
你注意到電源對你的射頻係統的影響嗎?
對於高性能的無線通信係統,電源對射頻的影響可能是“隱性”的,但卻不可忽視。這裏收集整理了業界廣泛關注的幾條設計射頻電路電源的要點與經驗,小夥伴們轉走不謝~
(1)電源線是EMI 出入電路的重要途徑。通過電源線,外界的幹擾可以傳入內部電路,影響RF電路指標。為了減少電磁輻射和耦合,要求DC-DC模塊的一次側、二次側、負載側環路麵積最小。電源電路不管形式有多複雜,其大電流環路都要盡可能小。電源線和地線總是要很近放置。
(2)如(ru)果(guo)電(dian)路(lu)中(zhong)使(shi)用(yong)了(le)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan),開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)外(wai)圍(wei)器(qi)件(jian)布(bu)局(ju)要(yao)符(fu)合(he)各(ge)功(gong)率(lv)回(hui)流(liu)路(lu)徑(jing)最(zui)短(duan)的(de)原(yuan)則(ze)。濾(lv)波(bo)電(dian)容(rong)要(yao)靠(kao)近(jin)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)相(xiang)關(guan)引(yin)腳(jiao)。使(shi)用(yong)共(gong)模(mo)電(dian)感(gan),靠(kao)近(jin)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)。
(3)單板上長距離的電源線不能同時接近或穿過級聯放大器(增益大於45dB)的輸出和輸入端附近。避免電源線成為RF信號傳輸途徑,可能引起自激或降低扇區隔離度。長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的電源入口處組合並聯三個濾波電容,利用這三種電容的各自優點分別濾除電源線上的低、中、高頻。例如:10uf,0.1uf,100pf。並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級聯放大器饋電,應當先從末級開始,依次向前級供電,使末級電路產生的EMI 對前級的影響較小。且每一級的電源濾波至少有兩個電容:0.1uf,100pf。 當信號頻率高於1GHz時,要增加10pf濾波電容。
(6)常chang用yong到dao小xiao功gong率lv電dian子zi濾lv波bo器qi,濾lv波bo電dian容rong要yao靠kao近jin三san極ji管guan管guan腳jiao,高gao頻pin濾lv波bo電dian容rong更geng靠kao近jin管guan腳jiao。三san極ji管guan選xuan用yong截jie止zhi頻pin率lv較jiao低di的de。如ru果guo電dian子zi濾lv波bo器qi中zhong的de三san極ji管guan是shi高gao頻pin管guan,工gong作zuo在zai放fang大da區qu,外wai圍wei器qi件jian布bu局ju又you不bu合he理li,在zai電dian源yuan輸shu出chu端duan很hen容rong易yi產chan生sheng高gao頻pin振zhen蕩dang。線xian性xing穩wen壓ya模mo塊kuai也ye可ke能neng存cun在zai同tong樣yang的de問wen題ti,原yuan因yin是shi芯xin片pian內nei存cun在zai反fan饋kui回hui路lu,且qie內nei部bu三san極ji管guan工gong作zuo在zai放fang大da區qu。在zai布bu局ju時shi要yao求qiu高gao頻pin濾lv波bo電dian容rong靠kao近jin管guan腳jiao,減jian小xiao分fen布bu電dian感gan,破po壞huai振zhen蕩dang條tiao件jian。
(7)PCB的POWER部分的銅箔尺寸符合其流過的最大電流,並考慮餘量(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,防止不同單元通過電源線產生幹擾,電源布線時電源線之間應相互隔離。電源線與其它強幹擾線(如CLK)用地線隔離。
(10)小信號放大器的電源布線需要地銅皮及接地過孔隔離,避免其它EMI幹擾竄入,進而惡化本級信號質量。
(11)不(bu)同(tong)電(dian)源(yuan)層(ceng)在(zai)空(kong)間(jian)上(shang)要(yao)避(bi)免(mian)重(zhong)疊(die)。主(zhu)要(yao)是(shi)為(wei)了(le)減(jian)少(shao)不(bu)同(tong)電(dian)源(yuan)之(zhi)間(jian)的(de)幹(gan)擾(rao),特(te)別(bie)是(shi)一(yi)些(xie)電(dian)壓(ya)相(xiang)差(cha)很(hen)大(da)的(de)電(dian)源(yuan)之(zhi)間(jian),電(dian)源(yuan)平(ping)麵(mian)的(de)重(zhong)疊(die)問(wen)題(ti)一(yi)定(ding)要(yao)設(she)法(fa)避(bi)免(mian),難(nan)以(yi)避(bi)免(mian)時(shi)可(ke)考(kao)慮(lv)中(zhong)間(jian)隔(ge)地(di)層(ceng)。
(12)PCB板層分配便於簡化後續的布線處理,對於一個四層PCB板(WLAN中常用的電路板),在大多數應用中用電路板的頂層放置元器件和RF引線,第二層作為係統地,電源部分放置在第三層,任何信號線都可以分布在第四層。
第二層采用連續的地平麵布局對於建立阻抗受控的RF信(xin)號(hao)通(tong)路(lu)非(fei)常(chang)必(bi)要(yao),它(ta)還(hai)便(bian)於(yu)獲(huo)得(de)盡(jin)可(ke)能(neng)短(duan)的(de)地(di)環(huan)路(lu),為(wei)第(di)一(yi)層(ceng)和(he)第(di)三(san)層(ceng)提(ti)供(gong)高(gao)度(du)的(de)電(dian)氣(qi)隔(ge)離(li),使(shi)得(de)兩(liang)層(ceng)之(zhi)間(jian)的(de)耦(ou)合(he)最(zui)小(xiao)。當(dang)然(ran),也(ye)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)其(qi)它(ta)板(ban)層(ceng)定(ding)義(yi)的(de)方(fang)式(shi)(特別是在電路板具有不同的層數時),但上述結構是經過驗證的一個成功範例。

(13)大麵積的電源層能夠使Vcc布(bu)線(xian)變(bian)得(de)輕(qing)鬆(song),但(dan)是(shi),這(zhe)種(zhong)結(jie)構(gou)常(chang)常(chang)是(shi)引(yin)發(fa)係(xi)統(tong)性(xing)能(neng)惡(e)化(hua)的(de)導(dao)火(huo)索(suo),在(zai)一(yi)個(ge)較(jiao)大(da)平(ping)麵(mian)上(shang)把(ba)所(suo)有(you)電(dian)源(yuan)引(yin)線(xian)接(jie)在(zai)一(yi)起(qi)將(jiang)無(wu)法(fa)避(bi)免(mian)引(yin)腳(jiao)之(zhi)間(jian)的(de)噪(zao)聲(sheng)傳(chuan)輸(shu)。反(fan)之(zhi),如(ru)果(guo)使(shi)用(yong)星(xing)型(xing)拓(tuo)撲(pu)則(ze)會(hui)減(jian)輕(qing)不(bu)同(tong)電(dian)源(yuan)引(yin)腳(jiao)之(zhi)間(jian)的(de)耦(ou)合(he)。

上圖給出了星型連接的Vcc布線方案,該圖取自MAX2826 IEEE 802.11a/g收發器的評估板。圖中建立了一個主Vcc節點,從該點引出不同分支的電源線,為RF ICdedianyuanyinjiaogongdian。meigedianyuanyinjiaoshiyongdulideyinxianzaiyinjiaozhijiantigonglekongjianshangdegeli,youliyujianxiaotamenzhijiandeouhe。lingwai,meitiaoyinxianhaijuyouyidingdejishengdiangan,zheqiahaoshiwomensuoxiwangde,tayouzhuyulvchudianyuanxianshangdegaopinzaosheng。
使用星型拓撲Vcc引線時,還有必要采取適當的電源去耦,而去耦電容存在一定的寄生電感。事實上,電容等效為一個串聯的RLC電路,電容在低頻段起主導作用,但在自激振蕩頻率(SRF):
之後,電容的阻抗將呈現出電感性。由此可見,電容器隻是在頻率接近或低於其SRF時才具有去耦作用,在這些頻點電容表現為低阻。
給出了不同容值下的典型S11參數,從這些曲線可以清楚地看到SRF,還可以看出電容越大,在較低頻率處所提供的去耦性能越好(所呈現的阻抗越低)。
在Vcc星型拓撲的主節點處最好放置一個大容量的電容器,如2.2μF。該電容具有較低的SRF,對於消除低頻噪聲、建立穩定的直流電壓很有效。IC的每個電源引腳需要一個低容量的電容器(如10nF),用來濾除可能耦合到電源線上的高頻噪聲。對於那些為噪聲敏感電路供電的電源引腳,可能需要外接兩個旁路電容。例如:用一個10pF電容與一個10nFdianrongbingliantigongpanglu,keyitigonggengkuanpinlvfanweidequou,jinliangxiaochuzaoshengduidianyuandianyadeyingxiang。meigedianyuanyinjiaodouxuyaorenzhenjianyan,yiquedingxuyaoduodadequoudianrongyijishijidianluzainaxiepindianrongyishoudaozaoshengdeganrao。
良好的電源去耦技術與嚴謹的PCB布局、Vcc引線(星型拓撲)相結合,能夠為任何RF係統設計奠定穩固的基礎。盡管實際設計中還會存在降低係統性能指標的其它因素,但是,擁有一個“無噪聲”的電源是優化係統性能的基本要素。