Utilización de masa sólo en la parte de RF de la placa de circuito impreso

Question

Estoy diseñando una PCB de 4 capas que tiene componentes RF y componentes digitales. He decidido utilizar un relleno de tierra sólo en la parte de la PCB con componentes de RF con el fin de aumentar el aislamiento entre las líneas microstrip. Aquí hay una imagen renderizada del PCB completamente colocado/ruteado.

En la imagen, los circuitos digitales están a la izquierda y los de RF a la derecha. He utilizado vallas de vías y vias de costura para aumentar el aislamiento y asegurarme de no tener antenas involuntarias. Las capas 2 y 3 son planos de tierra ininterrumpidos. La última capa es una capa de señal sin relleno de tierra.

He decidido omitir el relleno de tierra de las partes no RF de las capas superior e inferior para evitar crear antenas involuntarias.

¿Hay algún problema con esta disposición? No se me ocurre ninguno, pero no lo he visto antes, así que quizá haya algún problema que se me escape.

Answer 1

¡No! ¡No hagas eso! ¡Haz lo OPUESTO a eso! Muy buen trabajo con la sección de RF y vía de costura, pero en última instancia, usted tiene que dar el mismo priveledge de un plano de tierra a su FPGA. Especialmente para la conformidad del producto, el ruido generado por las señales de alta velocidad desperdiciará una prueba de conformidad EMI de 5000 dólares. Mediante el uso de un plano de tierra enorme y un apilamiento de PCB con un espacio más delgado entre la parte superior de la capa y el interior 1, se crean capacitancias parásitas que se ven como cortocircuitos muertos a la alta frecuencia, componentes GHz de los bordes rápidos de su, por otra parte lenta, señal X00MHz. Pero peor aún, estos bordes pueden llegar a su sección de RF a través de su buena idea de un plano de tierra ininterrumpido en las capas internas. Lo que sería mejor es aislar los componentes de CA entre sus planos de tierra. Rompe la capa interna a lo largo de la interfaz de los dominios RF y digital (¡un diseño realmente bueno separándolos!) Y para conectarlos, utiliza un inductor entre los planos para que sólo pase CC. También es una buena idea aislar la masa de la señal de la masa del chasis, convirtiendo esos agujeros de montaje en redes desconectadas. También no se olvide de utilizar el ancho de traza adecuada impedancia característica calculadora para su situación, la adición de que el suelo a su RF le ha dado una guía de ondas coplanar con plano de tierra que en primer lugar no debe tener un relleno interior de cobre (no estoy seguro de si usted dio a entender que lo hizo en el RF, también) Debido a que el espaciamiento sería tan estrecha con el fin de derivar toda la alta frecuencia a tierra. Además, asegúrate de dejar máscara de soldadura en tus líneas de transmisión, y no las tengas como almohadillas chapadas. ESPECIALMENTE CUANDO SE HACE ENIG acabado superficial, santo moly que es una manera rápida de conseguir decepcionado. En primer lugar, la vida del producto experimentará oxidación que cambiará la conductividad, espesor, mu, epsilon, básicamente todas sus propiedades cambiarán con la oxidación. En el caso de ENIG, hay que tener en cuenta que tuvieron que aplicar una capa de níquel entre el cobre y el oro para igualar los CET y las constantes de red y conseguir que se adhirieran. El níquel es ferromagnético, por lo que obtendrá atenuación por encima de unos pocos GHz, lo que podría ser bueno, pero en última instancia introducirá no linealidad en su sistema, lo que podría ser involuntario. Espero que todo esto tenga sentido y, si no es así, pídeme que te lo aclare. Perdón por la frase tan larga.

Answer 2

Las corrientes de retorno de RF siguen prácticamente el plano de tierra directamente por debajo de la trayectoria de la corriente de salida. Así que en una placa tan bien distribuida como esta (RF en un lado, todo lo demás en el otro), una única placa de masa continua en toda la placa sin divisiones no causaría ningún problema. Habrá muy poca interferencia en el plano de tierra entre las dos mitades.

Lo ideal es una toma de tierra ininterrumpida alrededor de cada traza de señal digital, ya que los bordes de alta velocidad de las señales digitales inducirán corrientes de RF. Para minimizar las interferencias electromagnéticas, hay que mantener estas corrientes de RF lo más cerca posible de las trazas de señal. Usted dice que ha hecho esto en las capas internas, por lo que debe estar bien.

Con buenos planos en las capas internas, no debería haber mayores problemas por no tener un plano de tierra en las capas externas como se muestra. He visto algunas placas que usan esta técnica. Sólo asegúrese de colocar vías de costura entre los planos interiores cada vez que una señal digital cambie de capa.

La única ventaja de extender el plano de tierra al otro lado de la placa, es que se puede añadir mediante cosido alrededor de los bordes de la placa. En algunos casos he visto placas que simplemente tienen una traza de tierra en lugar de un plano completo alrededor del borde exterior de la placa en las capas superior e inferior, que luego se cosen a través del plano de tierra.