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射頻集成電路設(shè)計中常見問題與方案解析

作者: 時間:2015-04-12 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  物理分區(qū)和電氣分區(qū)設(shè)計原則

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/272399.htm

  設(shè)計分區(qū)可以分解為物理分區(qū)和電氣分區(qū)。物理分區(qū)主要涉及元器件布局、方向和屏蔽等; 電氣分區(qū)可以繼續(xù)分解為電源分配、RF走線、敏感電路和信號以及接地等的分區(qū)。

  物理分區(qū)原則

  (1)元器件位置布局原則。元器件布局是實現(xiàn)一個優(yōu)秀RF設(shè)計的關(guān)鍵,最有效的技術(shù)是首先固定位于RF路徑上的元器件并調(diào)整其方向,以便將RF路徑的長度減到最小,使輸入遠離輸出,并盡可能遠地分離高功率電路和低功率電路。

  (2)堆疊設(shè)計原則。最有效的電路板堆疊方法是將主接地面(主地)安排在表層下的第二層,并盡可能將RF線布置在表層上。將RF路徑上的過孔尺寸減到最小,這不僅可以減少路徑電感, 而且還可以減少主地上的虛焊點, 并可減少RF能量泄漏到層疊板內(nèi)其他區(qū)域的機會。

  (3)器件及其RF布線布局原則。在物理空間上,像多級放大器這樣的線性電路通常足以將多個RF區(qū)之間相互隔離開來,但是雙工器、混頻器和中頻放大器/ 混頻器總是有多個RF/IF 信號相互干擾,因此必須小心地將這一影響減到最小。RF與IF跡線應(yīng)盡可能十字交叉,并盡可能在它們之間隔一塊地。正確的RF路徑對整塊的性能非常重要,這就是元器件布局通常在蜂窩電話設(shè)計中占大部分時間的原因。

  (4) 降低高/低功率器件干擾耦合的設(shè)計原則。在蜂窩電話PCB上,通??梢詫⒌驮胍舴糯笃麟娐贩旁赑CB的某一面,而將高功率放大器放在另一面,并最終通過雙工器把它們在同一面上連接到RF端和基帶處理器端的天線上。要用技巧來確保通孔不會把RF能量從板的一面?zhèn)鬟f到另一面,常用的技術(shù)是在二面都使用盲孔??梢酝ㄟ^將通孔安排在PCB板二面都不受RF干擾的區(qū)域來將通孔的不利影響減到最小。

  電氣分區(qū)原則

  (1) 功率傳輸原則。蜂窩電話中大多數(shù)電路的直流電流都相當小,因此,布線寬度通常不是問題。不過,必須為高功率放大器的電源單獨設(shè)定一條盡可能寬的大電流線,以將傳輸壓降減到最低。為了避免太多電流損耗,需要采用多個通孔來將電流從某一層傳遞到另一層。

  (2)高功率器件的電源去耦。如果不能在高功率放大器的電源引腳端對它進行充分的去耦,那么高功率噪聲將會輻射到整塊板上,并帶來多種的問題。高功率放大器的接地相當關(guān)鍵,經(jīng)常需要為其設(shè)計一個金屬屏蔽罩。

  (3)RF輸入/輸出隔離原則。在大多數(shù)情況下,同樣關(guān)鍵的是確保RF 輸出遠離RF 輸入。這也適用于放大器、緩沖器和濾波器。在最壞情況下,如果放大器和緩沖器的輸出以適當?shù)南辔缓驼穹答伒剿鼈兊妮斎攵?,那么它們就有可能產(chǎn)生自激振蕩。在最好情況下,它們將能在任何溫度和電壓條件下穩(wěn)定地工作。實際上,它們可能會變得不穩(wěn)定,并將噪音和互調(diào)信號添加到RF 信號上。

  (4)濾波器輸入/輸出隔離原則。如果信號線不得不從濾波器的輸入端繞回輸出端,那么,這可能會嚴重損害濾波器的帶通特性。為了使輸入和輸出良好地隔離,首先必須在濾波器周圍布置一圈地,其次濾波器下層區(qū)域也要布置一塊地,并與圍繞濾波器的主地連接起來。把需要穿過濾波器的信號線盡可能遠離濾波器引腳也是個好方法。此外,整塊板上各個地方的接地都要十分小心,否則可能會在不知覺之中引入一條不希望發(fā)生的耦合通道。

  (5)數(shù)字電路和模擬電路隔離。在所有PCB設(shè)計中,盡可能將數(shù)字電路遠離模擬電路是一條總的原則,它同樣適用于RF PCB設(shè)計。公共模擬地和用于屏蔽和隔開信號線的地通常是同等重要的,由于疏忽而引起的設(shè)計更改將可能導(dǎo)致即將完成的設(shè)計又必須推倒重來。同樣應(yīng)使RF線路遠離模擬線路和一些很關(guān)鍵的數(shù)字信號,所有的RF走線、焊盤和元件周圍應(yīng)盡可能多地填接地銅皮,并盡可能與主地相連。如果RF 走線必須穿過信號線,那么盡量在它們之間沿著RF 走線布置一層與主地相連的地。如果不可能,一定要保證它們是十字交叉的,這可將容性耦合減到最小,同時盡可能在每根RF走線周圍多布一些地,并把它們連到主地。此外,將并行RF走線之間的距離減到最小可使感性耦合減到最小。

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