Analog ve RF Devrelerinde Elektromanyetik Müdahaleye Giriş

Elektromanyetik müdahale (EMI) yüksek performanslı baskılı devrede en kalıcı zorluklardan biri olarak kalır (PCB) tasarımı, özellikle hassas analog ve radyo frekansı (RF) devreleri aynı gigahertz aralıkları ve tedarik gerilimleri ile aynı zamanda düşük seviyededir.Bu makale, düşük seviyeli sinyallerin, sinyal-to-noise oranını bozar ve RF aşamalarındaki gürültü veya kırılgan emisyonlar için hassas bir şekilde ayarlanır.Operasyonel frekanslar kontrol eder ve aynı zamanda yüksek çözünürlükte de sabit devreleri kontrol eder.

Kaynakları ve Coupling Mechanisms

EMI üç birincil darbe modları aracılığıyla bir devreye girebilir: yapılan, radiated, ve indüktif veya sığarıcı yakın yere darbe. Dijital saatler, geçiş düzenleyicileri ve yüksek hızlı veri otobüsleri müdahale için sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık kullanılan bu mekanizmaların çalışma gruplarına dönüşür. ek olarak, zemin uçaklarda geri dönüşler, zemindeki izler ve kateterler arasındaki mesafe kontrasepsiyonel kapasitansları arasındaki mesafeler.

Hassas analog devreler için, çift gürültünün mikro voltları bile hata bütçesini geçebilir. RF devrelerinde, geçiş bandında herhangi bir şaşırtıcı ton gürültü rakamını bozabilir ve biraz hata oranını yükseltebilir. İlk adım kritik sinyal yollarını ve en agresif gürültü kaynaklarını tanımlamaktır, sonra izolasyonu, filtrelemeyi ve dikkatli bir şekilde engelleyici bir savunma uygulamaktır.

PCB Stack-Up ve Ground Plane Design

Sürekli Ground Planes

Düşük boyutlu tasarım temeli sağlam, kırılmamış bir zemin uçağıdır. Sürekli bir uçak, ortak modu kısıtlayan ve zemini bastırmak için, dört katmanlı bir yığın için, dört katmanlı bir yığın (tavı) gerekliyse, köprüler genellikle kabul edilebilir performans için minimuma yerleştirilir. Zemin uçağının en hassas sinyalleri taşıyan katmana karşı koymalıdır.

Via Stitching and Grounding of Shield Tels

Koruyucu kanallarını kullanırken veya koruyucu izlerini kullanarak, onları uzay yoluyla zemin uçağa dikin, özellikle de RFIC'ler ve op-amps üzerinde, doğrudan bir resonant boşluk olarak hareket etme kalkanını önler ve dış alanların hassas düğümlerden ayırılmasını sağlar.

Bitirme ve Katılımcılık

Gürültü Kaynağının Gerçek Ayrılığı

Place high-frequency digital circuits, oscillators, and switching power converters as far as possible from analog inputs and RF front-ends. A physical distance of at least 10 mm per 100 MHz of edge rate is a rough guideline. If board space is tight, insert a conductive barrier (copper pour or grounded via fence) between noisy and quiet sections. Partition the board into functional zones and route signals so that they never cross a zone boundary unless absolutely necessary.

Shielding Cans ve Guard Ring

En hassas RF aşamaları için (LNAs, VCOs, karıştırıcılar), bireysel bölmeli koruyucular tavsiye edilir. kalkan, önceden bilgilendirilmiş bir metal veya koruyucu bir engelleyiciyi kullanabilir ve eğimli darbeyi azaltır.For circuits like high- çözünürlüklü ADCs or enstrümanasyon yükselteçleri, bir bekçi halkası - üst bakır tabakada bir bekçi yüzüğü - su geçirmez bir zemine bağlanabilir - eğimli bir sızıntıyı batırabilir.

Routing and Trace Management

Impedance ve Microstrip vs. Stripline

RF izlerinin, iki zemin düzlem arasında gömülü (geçmiş) ve yüksek hızlı diferansiyel çiftler için, arka planlı (parçalı) yapılara kadar tüm RF izlerini takip etmek için kontrollü olarak tasarlanmalıdır.In high- speed Differential pair, use coplanar dalga kılavuzu with ground (CPWG) structures.Keep all RF traces as short and direct as possible, especially the road from the lastifier to the anten connection.

Analog ve Dijital İşaretlerin Ayrılığı

Analog izler birkaç milimetreden fazla dijital otobüslere asla paralel çalışmamalıdır. Zaman geçiş kaçınılmazdır, sürücüye baskı yapan ve harmonik enerjiye yakın bir şekilde direnir.

Güç bütünlüğü ve Decoupling

Yerelleştirilmiş Decoupling

Analog veya RF yolundaki her aktif IC, gürültünün frekansına bağlı olarak kendi dekonuplama kapasitesine sahip olmalıdır - 1-2 mm içinde ideal olarak yüksek frekanslı gürültüyü ön plana çıkarmak için kullanabilir.Thead be yerleştirilmelidir.

Star Point Power Dağıtım

Mümkün olan yerde, analog bölümler için bir yıldız-kırık veya ağaç-topoloji gücü dağıtımını kullanın. Bu, dijital veya geçiş devrelerinden gelen gürültüyü ortak engelleyici darbe yoluyla analog tedarike enjekte etmekten kaçınır. RF ve analog malzemeler için özel bir alt tabaka eklemek için.Bir mikro kontrolleyici ve VCO V.

Filtreleme Teknikleri

LC ve RC Low-Pass Filtreleri

sinyal yolları üzerinde, ADC veya amplifikatör girişinde basit bir RC düşük uç filtre yüksek frekanslılar sadece en yüksek sinyal bantlarından daha fazla sorun yaratmalıdır. RF hatları için, LC filtreleri veya SAW filtrelerini bilinen müdahale bandlarını kullanmaya özen gösterin.

Ferrite Beads on I /O Lines

Her kablo veya kablo, sinyalleri kapalı olan şerit, beklenen gürültü frekansına (tipik olarak 100 MHz'e 1 GHz'e kadar) vurabilir veya tüm dış I/O hatlarında - analog, dijital ve güç - gemi kenarındaki boşlukları bozmak için.

Kabloların ve kazıların yeri

Shieldlı kablolar, sinyal bütünlüğünü korumak için şapel zeminine (veya özel bir temiz zemin) bağlanır, ancak analog sinyaller için, alıcıdaki tek taraflı zemin bağlantısı zemin döngülerini engelleyebilir.Inkript, use izolasyon dönüştürücüler veya ortak mod filtreleri kullanarak.

PCB Malzeme Seçme

Standart FR4, yüksek bir dağıtım faktörü ve tutarsız dielektrik sabitine sahiptir, bu da 1 GHz üzerinde sorunlu hale gelir. RF devreler için, Rogers 4003C veya 4350B gibi laminatları kullanın veya yüksek frekanslı kompozitler gibi yüksek frekanslı kompozitler sunar: Dijital tabakalar ve yüksek frekanslı bir Dk, her iki kat daha fazla dayanıklılık ve uçarak geçişlere dikkat etmek için dikkat etmek için yüksek frekanslı bir ısıtılır.

Simülasyon ve Ön Değerlendirme Test

Hiçbir tasarım geçerli olmadan tamamlanmaz. Tam dalga EM simülatörü kullanın (örneğin, Ansys HFSS, Keysight Momentum veya OpenEMS gibi açık kaynak araçları) mevcut kesintiler ve radiated alan kalıpları erken ayarlandığında, bir yük fazı analiz eden ve yakın alan ile testleri, kalkan veya filtrelemenin yetersiz kaldığı sıcak noktaları tanımlayabilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Hassas analog ve RF devrelerinde elektromanyetik müdahaleyi azaltmak, disipline edilmiş, sistem düzeyinde bir yaklaşım gerektirir, zemin, düzen, bileşen seçimi, filtreleme ve malzeme seçimi. Burada açıklanan teknikleri uygulayarak - sürekli zemin uçaklar, kontrollü-zevsiz geri dönüş yolları, en az döngü alanları ve sağlam bir simülasyon - yoğun olarak hassas devrelere bile güvenilir performans elde edebilir.

Daha fazla okuma için, [[DÜye:0][DÜye Olmayanlar İçin Tıklayınız.[DÜye Olmayanlar İçin Tıklayınız.)[DÜye Olmayanlar İçin Tıklayınız.