避免ISM-RF產(chǎn)品中的PCB布局“缺陷”

綜上所述，布板須遵循以下原則：

保持引線(xiàn)長(cháng)度盡可能短。

關(guān)鍵電路盡量靠近器件放置。

根據實(shí)際布局寄生效應對關(guān)鍵元件進(jìn)行補償。

接地與填充處理

接地或電源層定義了一個(gè)公共參考電壓，通過(guò)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(chǎng)，產(chǎn)生良好的屏蔽機制。

直流電流總是傾向于沿著(zhù)低阻通路流通。同理，高頻電流也是優(yōu)先流過(guò)最低電阻的通路。所以，對于地層上方的標準PCB微帶線(xiàn)，返回電流試圖流入引線(xiàn)正下方的接地區域。按照上述引線(xiàn)耦合部分所述，割斷的接地區域會(huì )引入各種噪聲，進(jìn)而通過(guò)磁場(chǎng)耦合或匯聚電流而增大串擾(圖9)。

圖9. 盡可能保持地層完整，否則返回電流會(huì )引起串擾。

填充地也稱(chēng)為保護線(xiàn)，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(圖10)。通過(guò)在引線(xiàn)兩端，或者是沿線(xiàn)放置接地過(guò)孔(即過(guò)孔陣列)，增大屏蔽效應8。請不要將保護線(xiàn)與設計用來(lái)提供返回電流通路的引線(xiàn)相混合，這樣的布局會(huì )引入串擾。

圖10. RF系統設計中須避免覆銅線(xiàn)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(shí)，會(huì )制約其有效性。有些情況下，它會(huì )形成寄生電容，改變周?chē)季€(xiàn)的阻抗或在電路之間產(chǎn)生“潛在”通路，從而造成不 利影響。簡(jiǎn)而言之，如果在電路板上鋪設了一塊覆銅(非電路信號走線(xiàn)),來(lái)確保一致的電鍍厚度。覆銅區域應避免浮空，因為它們會(huì )影響電路設計。

最后，確?？紤]天線(xiàn)附近任何接地區域的影響。任何單極天線(xiàn)都將接地區域、走線(xiàn)和過(guò)孔作為系統均衡的一部分，非理想均衡布線(xiàn)會(huì )影響天線(xiàn)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(xiàn)天線(xiàn)的下方。

綜上所述，應該遵循以下原則：

盡量提供連續、低阻的接地區域。

填充線(xiàn)的兩端接地，并盡量采用過(guò)孔陣列。

RF電路附近不要將覆銅線(xiàn)浮空，RF電路周?chē)灰佋O銅皮。

如果電路板包括多個(gè)地層，信號線(xiàn)從一側過(guò)度另一側時(shí)，最好鋪設一個(gè)接地過(guò)孔。

晶體電容過(guò)大

寄生電容會(huì )使晶振的工作頻率偏離目標值9。因此，須遵循一些常規準則，降低晶體引腳、焊盤(pán)、走線(xiàn)或與RF器件連接的雜散電容。

應遵循以下原則：

晶體與RF器件之間的連線(xiàn)盡可能短。

相互之間的走線(xiàn)盡可能保持隔離。

如果并聯(lián)寄生電容太大，則去除晶體下方的接地區域。

平面走線(xiàn)電感

不建議使用平面走線(xiàn)或PCB螺旋電感，典型PCB制造工藝具有一定的不精確性，例如寬度、空間容差，從而對元件值精度影響非常大。因此，大多數受控和高Q值電感均為繞線(xiàn)式。其次，可以選擇多層陶瓷電感，多層片式電容廠(chǎng)商也提供這種產(chǎn)品。盡管如此，有些設計者還是在不得已的情況下選擇了螺線(xiàn)電感。計算平面螺旋電感的標準公式通常采用惠勒公式10：

式中，a為線(xiàn)圈的平均半徑，單位為英寸;n為匝數;c為線(xiàn)圈磁芯的寬度(rOUTER - rINNER)，單位為英寸。當線(xiàn)圈的c > 0.2a時(shí)11，該計算方法的精度在5%之內。

可以使用方形、六角形或其它形狀的單層螺旋電感?？梢哉业椒浅：玫慕品椒?，對集成電路晶圓上的平面電感進(jìn)行建模。為了達到這一目的，對標準惠勒公式進(jìn)行修改，得到非常適合小尺寸及方形規格的平面電感估算方法12。

式中，ρ為充填比： ;n為匝數，dAVG為平均直徑： 。對于方形螺旋，K1 = 2.36，K2 = 2.75。

避免使用這種電感的原因有很多，它們通常受空間限制而導致電感值減小。避免使用平面電感的主要原因是受限制的幾何尺寸，以及對臨界尺寸的控制較差，從而無(wú)法預測電感值。此外，PCB生產(chǎn)過(guò)程中很難控制實(shí)際電感值，電感還會(huì )將噪聲耦合到電路的其它部分的趨向