避免ISM-RF產(chǎn)品中的PCB布局“缺陷”

作者：時(shí)間：2013-07-29 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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綜上所述，電路布局需要遵循以下原則：

確保對(duì)敏感區(qū)域的過(guò)孔電感建模。

濾波器或匹配網(wǎng)絡(luò)采用獨(dú)立過(guò)孔。

注意，較薄的PCB覆銅會(huì)降低過(guò)孔寄生電感的影響。

引線長(zhǎng)度

Maxim ISM-RF產(chǎn)品的數(shù)據(jù)資料往往建議使用盡可能短的高頻輸入、輸出引線，從而將損耗和輻射降至最小。另一方面，這種損耗通常是由于非理想寄生參數(shù)引起的，所以寄生電感和電容都會(huì)影響電路布局，使用盡可能短的引線有助于降低寄生參數(shù)。通常情況下，10 mil寬、距離地層0.0625in的PCB引線，如果采用的是FR4電路板，則產(chǎn)生大約19nH/in的電感和大約1pF/in的分布電容。對(duì)于具有 20nH電感、3pF電容的LAN/混頻器電路，電路、元器件布局非常緊湊時(shí),會(huì)對(duì)有效元件值造成很大影響。

“Institute for Printed Circuits”中的IPC-D-317A4提供了一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方程，用于估算微帶線PCB的各種阻抗參數(shù)。該文件在2003年被IPC-2251取代5，后者為各種PCB引線提供更準(zhǔn)確的計(jì)算方法。可以通過(guò)各種渠道獲得在線計(jì)算器，其中大多數(shù)都基于IPC-2251提供的方程式。密蘇里理工大學(xué)的電磁兼容性實(shí)驗(yàn)室提供了一個(gè)非常實(shí)用的PCB引線阻抗計(jì)算方法6。

公認(rèn)的計(jì)算微帶線阻抗的標(biāo)準(zhǔn)是：

式中，εr為電介質(zhì)的介電常數(shù)，h為引線距離地層的高度，w為引線寬度，t為引線厚度(圖7)。w/h介于0.1至2.0、εr介于1至15之間時(shí)，該公式的計(jì)算結(jié)果相當(dāng)準(zhǔn)確7。

圖7. 該圖為PCB橫截面(與圖5類(lèi)似)，表示用于計(jì)算微帶線阻抗的結(jié)構(gòu)。

為評(píng)估引線長(zhǎng)度的影響，確定引線寄生參數(shù)對(duì)理想電路的去諧效應(yīng)更實(shí)用。本例中，我們討論雜散電容和電感。用于微帶線的特征電容標(biāo)準(zhǔn)方程為：

同理，可利用上述方程從方程式

中計(jì)算得到特征電感：

舉例說(shuō)明，假設(shè)PCB厚度為0.0625in (h = 62.5 mil)，1盎司覆銅引線(t = 1.35 mil)，寬度為0.01in (w = 10 mil)，采用FR-4電路板。注意，F(xiàn)R-4的εr典型值為4.35法拉/米(F/m)，但范圍可從4.0F/m至4.7F/m。本例計(jì)算得到的特征值為Z0 = 134Ω，C0 = 1.04pF/in，L0 = 18.7nH/in。

對(duì)于ISM-RF設(shè)計(jì)中，電路板上布局長(zhǎng)度為12.7mm (0.5in)的引線，可產(chǎn)生大約0.5pF和9.3nH的寄生參數(shù)(圖8)。這一等級(jí)的寄生參數(shù)對(duì)于接收器諧振槽路的影響(LC乘積的變化)，可能產(chǎn)生315MHz ±2%或433.92MHz ±3.5%的變化。由于引線寄生效應(yīng)所產(chǎn)生的附加電容和電感，使得315MHz振蕩頻率的峰值達(dá)到312.17MHz，433.92MHz振蕩頻率的峰值達(dá)到426.61MHz。