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  • 發布時間:2020-10-05 12:54 原文鏈接: 注意!這些常見的PCB布局陷阱一定要知道(二)

    應遵循原則:引線下方應保證完整接地;敏感引線應垂直排列;如果引線必須平行排列,須確保足夠的間距或采用保護線。

    接地過孔

    RF電路布局的主要問題通常是電路的特征阻抗不理想,包括電路元件及其互聯。引線覆銅層較薄,則等效于電感線,并與鄰近的其它引線形成分布電容。引線穿過過孔時,也會表現出電感和電容特性。

    過孔電容主要源于過孔焊盤側的覆銅與地層覆銅之間構成的電容,它們之間由一個相當小的圓環隔開。另外一個影響源于金屬過孔本身的圓柱。寄生電容的影響一般較小,通常只會造成高速數字信號的邊沿變差。

    過孔的最大影響是相應的互聯方式所引起的寄生電感。因為RF PCB設計中,大多數金屬過孔尺寸與集總元件的尺寸相同,可利用簡單的公式估算電路過孔的影響:

    式中,LVIA為過孔的集總電感;h為過孔高度,單位為英寸;d為過孔直徑,單位為英寸2

    PCB橫截面用于估算寄生影響的過孔結構

    寄生電感往往對旁路電容的連接影響很大。理想的旁路電容在電源層與地層之間提供高頻短路,但是,非理想過孔則會影響地層和電源層之間的低感通路。典型的PCB過孔(d=10mil、h=62.5mil)大約等效于一個1.34nH電感。

    如果敏感電路共用過孔,例如π型網絡的兩個臂,則會產生其它問題。例如,放置一個等效于集總電感的理想過孔,等效原理圖則與原電路設計有很大區別(圖6)。與共用電流通路的串擾一樣3,導致互感增大,加大串擾和饋通。

    理想架構與非理想架構

    上圖為理想架構與非理想架構比較,電路中存在潛在的“信號通路”。

    應遵循原則:確保對敏感區域的過孔電感建模;濾波器或匹配網絡采用獨立過孔;較薄的PCB覆銅會降低過孔寄生電感的影響。

    接地與填充

    接地或電源層定義了一個公共參考電壓,通過低阻通路為系統的所有部件供電。按照這種方式均衡所有電場,產生良好的屏蔽機制。

    直流電流總是傾向于沿著低阻通路流通。同理,高頻電流也是優先流過最低電阻的通路。所以,對于地層上方的標準PCB微帶線,返回電流試圖流入引線正下方的接地區域。按照上述引線耦合部分所述,割斷的接地區域會引入各種噪聲,進而通過磁場耦合或匯聚電流而增大串擾。

    盡可能保持地層完整,否則返回電流會引起串擾

    填充地也稱為保護線,通常將其用于電路中很難鋪設連續接地區域或需要屏蔽敏感電路的設計。通過在引線兩端,或者是沿線放置接地過孔(即過孔陣列),增大屏蔽效應。請不要將保護線與設計用來提供返回電流通路的引線相混合,這樣的布局會引入串擾。

    RF系統設計中須避免覆銅線浮空,特別是需要鋪設銅皮的情況下

    覆銅區域不接地(浮空)或僅在一端接地時,會制約其有效性。有些情況下,它會形成寄生電容,改變周圍布線的阻抗或在電路之間產生“潛在”通路,從而造成不利影響。簡而言之,如果在電路板上鋪設了一塊覆銅(非電路信號走線),來確保一致的電鍍厚度。覆銅區域應避免浮空,因為它們會影響電路設計。

    最后,確保考慮天線附近任何接地區域的影響。任何單極天線都將接地區域、走線和過孔作為系統均衡的一部分,非理想均衡布線會影響天線的輻射效率和方向(輻射模板)。因此,不應將接地區域直接放置在單極PCB引線天線的下方。

    應遵循原則:盡量提供連續、低阻的接地區域;填充線的兩端接地,并盡量采用過孔陣列;RF電路附近不要將覆銅線浮空,RF電路周圍不要鋪設銅皮;如果電路板包括多個地層,信號線從一側過度另一側時,最好鋪設一個接地過孔。


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