手持式產(chǎn)品RF電路及其音頻電路的PCB設計技巧
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時(shí)間：2013-06-14
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
*對電路進(jìn)行分塊處理，射頻電路基本上可分成高頻放大、混頻、解調、本振等部分，要為各個(gè)電路模塊提供一個(gè)公共電位參考點(diǎn)即各模塊電路各自的地線(xiàn)，這樣信號就可以在不同的電路模塊之間傳輸。然后，匯總于射頻電路PCB接入地線(xiàn)的地方，即匯總于總地線(xiàn)。由于只存在一個(gè)參考點(diǎn)，因此沒(méi)有公共阻抗耦合存在，從而也就沒(méi)有相互干擾問(wèn)題。
*數字區與模擬區盡可能地線(xiàn)進(jìn)行隔離，并且數字地與模擬地要分離，最后接于電源地。
*在空間允許的情況下，各模塊之間最好能以地線(xiàn)進(jìn)行隔離，防止相互之間的信號耦合效應。
對于音頻電路,接地對于是否能夠達到音頻系統的性能要求至關(guān)重要。任何系統中接地有兩個(gè)重要考慮：首先它是流過(guò)器件的電流返回路徑，其次是數字和模擬電路的參考電位。這里給出了適用于所有系統的技巧：
*為數字電路建立一個(gè)連續的地平面。地層的數字電流通過(guò)信號路徑返回，該環(huán)路的面積應保持最小，以降低天線(xiàn)效應和寄生電感。確保所有數字信號引線(xiàn)具有對應的接地通路，這一層應該與數字信號引線(xiàn)覆蓋相同的面積，具有盡可能少的斷點(diǎn)。地層的斷點(diǎn)，包括過(guò)孔，會(huì )使地電流流過(guò)更大的環(huán)路，因而產(chǎn)生更大的輻射和噪聲。
*保證地電流隔離。數字電路和模擬電路的地電流要保持隔離，以阻止數字電流對模擬電路的干擾。為了達到這一目標，需要正確排列元件。如果把模擬電路布置在PCB的一個(gè)區域，把數字電路布置在另一區域，地電流會(huì )自然隔離開(kāi)。最好使模擬電路具有獨立的PCB分層。
*模擬電路采用星形接地。星形接地是將PCB的一點(diǎn)看作公共接地點(diǎn)，而且只有這一點(diǎn)被當作地電位，蜂窩電話(huà)中，電池地端通常被作為星形接地點(diǎn)，流入地平面的電流不會(huì )自動(dòng)消失，所有地電流都將匯入到這個(gè)接地點(diǎn)。音頻放大器吸收相當大的電流，這會(huì )影響電路本身的參考地和其它系統的參考地。為了解決這一問(wèn)題，最好提供一個(gè)專(zhuān)用的返回回路橋接放大器的功率地和耳機插孔的地回路。注意，這些專(zhuān)用的回路不要穿越數字信號線(xiàn)，因為它們會(huì )阻礙數字返回電流。
*最大化旁路電容作用。幾乎所有器件都需要一個(gè)旁路電容，以提供電源不能提供的瞬態(tài)電流。這些電容需盡可能靠近電源引腳放置，以減少電容和器件引腳之間的寄生電感，電感會(huì )降低旁路電容的作用。
接地分布的電路板實(shí)例
以用于評估超低EMI、1.5W、無(wú)濾波D類(lèi)音頻功率放大器和80mW DirectDriv耳機放大器MAX9776評估板為例作說(shuō)明。
圖3是一個(gè)具有較好接地分布的電路板實(shí)例(即絲印層和地層舉例),圖3（a）為應元件布局A(正)面，圖3（b）為應元件布局B(背).首先需要注意PCB底部為數字區域，頂部為模擬區域。穿越區域邊界的唯一信號線(xiàn)是I2C控制信號，這些信號線(xiàn)有一個(gè)直接的返回路徑，確保數字信號只存在于數字區域，沒(méi)有地層分割導致的數字地電流。還要注意大部分地平面是連續的，即使數字區域有一些中斷，但彼此之間的距離足夠遠，保證了電流通道的順暢。在這個(gè)例子中，星形接地點(diǎn)在PCB頂層的左上角。模擬地層的斷點(diǎn)確保D類(lèi)放大器和電荷泵的電流直接返回星形接地點(diǎn)，不會(huì )干擾其它模擬層。另外，還需注意耳機插孔有一條引線(xiàn)直接將耳機地電流返回到星形接地點(diǎn)。
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5、結論
以上設計良好的PCB是一件耗時(shí)，同時(shí)也是極具挑戰性的工作，但這種投入也的確是值得的。好的PCB布局有助于降低系統噪音，提高RF信號的抑制能力，減小信號失真。好的PCB設計還會(huì )改善EMI性能，有可能需要更少的屏蔽。如果PCB不合理，會(huì )在測試階段出現本來(lái)可以避免的問(wèn)題。這時(shí)在采取措施的話(huà)，可能為時(shí)已晚，很難解決所面臨的問(wèn)題，需要投入更多的時(shí)間、花費更大的精力，有時(shí)還要添加額外的元件，增加系統成本和復雜性。
如今PCB的技術(shù)主要按電子產(chǎn)品的特性及要求而改變，在近年來(lái)電子產(chǎn)品日趨多功能、精巧并符合環(huán)保條例。故此，PCB的精密度日高，其軟硬板結合應用也將增加。
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