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标题: 再来检视一块简单的数模混合RF PCB。 [打印本页]
作者: funeng3688    时间: 2019-6-27 15:24
标题: 再来检视一块简单的数模混合RF PCB。
本帖最后由 funeng3688 于 2019-6-27 16:59 编辑 6 U+ L- c% |  T' w# h, t

# N4 B$ [4 e7 ^+ K, O6 O' r看看细节方面有哪些处理不到位的。首先是板边同轴连接器，在以前的一个贴子里面（https://www.eda365.com/forum.php? ... hlight=%BC%EC%CA%D3），说过两个细节：. P$ |( o+ B& z8 G
1、板边同轴连接器焊盘下方的第2层地平面挖空。但这个前提是焊盘宽度远大于50欧微带线宽的情况下（比如5倍线宽，要求高的情况下大于2倍线宽也要处理），或者频率很高（比如5GHz以上），或者驻波指标要求很高（比如优于1.5）的情况下，才需要挖空。
+ X6 a' A! E* B! s8 ^而这块板50欧线宽与焊盘宽度基本相同，就不需要挖空。
9 n. M0 Z4 m) k* }: ?最好的办法是先HFSS仿真看看：是否要挖空，以及挖空多大？9 b* W- n! Y2 t4 M
+ {7 K0 t+ G  C* W3 }( t# A
2、同轴连接器的接地过孔，要靠近中心导体，以减小射频信号的回流路径面积。如右图所示。. ~, R" Y2 t0 \
作者: funeng3688    时间: 2019-6-27 15:29
3、射频器件接地焊盘的接地线太细。要改成右图所示那样子。
* u. ]9 }; Q" M  t) F还有，滤波电容的接地焊盘上，能多加一个接地过孔，就多加一个，只要有空间加。' r) N) [0 n# f
还有，滤波电容接到射频器件引脚的线（紫色线），要加粗。
0 }( C3 M/ |$ L, c: W2 }+ `/ x这些都有利于降低电源的阻抗，提高滤波效果。
+ B5 N5 P$ ]* R% x5 a6 ^% ]0 Z! f
作者: funeng3688    时间: 2019-6-27 15:37
4、滤波电容用得太少了。主要都是0.1uF的贴片电容，没有用pF级电容。这种0.1uF电容自谐振频率太低，数字电源和射频电源滤波效果很差，所以指标就不会好。& n/ K) U/ e, J

7 D9 F& A5 M8 B1 u& \2 q贴片电容的自谐振电容，不仅与容量值有关，也与封装有关。
- x& f1 D5 H6 L8 b+ V8 m6 B% V% S2 H
! o1 H1 P4 `4 A: y在布局时，pF级电容更靠近管脚。; @% r+ _- C- e; T. }% Z

6 n* f, H2 c( k( Y3 y% H) auF级容值也偏少，低频滤波效果也不好。4 }$ v' P9 o! Z6 L' M
作者: funeng3688    时间: 2019-6-27 15:45
本帖最后由 funeng3688 于 2019-6-27 15:49 编辑 1 `/ f9 k& v1 i% J; ?/ a
, O, S9 e: b7 c7 y; g& j$ c# h
5、电源滤波电容要靠近芯片管脚，pF级电容最靠近。# O. B* u; f4 X5 l1 M7 y2 ]
4 V; b' g! P/ s
而这块PCB的滤波电容离得太远了，增加了引线电感，所以这会导致电源电容的自谐振频率变得更低，己经变成电感了，影响滤波效果。而且，一个滤波电容的接地焊盘，至少拉两根较粗的接地线，和两个接地过孔吧。并联接地，也能减小接地电感。
) k# B9 s& t: r  z; K# z# B要尽可能地减小接地电感。
5 P- L* o' m; K" M1 U* d
; ~% D: }: `1 k/ v6 M
& D/ F( X8 \7 D4 y- L; @) G
作者: funeng3688    时间: 2019-6-27 16:03
6、VCO_turn，通常都是很敏感的模拟信号（如下图高亮所示）。因此要远离干扰源（如下图紫色所示）。1 |# P5 Y  s- R9 J- k
二者之间一定要远离，至少要能铺进表层地铜皮。1 P" n+ j7 u2 D# P
- u3 }- a1 r1 z% L  w/ J2 ?
减小高亮部分的布局面积，也能减小环路耦合噪声。所以这些元件也要靠近管脚。7 f- t3 n' k2 |8 L. }
另外，环路周边的接地过孔太少了。! ~, ]" o6 ^+ B5 N% W
作者: funeng3688    时间: 2019-6-27 16:08
本帖最后由 funeng3688 于 2019-6-27 17:03 编辑
- M8 P+ _+ X2 f- o, R7 N9 |, w: M* ?' W5 i
7、我看Datasheet， PA需要47uF滤波电容。4 l! e; g% B- b3 |% H
PCB设计者似乎偷工减料，最大滤波电容只有4.7uF，太狠了。
$ ~. A8 q8 G* R3 E( F% LPCB设计者要再检查一下其他地方，看是否还有同类型的失误。
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作者: funeng3688    时间: 2019-6-27 16:18
本帖最后由 funeng3688 于 2019-6-27 17:03 编辑
, {$ p: ^5 R7 h# E. t  w% ?- V2 ?# \( a! e
8、仍然是接地过孔太少，可能出现很多多单端接地铜皮。
! `$ [% _5 O3 Q单端接地铜皮是一个良好的天线，或1/4波长谐振器（蓝色线的长度），能显著劣化整块PCB的谐振频点隔离度20-30dB。
) u3 d5 b7 r' T9 e) d数字噪声的谐波很容易达到这个谐振频点。- V& ]# I" [0 J7 E- z1 o3 D/ T

0 B; B% j  h/ O  r* T; zPCB设计者要仔细检查PCB，每一层都要检查。不止这一个地方。
  q( C& X1 G7 D! @  M* n1/4波长是指铜皮开路终端离电气距离最近的接地过孔的导波长度。如上图蓝色路径所示。) O# p# n! n+ K6 B
作者: yxtdthg    时间: 2019-6-27 16:36
不错
作者: funeng3688    时间: 2019-6-27 16:39
本帖最后由 funeng3688 于 2019-6-28 08:29 编辑
7 H% n, T0 l6 K: F2 Z1 O" {4 G8 r' {
8、对于简单的数模混合PCB，建议不要电源平面，只有地平面。那么就减少大量的跨分割现象。/ _) r! }; z7 U# s- W5 K
跨分割导致底噪抬高的缺点，足以抵消平面分割带来的优点。% {( L6 q& k; J6 n  q" U) C0 r! k
是不对等的交易。6 J! x) \' X1 P$ H2 s

& o+ d. h: q  o这一点，是数模混合PCB与数字PCB的重要区别。6 o2 d0 E5 }/ e3 i1 H
. p2 X7 T. o' _: f0 \
建议第3层的电源网络铺铜变成走线形式，将第4层布线走到第3层，第4层当做地平面。3 Z! F) t4 E* {8 c9 x, d( {
这么做的好处是：内层带状线辐射很小。
/ z% o) I  S9 m$ h  x( ?
作者: funeng3688    时间: 2019-6-27 16:48
本帖最后由 funeng3688 于 2019-6-27 16:52 编辑
) p" c) m" y& w9 p4 V' u4 ?; W
: a. R5 }: W' D9 W& p( I; \& H* I8 }9、射频器件外壳接地，不能开大钢网，要改为开很多小钢网。4 G: h: C( A4 A

/ o) I1 c6 T  _& U, ?$ A' z大钢网，可能会导致焊锡往低处流动，集中在某个位置，导致其它位置无焊锡，接地不可靠、散热也不好。5 f" _1 k! t; B7 k+ o
9 v, R2 W9 P; i0 b; ~
作者: funeng3688    时间: 2019-6-27 17:00
10、提醒一下：同轴连接器接口位置，是否需要增加ESD防护措施？
0 O7 G: C+ C7 `/ C3 _
作者: 荭儿    时间: 2019-6-27 17:01
涨知识了，楼主应该多多分享！
作者: 上山砍柴    时间: 2019-6-27 21:35
感谢楼主分享！学习了！
作者: funeng3688    时间: 2019-6-28 08:07
本帖最后由 funeng3688 于 2019-6-28 08:15 编辑 ' p# V5 q1 t- o: B+ l) g/ Q0 N; ]
6 T+ Q5 P1 t  K) _8 D& n0 [
板边两个同轴连接器SMA接口，是直接接两根SMA单极天线？那么这两根天线都处于平行状态时，会互相影响方向图，可能影响某些方位的通信距离。
! h: H+ o+ F+ M. o7 s& |: x' F2 o - k# f; {2 V- K- e
虽然是时分半双工方式，也会影响方向图。
; C' T9 M8 S3 a6 O2 l( q$ e8 g" _天线附近不能有不相关的金属材料。
* Y: C8 Q2 c* K4 t) t0 U
作者: funeng3688    时间: 2019-6-28 08:28
有一小段线布在第2层地平面上。
, D3 _4 \, E/ A5 D1 o5 ^: p这么松的布局布线空间，怎么能容忍那么一小段线布在第2层地平面上呢？$ K" ~  e; v- I" m8 D3 j
这会导致2根微带线跨分割。——数模混合板，是不允许任何信号线跨分割的，即使是电平控制线，也不能跨分割。除非这根电平控制线离模拟区域很远很远。
4 E% x7 z* F# n7 G/ k1 J . |4 H, A1 `+ B$ c8 |; S1 s
在布线时，尽量将数字线推挤在左边，离模拟区域远些。/ i" Y/ T$ Y6 Z
作者: funeng3688    时间: 2019-6-28 08:38
本帖最后由 funeng3688 于 2019-6-28 13:23 编辑 5 }/ m1 y* B4 C3 n; T, n

9 s& n$ p% h- ~- k- f- w) p$ u( Y一些耳熟能详的PCB的EMC设计规则，背起来头头是道，听起来耳朵生茧，但做起来言行不一：* r, ^3 p6 x6 B; v' k
' m* y! C& L% W5 m+ d9 {
比如前面提到的电源滤波：! O: P2 f0 v6 ?  [' u5 q8 `
a、每个电源管脚上都要接至少一个滤波电容，滤波电容尽可能靠近电源管脚（这个不满足）；
0 |1 k+ f  J& Fb、芯片电源管脚与滤波电容之间的电源布线尽可能粗，越短越好（这个不满足）；2 n. h. }4 K/ B
c、滤波电容接地线尽可能粗（这个不满足），越短越好（这一小条己经满足，值得表扬）；
9 f$ k, o1 F) Pd、接地过孔离滤波电容接地焊盘尽可能近些，接地焊盘附近至少1个过孔（这一小条己经满足，值得表扬）。如果附近还有空间，要多打接地过孔（这个不满足）；
  {$ N6 q: z( m" o# a1 G- N7 Ce、电源布线先经过滤波电容，再到电源管脚（这一大条己经满足，值得表扬）。
7 h/ ~6 n- @2 Q8 W% w: C7 K1 }  Y, ?7 @+ a/ V0 c" _

! e9 Q; I  h+ p; n
作者: wu6886    时间: 2019-6-28 08:51
學習4 G6 p6 J# \1 ^* G: Y2 y6 n+ [+ l
作者: funeng3688    时间: 2019-6-28 13:21
做过数字板的工程师，都知道数字板上的高速（陡峭边沿）信号有谐波干扰。$ Y  n% s$ W8 e$ F. A: X% l

6 u/ N' d7 [4 D+ S8 A% t0 e# i而低速数字线或者电平控制线上有干扰吗？# n; q8 a8 |$ d9 b% ^, }4 t5 f  M* w

) |) R% |; c+ i+ h' ~1 ~有。4 f6 K4 w( C/ x) v4 b6 k, G

5 P. B5 P% L6 u2 W& s, N干扰是从哪来的？
1 V6 O1 Y0 s- A7 j
3 F, E% m/ U7 X8 y* k, s电巢相关课程会讲到。
/ T0 t2 a; W7 E; M1 Q/ J
( V- r# `1 B: H# K2 n# H
作者: saladrf    时间: 2019-6-28 14:13
每个信号过孔旁边，增加一个接地过孔。以提供最小的回流路径，减小对外辐射。" |- U7 _/ M) q' e& J. K: m/ p+ }
也有利于阻抗连续性。+ v" T$ E9 N3 C9 `' b
作者: funeng3688    时间: 2019-6-28 14:28
saladrf 发表于 2019-6-28 14:13' [8 z- ?- N" |- G! U  _
每个信号过孔旁边，增加一个接地过孔。以提供最小的回流路径，减小对外辐射。
1 X. L' J6 e" w$ F/ _; T也有利于阻抗连续性。

( z; H0 N9 f. s5 g6 m% f这个意见很好。6月30日下午EDA365公开课，就是讲各种各样布线的阻抗连续性。& z0 v" W$ t: r- Q4 N7 \+ Z. d' Y
/ X$ G5 @; ^& _

8 p0 S/ o. W; p$ ?" o9 p; P. x  Q$ }) G! l% b" r5 n5 n! g, h
作者: funeng3688    时间: 2019-6-28 14:36
这块PCB的两个布线层的布线方向最好一开始就遵循互相垂直的原则；
' b* ?& h' E5 N% u# h布通之后，再根据删多余信号过孔的原则简单修改。3 U9 J' j' c2 F2 Y% P
作者: JaneTJX    时间: 2019-7-3 14:46
666666
作者: tt4661391    时间: 2019-9-4 17:03
谢谢楼主指教。学习了。
作者: loveluo    时间: 2023-8-28 19:05
谢谢楼主指教。学习了。



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