Lo sviluppo della tecnologia di comunicazione ha visto un’applicazione via via più ampia dei circuiti a radiofrequenza (RF) wireless, ad esempio nei campi dei telefoni cellulari e dei prodotti Bluetooth, e il circuito RF è diventato la tecnologia centrale della propagazione radio. Negli ultimi anni, tuttavia, la diffusione graduale del 4G e l’aumento evidente dell’ordine di grandezza del trasferimento dei dati hanno posto delle sfide alla progettazione PCB dei circuiti RF. Dopo tutto, il numero di segnali trasferiti daCircuito RFaumenta di centinaia di volte ogni giorno. Inoltre, poiché il circuito RF è applicato principalmente in dispositivi portatili che hanno caratteristiche di piccole dimensioni e portabilità, il requisito di base dell’intero circuito risiede nel volume ridotto, in un instradamento uniforme e ragionevole e nella non interferenza tra i microcomponenti. Tuttavia, sembra inevitabile che si verifichino interferenze elettromagnetiche tra i componenti all’interno dei telefoni cellulari. Niente paura. Alcune operazioni possono essere applicate per ridurre efficacemente l’influenza causata dalle interferenze elettromagnetiche. Questo articolo presenterà un progetto PCB ragionevole per il circuito RF, le cui caratteristiche includono un volume ridotto e una notevole capacità di anti-interferenza.
Selezione del materiale del substrato
Poiché alcuni circuiti integrati (IC, integrated circuits) sono realizzati su substrato, è necessario innanzitutto scegliere un substrato adatto per il circuito RF come supporto per i componenti elettronici. Per quanto riguarda la selezione dimateriale del substratoi primi elementi da prendere in considerazione includono la costante dielettrica, la perdita dielettrica e il coefficiente di dilatazione termica, tra i quali la costante dielettrica è la più significativa poiché influisce notevolmente sull’impedenza e sulla velocità di trasmissione del circuito, in particolare per quei circuiti con frequenze estremamente elevate che richiedono specifiche rigorose sulla costante dielettrica. Pertanto, in generale, è una regola scegliere un materiale di substrato con una costante dielettrica relativamente bassa.
Procedura di progettazione PCB
• Progettazione di schemi elettrici
La prima fase della progettazione PCB consiste nel progettare lo schema elettrico, che deve essere completato con l’assistenza dei computer. La progettazione dello schema elettrico viene realizzata tramiteSoftware di progettazione PCBche contiene tutti i componenti analogici elettronici. Prima di tutto, lo schema elettrico viene progettato simulando il circuito reale al computer. Successivamente, lo schema deve essere collegato ai relativi componenti. In seguito, la simulazione del funzionamento viene eseguita sulla base dello schema per determinare la fattibilità del funzionamento di base.
• Progettazione PCB
Dopo la progettazione dello schema elettrico, il layout e le dimensioni del PCB possono essere determinati scientificamente sulla base dello schema. Il layout e le dimensioni del PCB possono essere ottimizzati in funzione della posizione, delle dimensioni, del tracciato e di altri parametri, in modo da far raggiungere all’intero sistema le prestazioni ottimali. In questo processo, è necessario determinare le posizioni dei fori di fissaggio, dei fori di ispezione e dei fori di riferimento.
Individua tutti i componenti necessari. I componenti ordinari sono facili da trovare in magazzino. Se i componenti non sono disponibili in magazzino, è necessario acquistarli o produrli.PCBCartdispone di un sistema professionale e stabile di approvvigionamento dei componenti su cui i clienti possono fare affidamento. Successivamente, è necessario distribuire i componenti e implementare il routing intorno ad essi. L’ultimo passo consiste nel rilevare il funzionamento del circuito per garantire che le prestazioni del circuito siano in grado di soddisfare i requisiti e che il funzionamento del circuito possa essere sostanzialmente stabile.
Layout dei componenti
Diverso dall'ordinariolayout dei componenti, tutti i componenti nel circuito RF sono così piccoli, a causa delle ridotte dimensioni del circuito, che si applica la tecnologia SMT (surface mount technology) per il posizionamento dei componenti e il forno a rifusione a infrarossi per la saldatura dei componenti microelettronici. La saldatura è un anello importante nella progettazione dei circuiti RF, la cui qualità influisce direttamente sulla qualità complessiva dell’intero circuito. Per il PCB del circuito RF, è necessario che si formi un’eccellente compatibilità elettromagnetica tra i componenti elettronici, che è l’elemento più degno di considerazione. Le radiazioni elettromagnetiche tra diversi componenti elettronici influenzano il funzionamento indipendente di ciascun componente elettronico, quindi è necessario innanzitutto selezionare componenti con capacità anti-interferenza.
Inoltre, nel processo di funzionamento complessivo del circuito, la corrente nel circuito tende a generare un campo magnetico. Pertanto, dal punto di vista del circuito RF, oltre a considerare l’interferenza tra i componenti, occorre tenere conto anche dell’interferenza elettromagnetica del circuito sugli altri circuiti. Il layout macroscopico del circuito è piuttosto critico e i seguenti principi di base per il layout del circuito possono essere considerati come riferimento.
Innanzitutto, la disposizione dei componenti dovrebbe essere organizzata su un’unica fila. La determinazione della direzione di ingresso del PCB nel sistema di stagnatura viene applicata per ridurre i problemi causati da saldature difettose. In generale, l’interspazio tra i componenti dovrebbe essere di 0,5 mm o più, in modo che la saldatura a stagno possa essere eseguita tra i componenti. In caso contrario, la saldatura non può essere effettuata a causa della ridotta distanza tra i componenti.
In secondo luogo, tutte le interfacce devono essere compatibili tra loro nel sistema PCB. Sia le posizioni, sia le dimensioni, sia la forma delle interfacce dei componenti devono essere prese in considerazione per garantire un collegamento fluido tra di esse. La complessità del circuito porta inevitabilmente a differenze di potenziale elettrico tra i circuiti. A causa del ridotto spazio tra queste differenze, si verificano spesso cortocircuiti. Pertanto, i componenti con alto potenziale elettrico non dovrebbero essere posizionati troppo vicini tra loro per evitare il verificarsi di cortocircuiti. Occorre prestare maggiore attenzione in ambienti ad alta tensione.
Infine, la struttura del circuito deve essere attentamente considerata nel suo insieme e il circuito deve essere suddiviso in moduli separati, ciascuno dei quali contiene molti componenti elettronici. I componenti devono essere distribuiti in base ai diversi moduli. Ad esempio, il circuito di amplificazione ad alta frequenza o il circuito mixer devono essere collocati insieme nel processo di layout, in modo che l’area dell’anello dei conduttori possa essere efficacemente ridotta, così come il consumo del circuito e la radiazione elettromagnetica. Inoltre, ciò consente di evitare l’interferenza reciproca tra i diversi moduli.
Instradamento
Il routing viene implementato dopo il layout di base ed è classificato in routing dettagliato e routing complessivo. Il primo si riferisce al routing all’interno dei diversi moduli del circuito. Sebbene il routing dettagliato possa aver luogo nella progettazione IC, il routing dettagliato preliminare viene completato prima dell’approvvigionamento dei componenti. A volte è necessario solo un piccolo intervento di modifica.
L’instradamento complessivo si riferisce all’instradamento reciproco tra i diversi moduli o all’instradamento di rete tra l’alimentazione e ciascun modulo. Alcuni aspetti devono essere presi in considerazione nel processo di instradamento complessivo. A causa della particolarità delle posizioni e delle diverse distanze tra i moduli, si genereranno molte limitazioni. Se ogni modulo viene considerato come un punto e si determina la connessione tra i punti, verrà generato il piano migliore con la lunghezza di instradamento più breve, in modo da risparmiare sui costi dei materiali e rendere il circuito semplice e ordinato.
