PCB板材選取與高頻PCB制板工藝要求(V2)
TTL、CMOS電路為了減少信號邏輯對電源的影響(過沖),在靠近電源管腳處加濾波電容。但在高頻、微波電路中僅僅采取這種措施還不夠。下面以制造工藝為例說明高頻信號對電源的干擾。
圖九 高頻信號對電源產(chǎn)生高頻干擾的方式
這兩種方式的高頻信號均對電源產(chǎn)生高頻干擾,并影響其它功能電路。除
了電源管腳加濾波電容外,還需要串聯(lián)電感的抑制高頻干擾。串聯(lián)電感的選取與工作頻率有關(guān)。依據(jù)是如果電源腳過濾1M以上的高頻干擾,其中C=0.1uF,則選取L=1uH電感。在外加電源的集電極開路信號管腳加電感時請慎重,因為此時的電感相當(dāng)于一個匹配用的電感。
(5)屏蔽
在微小信號和高頻信號的PCB設(shè)計中需采取屏蔽措施以減少大信號(如邏輯電平)干擾或減少高頻信號的電磁輻射。如:
A、數(shù)字、模擬低頻(小于30MHz)小信號PCB設(shè)計中,除了在數(shù)字地和模擬地分割外,還需對小信號布線區(qū)鋪地,地與信號線間隔大于線寬。
B、數(shù)字、模擬高頻小信號PCB設(shè)計中,還需在高頻部分加屏蔽罩或鋪地過孔隔離措施。
C、高頻大信號PCB設(shè)計中,高頻部分需以獨(dú)立的功能模塊設(shè)計并加屏蔽盒以減少高頻信號對外的輻射。如光纖155M、622M、2Gb/s的收發(fā)模塊。
多層PCB布板(諾基亞6110),雙面放器件,手機(jī)PCB設(shè)計如圖十所示。
圖十 手機(jī)PCB設(shè)計示例
6、板材選取舉例
以我們設(shè)計調(diào)試的高頻(微波)PCB為例說明板材選取。
(1)2.4GHz擴(kuò)頻數(shù)字微波中繼板材選取
其結(jié)構(gòu)包括2M數(shù)字接口、20M擴(kuò)頻解擴(kuò)、70M中頻調(diào)制解調(diào)板。我們采用FR4板材,四層PCB板,大面積鋪地,高頻模擬部分電源采用電感扼流圈與數(shù)字部分隔離。
2.4GHz射頻收發(fā)信機(jī)采用F4雙面板,收發(fā)分別用金屬盒屏蔽,電源入端濾波。
(2)1.9GHz射頻收發(fā)信機(jī)
其中,功率放大器采用PTFE板材,雙面PCB板;射頻收發(fā)信機(jī)采用PTFE板材,四層PCB板。都是采用大面積鋪地,功能模塊屏蔽罩隔離措施。
(3)140MHz中頻收發(fā)信機(jī)
頂層用0.3mm的S1139板材,大面積鋪地,過孔隔離。
(4)70MHz中頻收發(fā)信機(jī)
采用FR4板材,四層PCB板。大面積鋪地,功能模塊隔離帶用一串過孔隔離。
(5)30W功率放大器
采用RO4350板材,雙面PCB板。大面積鋪地,間距約束大于等于50歐姆線寬,用金屬盒屏蔽,電源入端濾波。
(6)2000MHz微波頻率源
采用0.8mm厚的S1139板材,雙面PCB板。
無線領(lǐng)域的器件涉及廣泛,應(yīng)用較為復(fù)雜,尤其是當(dāng)前無線通信市場競爭激烈,產(chǎn)品的價格和面市時間越來越成為競爭焦點(diǎn)。因此,電子工程師的PCB設(shè)計不能單純考慮技術(shù)的先進(jìn)性,必須從多方面折中考慮,平衡技術(shù)先進(jìn)性、價格優(yōu)勢和縮短產(chǎn)品上市時間等關(guān)鍵因素,提高產(chǎn)品的競爭力。
作者:張建慧、饒龍記,國家數(shù)字交換系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心