RF電路布局如何降低寄生信號

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯RF電路布局如何降低寄生信號 RF電路布局要想降低寄生信號，需要RF工程師發(fā)揮制造性。記住以下這八條規(guī)章，不但有助于加速產(chǎn)品上市進程，而且還可提高工作日程的可預(yù)見性。 規(guī)章1：接地通孔應(yīng)位于接地參考層開關(guān)處 流經(jīng)所布線路的全部電流都有相等的回流。耦合策略當(dāng)然許多，不過回流通常流經(jīng)相鄰的接地層或與信號線路并行布置的接地。在參考層連續(xù)時，全部耦合都僅限于傳輸線路，一切都特別正常。不過，假如信號線路從頂層切換至內(nèi)部或底層時，回流也必需獲得路徑。 圖1就是一個實例。頂層信號線路電流下面緊挨著就是回流。當(dāng)它轉(zhuǎn)移究竟層時，回流就通過四周的通孔。不過，假如四周沒有用于回流

2、的通孔時，回流就要通過最近可用的接地通孔。更遠的距離會產(chǎn)生電流環(huán)路，形成電感器。假如這種不必要的電流路徑偏移，碰巧又同另一條線路交叉，那么干擾就會更嚴(yán)峻。這種電流環(huán)路其實相當(dāng)于形成了一個天線！ 圖1：信號電流從器件引腳經(jīng)過通孔流到較低層?；亓髟诒黄攘飨蜃罱邹D(zhuǎn)變至不同參考層之前位于信號之下。 接地參考是最佳策略，但高速線路有時候可布置在內(nèi)部層上。接地參考層上下都放置特別困難，半導(dǎo)體廠商可能會受到引腳限制，把電源線安放在高速線路旁邊。參考電流要是需要在非DC耦合的各層或各網(wǎng)之間切換，應(yīng)緊挨著開關(guān)點安放去耦電容。 規(guī)章2：將器件焊盤與頂層接地連接起來 很多器件在器件封裝底部都采納散熱接地焊盤。在

3、RF器件上，這些通常都是電氣接地，而相鄰焊盤點有接地通孔陣列?？蓪⑵骷副P直接連接至接地引腳，并通過頂層接地連接至任何灌銅。如有多個路徑，回流會按路徑阻抗比例拆分。通過焊盤進行接地連接相對于引腳接地而言，路徑更短、阻抗更低。 電路板與器件焊盤之間良好的電氣連接至關(guān)重要。裝配時，電路板通孔陣列中的未填充通孔也可能會抽走器件的焊膏，留下空隙。填滿通孔是保證焊接到位的好方法。在評測中，還要打開焊接掩模層確認(rèn)沒有焊接掩模在器件下方的電路板接地上，由于焊接掩?？赡軙Ц咂骷蚴蛊鋼u擺。 規(guī)章3：無參考層間隙 器件周邊處處都是通孔。電源網(wǎng)分解成本地去耦，然后降至電源層，通常供應(yīng)多個通孔以最大限度削減電感，

4、提高載流容量，同時掌握總線可降至內(nèi)層。全部這些分解最終都會在器件四周完全被鉗住。 每個這些通孔都會在內(nèi)接地層上產(chǎn)生大于通孔直徑自身的禁入?yún)^(qū)，供應(yīng)制造空隙。這些禁入?yún)^(qū)很簡單在回流路徑上造成中斷。一些通孔彼此靠近則會形成接地層溝，頂層CAD視圖看不見，這將導(dǎo)致狀況進一步簡單化。圖2兩個電源層通孔的接地層空隙可產(chǎn)生重疊的禁入?yún)^(qū)，并在返回路徑上造成中斷?；亓髦荒苻D(zhuǎn)道繞過接地層禁入?yún)^(qū)，形成現(xiàn)在常見的放射感應(yīng)路徑問題。 圖2：通孔四周接地層的禁入?yún)^(qū)可能重疊，迫使回流遠離信號路徑。即便沒有重疊，禁入?yún)^(qū)也會在接地層形成鼠咬阻抗中斷。 甚至“友好型”接地通孔也會為相關(guān)金屬焊盤帶來電路板制造工藝要求的最小尺寸規(guī)格

5、。通孔假如特別靠近信號線路，就會產(chǎn)生似乎頂層接地空隙被老鼠咬掉一塊一樣的侵蝕。圖2是鼠咬示意圖。 由于禁入?yún)^(qū)由CAD軟件自動生成，通孔在系統(tǒng)電路板上的使用又很頻繁，因此先期布局過程幾乎總會消失一些返回路徑中斷問題。布局評測時要跟蹤每條高速線路，檢查相關(guān)回流層以避開中斷。讓全部可在任何區(qū)域產(chǎn)生接地層干擾的通孔更靠近頂層接地空隙是一個不錯的方法。 規(guī)章4：保持差分線路的差分性 回流路徑對信號線路性能至關(guān)重要，其應(yīng)視為信號路徑的一部分。與此同時，差分對通常沒有緊密耦合，回流可能流經(jīng)相鄰層。兩個回流必需通過相等的電氣路徑布線。 即便在差分對的兩條線路不緊密耦合時，鄰近與共享型設(shè)計限制也會讓回流處于相同

6、層。要真正保持低寄生信號，需要更好的匹配。差分組件下接地層的斷流器等任何方案結(jié)構(gòu)都應(yīng)是對稱的。同樣，長度是否匹配可能也會產(chǎn)生信號線路中的波形曲線問題?；亓鞑粫鸩ㄐ吻€問題。一條差分線路的長度匹配狀況應(yīng)在其它差分線路中體現(xiàn)。 規(guī)章5：RF信號線路四周沒有時鐘或掌握線路 時鐘和掌握線路有時可視為沒什么影響的鄰居，由于其工作速度低，甚至接近DC。不過，其開關(guān)特性幾乎接近方波，可在奇數(shù)諧波頻率下生成獨特的音調(diào)。方波放射能源的基本頻率雖然不會產(chǎn)生什么影響，但其鋒利的邊緣可能會有影響。在數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計中，轉(zhuǎn)折頻率可估算必需要考慮的最高頻率諧波，計算方式為：Fknee=0.5/Tr，這里的Tr是上升時間。

7、請留意，是上升時間，而不是信號頻率。不過鋒利邊緣的方波也有強大的高階奇數(shù)諧波，其可能只在錯誤頻率下下降并耦合在RF線路上，違反嚴(yán)格的傳輸掩模要求。 時鐘和掌握線路應(yīng)由內(nèi)部接地層或頂層接地灌流（ground pour）與RF信號線路隔離。假如不能使用接地隔離信號，那么線路布線應(yīng)確保直角交叉。由于時鐘或掌握線路放射的磁通線路會圍繞干擾源線路的電流形成放射柱形等高線，它們將不會在接收器線路中產(chǎn)生電流。放慢上升時間不但可降低轉(zhuǎn)折頻率，而且還有助于削減干擾源的干擾，但時鐘或掌握線路也可充當(dāng)接收器線路。接收器線路仍可作為將寄生信號導(dǎo)入器件的導(dǎo)管。 規(guī)章6：使用接地隔離高速線路 微波傳輸帶與帶線大多數(shù)都與相

8、鄰接地層耦合。一些通量線路仍沿水平方向散發(fā)，并端接于相鄰跡線。一條高速線路或差分對上的音調(diào)在下一條跡線上終結(jié)，但信號層上的接地灌流會為通量線路帶來較低阻抗的終點，讓鄰近跡線不受音調(diào)干擾。 時鐘分布或合成器設(shè)備路由出來、用于承載相同頻率的跡線集群可能相鄰而行，由于干擾源音調(diào)已經(jīng)存在于接收器線路上。不過，分組的線路最終會分散。分散時，應(yīng)在分散線路之間供應(yīng)接地灌流，并在其開頭分散的地方灌入通孔，以便感應(yīng)回流沿著額定回流路徑流回。在圖3中，接地島末端的通孔可使感應(yīng)電流流到參考層上。接地灌流上其它通孔之間的間隔不要超過一個波長的非常之一，以確保接地不會成為共振結(jié)構(gòu)。 圖3：差分線路分散處的頂層接地通孔為

9、回流供應(yīng)流淌路徑。 規(guī)章7：不要在噪聲較大的電源層進行RF線路布線 音調(diào)進入電源層就會集中到每個地方。假如雜散音調(diào)進入電源、緩沖器、混頻器、衰減器和振蕩器，就會對干擾頻率進行調(diào)制。同樣，當(dāng)電源到達電路板時，它還沒有徹底被清空而實現(xiàn)對RF電路系統(tǒng)的驅(qū)動。應(yīng)最大限度削減RF線路在電源層的暴露，特殊是未過濾的電源層。 鄰近接地的大型電源層可創(chuàng)建高質(zhì)量嵌入式電容，使寄生信號衰減，并用于數(shù)字通信系統(tǒng)與某些RF系統(tǒng)。另一種方法是使用最小化電源層，有時更像是肥大跡線而不能說是層，這樣RF線路更簡單徹底避開電源層。這兩種方法都可行，不過決不能將二者的最差特性湊在一起，也就是既使用小型電源層，又在頂部走線RF線路。 規(guī)章8：讓去耦靠近器件 去耦不僅有助于避開雜散噪聲進入器件，還可關(guān)心消退器件內(nèi)部生成的音調(diào)，避開其耦合到電源層上。去耦電容越靠近工作電路系統(tǒng)，效率就越高。本地去耦受電路板跡線的寄生阻抗干擾較小，較短的跡線支持較小的天線，削減有害音調(diào)放射。電容器安放要結(jié)合最高自共振頻率，通常最小值、最小外殼尺寸、最靠近器件，以及越大的電容器，離器件越遠。在RF頻率下，電路板背面的電容器會產(chǎn)生通孔串連接地路徑的寄生電感，損