и схемы, работающие в этом высокочастотном диапазоне, составляют значительный процент (например, одну треть) от общей электронной системы, такие схемы обычно определяются как высокочастотные схемы.Проектирование высокочастотных схем является чрезвычайно сложной задачей, и ее сложность особенно значительна, когда точность расположения высокочастотных печатных плат играет решающую роль в общем процессе проектирования.

Хотя хорошая схема не гарантирует хорошей проводки, хорошая проводка начинается с хорошей схемы.При составлении принципиальной схемы необходимо учитывать поток сигналов всей схемы. Если на схеме имеется нормальный и стабильный поток сигналов слева направо, то и на печатной плате должен быть такой же хороший поток сигналов. Приведите на принципиальной схеме как можно больше полезной информации. Поскольку иногда инженеры-схемотехники недоступны, клиенты могут обратиться к нам за помощью в решении проблем со схемами, и дизайнеры, техники и инженеры, выполняющие эту работу, будут благодарны.

Какая еще информация, помимо стандартных обозначений, энергопотребления и отказоустойчивости, должна быть указана в схеме? Вот несколько советов, как превратить обычную схему в первоклассную. Добавьте формы сигналов, механическую информацию о корпусе, длину печатной строки и пустые области; укажите, какие компоненты необходимо разместить на печатной плате; укажите информацию о настройках, диапазоны значений компонентов, информацию о рассеивании тепла, печатные линии с контролируемым сопротивлением, меры предосторожности и инструкции по действию при коротком замыкании (и другие).

Если вы не проектируете электропроводку самостоятельно, убедитесь, что у вас достаточно времени для тщательного изучения проекта электромонтажной бригады. На данном этапе лучше предупредить, чем лечить. Не ждите, что электромонтажная бригада поймет ваши идеи. Ваши советы и рекомендации имеют первостепенное значение на ранних этапах проектирования электропроводки. Чем больше информации вы предоставите и чем больше людей будет вовлечено во весь процесс монтажа, тем качественнее будет печатная плата.Назначьте инженеру по проектированию высокочастотной компоновки печатной платы ориентировочную дату завершения, чтобы он мог быстро свериться с желаемым отчетом о ходе прокладки кабелей. Такой подход к прокладке кабелей по принципу “замкнутого контура” предотвращает их сбивание с пути и сводит к минимуму вероятность переделок.

Инструкции для инженера—проектировщика включают в себя: краткое описание функций схемы, эскиз печатной платы с указанием расположения входов и выходов, информацию о компоновке печатной платы (например, толщину платы, количество слоев и подробную информацию о каждом сигнальном слое) и плоскость заземления - функциональную схему. (потребление, заземление, аналоговые сигналы, цифровые сигналы и радиочастотные сигналы); какие сигналы требуются на каждом уровне; где требуются важные компоненты; и точное расположение байпасных компонентов; какие печатные схемы важны; для каких схем требуются печатные платы с регулируемым импедансом; Какие ряды должны соответствовать длине; размеру компонентов; какие печатные линии должны быть расположены далеко (или близко); какие линии должны быть расположены далеко (или близко друг к другу); какие компоненты должны быть на высоте высокой частоты печатная плата и которая должна находиться внизу.

Обход источника питания усилителя для снижения уровня шума является важным аспектом проектирования печатных плат, включая быстродействующие операционные усилители или другие быстродействующие схемы. Существует два распространенных способа настройки для обхода быстродействующих операционных усилителей

Заземление источника питания: В большинстве случаев этот метод наиболее эффективен при использовании нескольких параллельных конденсаторов для подключения вывода источника питания операционного усилителя непосредственно к земле. Как правило, достаточно двух конденсаторов, подключенных параллельно, но в некоторых схемах может оказаться полезным добавить параллельный конденсатор.

Параллельное подключение конденсаторов с разными значениями емкости помогает обеспечить, чтобы контакты питания воспринимали только низкое сопротивление переменного тока в широком диапазоне частот. Это особенно важно при частоте ослабления PSR операционного усилителя.Конденсатор помогает компенсировать снижение PSR усилителя. Поддержание низкоомного канала заземления на протяжении многих октав поможет избежать попадания нежелательных шумов в операционный усилитель. На рисунке 1 показаны преимущества параллельного использования нескольких конденсаторов.На низких частотах большой конденсатор обеспечивает низкоомное соединение с землей. Но как только частота достигает своей собственной резонансной частоты, емкость конденсатора ослабевает и постепенно становится индуктивной.Вот почему важно использовать несколько конденсаторов: когда частотная характеристика одного конденсатора начинает падать.

Начните непосредственно с выводов питания операционного усилителя; конденсатор с наименьшей емкостью и наименьшим физическим размером должен располагаться на той же стороне печатной платы, что и операционный усилитель, и как можно ближе к усилителю. Клемма заземления конденсатора должна быть подключена непосредственно к плоскости заземления с помощью как можно более короткого штыря или печатного провода. Указанный выше провод заземления должен располагаться как можно ближе к клемме нагрузки усилителя, чтобы уменьшить помехи между источником питания и клеммой заземления. На рисунке 2 показан этот способ подключения.