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13個(gè)射頻電路電源設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

發(fā)布時(shí)間:2019-08-20 責(zé)任編輯:xueqi

【導(dǎo)讀】良好的電源去耦技術(shù)與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)腜CB布局、Vcc引線(星型拓?fù)?相結(jié)合,能夠?yàn)槿魏蜶F系統(tǒng)設(shè)計(jì)奠定穩(wěn)固的基礎(chǔ)。盡管實(shí)際設(shè)計(jì)中還會(huì)存在降低系統(tǒng)性能指標(biāo)的其它因素,但是,擁有一個(gè)“無(wú)噪聲”的電源是優(yōu)化系統(tǒng)性能的基本要素。
 
(1)電源線是EMI出入電路的重要途徑。通過(guò)電源線,外界的干擾可以傳入內(nèi)部電路,影響RF電路指標(biāo)。為了減少電磁輻射和耦合,要求DC-DC模塊的一次側(cè)、二次側(cè)、負(fù)載側(cè)環(huán)路面積最小。電源電路不管形式有多復(fù)雜,其大電流環(huán)路都要盡可能小。電源線和地線總是要很近放置。
 
(2)如果電路中使用了開關(guān)電源,開關(guān)電源的外圍器件布局要符合各功率回流路徑最短的原則。濾波電容要靠近開關(guān)電源相關(guān)引腳。使用共模電感,靠近開關(guān)電源模塊。
 
(3)單板上長(zhǎng)距離的電源線不能同時(shí)接近或穿過(guò)級(jí)聯(lián)放大器(增益大于45dB)的輸出和輸入端附近。避免電源線成為RF信號(hào)傳輸途徑,可能引起自激或降低扇區(qū)隔離度。長(zhǎng)距離電源線的兩端都需要加上高頻濾波電容,甚至中間也加高頻濾波電容。
 
(4)RF PCB的電源入口處組合并聯(lián)三個(gè)濾波電容,利用這三種電容的各自優(yōu)點(diǎn)分別濾除電源線上的低、中、高頻。例如:10uf,0.1uf,100pf。并且按照從大到小的順序依次靠近電源的輸入管腳。
 
(5)用同一組電源給小信號(hào)級(jí)聯(lián)放大器饋電,應(yīng)當(dāng)先從末級(jí)開始,依次向前級(jí)供電,使末級(jí)電路產(chǎn)生的EMI 對(duì)前級(jí)的影響較小。且每一級(jí)的電源濾波至少有兩個(gè)電容:0.1uf,100pf。當(dāng)信號(hào)頻率高于1GHz時(shí),要增加10pf濾波電容。
 
(6)常用到小功率電子濾波器,濾波電容要靠近三極管管腳,高頻濾波電容更靠近管腳。三極管選用截止頻率較低的。如果電子濾波器中的三極管是高頻管,工作在放大區(qū),外圍器件布局又不合理,在電源輸出端很容易產(chǎn)生高頻振蕩。
 
線性穩(wěn)壓模塊也可能存在同樣的問題,原因是芯片內(nèi)存在反饋回路,且內(nèi)部三極管工作在放大區(qū)。在布局時(shí)要求高頻濾波電容靠近管腳,減小分布電感,破壞振蕩條件。
 
(7)PCB的POWER部分的銅箔尺寸符合其流過(guò)的最大電流,并考慮余量(一般參考為1A/mm線寬)。
 
(8)電源線的輸入輸出不能交叉。
 
(9)注意電源退耦、濾波,防止不同單元通過(guò)電源線產(chǎn)生干擾,電源布線時(shí)電源線之間應(yīng)相互隔離。電源線與其它強(qiáng)干擾線(如CLK)用地線隔離。
 
(10)小信號(hào)放大器的電源布線需要地銅皮及接地過(guò)孔隔離,避免其它EMI干擾竄入,進(jìn)而惡化本級(jí)信號(hào)質(zhì)量。
 
(11)不同電源層在空間上要避免重疊。主要是為了減少不同電源之間的干擾,特別是一些電壓相差很大的電源之間,電源平面的重疊問題一定要設(shè)法避免,難以避免時(shí)可考慮中間隔地層。
 
(12)PCB板層分配便于簡(jiǎn)化后續(xù)的布線處理,對(duì)于一個(gè)四層PCB板(WLAN中常用的電路板),在大多數(shù)應(yīng)用中用電路板的頂層放置元器件和RF引線,第二層作為系統(tǒng)地,電源部分放置在第三層,任何信號(hào)線都可以分布在第四層。
 
第二層采用連續(xù)的地平面布局對(duì)于建立阻抗受控的RF信號(hào)通路非常必要,它還便于獲得盡可能短的地環(huán)路,為第一層和第三層提供高度的電氣隔離,使得兩層之間的耦合最小。當(dāng)然,也可以采用其它板層定義的方式(特別是在電路板具有不同的層數(shù)時(shí)),但上述結(jié)構(gòu)是經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的一個(gè)成功范例
 
(13)大面積的電源層能夠使Vcc布線變得輕松,但是,這種結(jié)構(gòu)常常是引發(fā)系統(tǒng)性能惡化的導(dǎo)火索,在一個(gè)較大平面上把所有電源引線接在一起將無(wú)法避免引腳之間的噪聲傳輸。反之,如果使用星型拓?fù)鋭t會(huì)減輕不同電源引腳之間的耦合。
 
良好的電源去耦技術(shù)與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)腜CB布局、Vcc引線(星型拓?fù)?相結(jié)合,能夠?yàn)槿魏蜶F系統(tǒng)設(shè)計(jì)奠定穩(wěn)固的基礎(chǔ)。盡管實(shí)際設(shè)計(jì)中還會(huì)存在降低系統(tǒng)性能指標(biāo)的其它因素,但是,擁有一個(gè)“無(wú)噪聲”的電源是優(yōu)化系統(tǒng)性能的基本要素。
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