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RF電路及其音頻電路的PCB設計技巧

作者: 時間:2009-08-25 來源:網絡 收藏

1、元件布局

本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/157876.htm

  先述布局總原則:元器件應盡可能同一方向排列,通過選擇進入熔錫系統的方向來減少甚至避免焊接不良的現象;由實踐所知,元器件間最少要有0.5mm的間距才能滿足元器件的熔錫要求,若板的空間允許,元器件的間距應盡可能寬。對于雙面板一般應一面為SMD及SMC元件,另一面則為分立元件。

  *把劃分成數字區和模擬區

  任何PCB的第一步當然是選擇每個元件的PCB擺放位。我們把這一步稱為“布板考慮“。仔細的元件布局可以減少信號互連、地線分割、噪音耦合以及占用板的面積。

  電磁兼容性要求每個模塊盡量不產生電磁輻射,并且具有一定的抗電磁干擾能力,因此,元器件的布局還直接影響到本身的干擾及抗干擾能力,這也直接關系到所電路的性能。

  因此,在進行電路PCB設計時除了要考慮普通PCB設計時的布局外,主要還須考慮如何減小電路中各部分之間相互干擾、如何減小電路本身對其它電路的干擾以及電路本身的抗干擾能力。

  由經驗實所知,對于電路效果的好壞不僅取決于RF電路板本身的性能指標,很大部分還取決于與CPU處理板間的相互影響。由于RF電路包含數字電路和模擬電路,為了防止數字噪聲對敏感的模擬電路的干擾,必須將二者分隔開,把PCB劃分成數字區和模擬區有助于改善此類電路布局,顯得尤為重要。

  *需要防止RF噪聲耦合到電路

  雖然手持式產品的RF部分通常被當作模擬電路處理,許多設計中需要關注的一個共同問題是RF噪聲,需要防止RF噪聲耦合到電路,因RF噪聲經過解調后產生可聞噪音。為了解決這個問題,需要把RF電路和電路盡可能分隔開。在將PCB劃分成模擬、數字后,需要考慮模擬部分的元件布置。元件布局要使音頻信號的路徑最短,音頻放大器要盡可能靠近耳機插孔和揚聲器放置,使D類音頻放大器的EMI輻射最小,耳機信號的耦合噪音最小。模擬音頻信號源須盡可能靠近音頻放大器的輸入端,使輸入耦合噪聲最小。所有輸入引線對RF信號來說都是一個天線,縮短引線長度有助于降低相應頻段的天線輻射效應。

  2、元件布置應注意的問題與應用舉例

  2.1 布局中應注意的問題:

  * 認真分析電路結構。對電路進行分塊處理(如高頻放大電路、混頻電路及解調電路等),盡可能將強電信號和弱電信號分開,在將數字信號電路和模擬信號電路分開后,也應注意將完成同一功能的電路應盡量安排在一定的范圍之內,從而減小信號環路面積;各部分電路的濾波網絡必須就近連接,這樣不僅可以減小輻射,而且可以減少被干擾的幾率及提高電路的抗干擾能力。

  * 根據單元電路在使用中對電磁兼容性敏感程度不同進行分組。對于電路中易受干擾部分的元器件在布局時還應盡量避開干擾源(比如來自數據處理板上CPU的干擾等)。

  2.2 元件布置對音頻信號影響的舉例

  * 不合理的元件布局對音頻信品質影響

  圖1給出一個不合理的音頻元件布局,比較嚴重的問題有二:其一是音頻放大器離音頻信號源太遠,由于引線從嘈雜的數字電路和開關電路附近穿過,從而增加了噪音耦合的幾率。較長的引線也增強了RF天線效應。 如手機電話采用GSM技術,這些天線能夠拾取GSM發射信號,并將其饋入音頻放大器。幾乎所有放大器都能一定程度上解調217Hz包絡,在輸出端產生噪音。糟糕時,噪音可能會將音頻信號完全淹沒掉,縮短輸入引線的長度能夠有效降低耦合到音頻放大器的噪聲.其二音頻是放大器放距離揚聲器和耳機插座太遠。如果音頻放大器采用的是D類放大器,較長的耳機引線會增大該放大器的EMI輻射。這種輻射有可能導致設備無法通過當地政府制定的測試標準。較長的耳機和麥克風引線還會增大引線阻抗,降低負載能夠獲取的功率。最后,因為元件布置得如此分散,元件之間的連線將不得不穿過其它子系統。這不僅會增加音頻部分的布線難度,也增大了其它子系統的布線難度。

  圖1不合理的元件布局示意對音頻信品質影響

  * 合理的元件布局對音頻信號品質改善

  圖2給出了圖1相同元件的排列,重新排列的元件能夠更有效地利用空間,縮短引線長度。注意,所有音頻電路分配在耳機插孔和揚聲器附近,音頻輸入、輸出引線比上述方案短得多,PCB的其它區域沒有放置音頻電路。這樣的設計能夠全面降低系統噪音,減小RF干擾,并且布線簡單。

  圖2. 合理的元件布局示意對音頻信號品質改善

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