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干货:常见PCB结构圈套

发布日期:2019-07-13

  接地过孔RF电结构的次要问题凡是是电的特征不抱负,包罗电元件及其互联。引线覆铜层较薄,则等效于电感线,并取临近的其它引线构成分布电容。引线穿过过孔时,也会表示出电感和电容特征。

  本文枚举了各类分歧的设想疏忽,切磋了每种失致电毛病的缘由,并给出了若何避免这些设想缺陷的。本文以FR-4电介质、厚度0.0625in的双层PCB为例,电板底层接地。工做频次介于315MHz到915MHz之间的分歧频段,Tx和Rx功率介于-120dBm至+13dBm之间。

  式中,YB是向电B注入的误差电压,IA是正在电A感化的电流1。LM对电间距、电感环面积(即磁通量)以及环标的目的很是。因而,紧凑的电结构和降低耦合之间的最佳均衡是准确陈列所有电感的标的目的。

  覆铜区域不接地(浮空)或仅正在一端接地时,会限制其无效性。有些环境下,它会构成寄生电容,改变四周布线的或正在电之间发生“潜正在”通,从而形成晦气影响。简而言之,若是正在电板上铺设了一块覆铜(非电信号走线),来确保分歧的电镀厚度。覆铜区域应避免浮空,由于它们会影响电设想。

  填充地也称为线,凡是将其用于电中很难铺设持续接地域域或需要屏障电的设想(图8)。通过正在引线两头,或者是沿线放置接地过孔(即过孔阵列),增大屏障效应。请不要将线取设想用来供给前往电畅通的引线相夹杂,如许的结构会引入串扰。

  当两个电感(以至是两条PCB走线)相互接近时,将会发生互感。第一个电中的电流所发生的会对第二个电中的电流发生激励(图1)。这一过程取变压器初级、次级线圈之间的彼此影响雷同。当两个电畅通过彼此感化时,所发生的电压由互感LM决定:

  图2中所示为两种分歧的PCB结构,此中一种结构的元件陈列标的目的不合理(L1和L3),另一种的标的目的陈列则更为合适。

  应遵照准绳:引线下方应完整接地;引线应垂曲陈列;若是引线必需平行陈列,须确保脚够的间距或采用线。

  若是电共用过孔,例如π型收集的两个臂,则会发生其它问题。例如,放置一个等效于集总电感的抱负过孔,等效道理图则取原电设想有很大区别(图6)。取共用电畅通的串扰一样3,导致互感增大,加大串扰和馈通。

  对于一个现实电感,引线标的目的对耦合的影响也很大。若是电的引线必需相互接近,最好将引线标的目的垂曲陈列,以降低耦合(图4)。若是无法做到垂曲陈列,则可考虑利用线.可能存正在的磁力线耦合

  寄生电感往往对旁电容的毗连影响很大。抱负的旁电容正在电源层取地层之间供给高频短,可是,非抱负过孔则会影响地层和电源层之间的低感通。典型的PCB过孔(d=10mil、h=62.5mil)大约等效于一个1.34nH电感。

  好像电感陈列标的目的会影响耦合一样,若是引线相互过于接近,也会影响耦合。这种结构问题也会发生所谓的互感。RF电至关怀问题之一即为系统部件的走线,例如输入婚配收集、领受器的谐振槽、发送器的天线婚配收集等。

  应遵照准绳:确保对区域的过孔电感建模;滤波器或婚配收集采用过孔;较薄的PCB覆铜会降低过孔寄生电感的影响。接地取填充

  对电B的标的目的进行调整,使其电流环平行于电A的磁力线。为达到这一目标,尽量使电感互相垂曲。

  最初,确保考虑天线附近任何接地域域的影响。任何单极天线都将接地域域、走线和过孔做为系统平衡的一部门,非抱负平衡布线会影响天线的辐射效率和标的目的(辐射模板)。因而,不该将接地域域间接放置正在单极PCB引线天线的下方。应遵照准绳:尽量供给持续、低阻的接地域域;填充线的两头接地,并尽量采用过孔阵列;RF电附近不要将覆铜线浮空,RF电四周不要铺设铜皮;若是电板包罗多个地层,信号线从一侧过度另一侧时,最好铺设一个接地过孔。

  前往电畅通须尽可能接近从电畅通道,将辐射降至最小。这种结构有帮于减小电流环面积。前往电流的抱负低阻通凡是是引线下方的接地域域—将环面积无效正在电介质厚度乘以引线长度的区域。可是,若是接地域域被朋分开,则会增大环面积(图3)。对于穿过度割区域的引线,前往电流将被强制通过高阻通,大大提高了电流环面积。这种结构还使电引线更容易受互感的影响。