避免ISM-RF產(chǎn)品中的PCB布局“缺陷”

綜上所述，電路布局需要遵循以下原則：

確保對敏感區域的過(guò)孔電感建模。

濾波器或匹配網(wǎng)絡(luò )采用獨立過(guò)孔。

注意，較薄的PCB覆銅會(huì )降低過(guò)孔寄生電感的影響。

引線(xiàn)長(cháng)度

Maxim ISM-RF產(chǎn)品的數據資料往往建議使用盡可能短的高頻輸入、輸出引線(xiàn)，從而將損耗和輻射降至最小。另一方面，這種損耗通常是由于非理想寄生參數引起的， 所以寄生電感和電容都會(huì )影響電路布局，使用盡可能短的引線(xiàn)有助于降低寄生參數。通常情況下，10 mil寬、距離地層0.0625in的PCB引線(xiàn)，如果采用的是FR4電路板，則產(chǎn)生大約19nH/in的電感和大約1pF/in的分布電容。對于具有 20nH電感、3pF電容的LAN/混頻器電路，電路、元器件布局非常緊湊時(shí),會(huì )對有效元件值造成很大影響。

“Institute for Printed Circuits”中的IPC-D-317A4提供了一個(gè)行業(yè)標準方程，用于估算微帶線(xiàn)PCB的各種阻抗參數。該文件在2003年被IPC-2251取代5，后者為各種PCB引線(xiàn)提供更準確的計算方法?？梢酝ㄟ^(guò)各種渠道獲得在線(xiàn)計算器，其中大多數都基于IPC-2251提供的方程式。密蘇里理工大學(xué)的電磁兼容性實(shí)驗室提供了一個(gè)非常實(shí)用的PCB引線(xiàn)阻抗計算方法6。

公認的計算微帶線(xiàn)阻抗的標準是：

式中，εr為電介質(zhì)的介電常數，h為引線(xiàn)距離地層的高度，w為引線(xiàn)寬度，t為引線(xiàn)厚度(圖7)。w/h介于0.1至2.0、εr介于1至15之間時(shí)，該公式的計算結果相當準確7。

圖7. 該圖為PCB橫截面(與圖5類(lèi)似)，表示用于計算微帶線(xiàn)阻抗的結構。

為評估引線(xiàn)長(cháng)度的影響，確定引線(xiàn)寄生參數對理想電路的去諧效應更實(shí)用。本例中，我們討論雜散電容和電感。用于微帶線(xiàn)的特征電容標準方程為：

同理，可利用上述方程從方程式

中計算得到特征電感：

舉例說(shuō)明，假設PCB厚度為0.0625in (h = 62.5 mil)，1盎司覆銅引線(xiàn)(t = 1.35 mil)，寬度為0.01in (w = 10 mil)，采用FR-4電路板。注意，FR-4的εr典型值為4.35法拉/米(F/m)，但范圍可從4.0F/m至4.7F/m。本例計算得到的特征值為Z0 = 134Ω，C0 = 1.04pF/in，L0 = 18.7nH/in。

對于ISM-RF設計中，電路板上布局長(cháng)度為12.7mm (0.5in)的引線(xiàn)，可產(chǎn)生大約0.5pF和9.3nH的寄生參數(圖8)。 這一等級的寄生參數對于接收器諧振槽路的影響(LC乘積的變化)，可能產(chǎn)生315MHz ±2%或433.92MHz ±3.5%的變化。由于引線(xiàn)寄生效應所產(chǎn)生的附加電容和電感，使得315MHz振蕩頻率的峰值達到312.17MHz，433.92MHz振蕩頻率的峰值 達到426.61MHz。

圖8. 一個(gè)緊湊的PCB布局，寄生效應會(huì )對電路產(chǎn)生影響。

另外一個(gè)例子是Maxim的超外差接收機(MAX7042)的諧振槽路，推薦使用的元件在315MHz時(shí)為1.2pF和30nH;433.92MHz時(shí)為0pF和16nH。利用方程計算諧振電路振蕩頻率：

評估板諧振電路應包括封裝和布局的寄生效應，計算315MHz諧振頻率時(shí),寄生參數分別為7.3pF和7.5pF。注意，LC乘積表現為集總電容。