Grundlagen des HF-PCB-Designs

Ich glaube, das erste Bild, das Sie gepostet haben, soll eine bearbeitete EMI-Abschirmung aufnehmen, die festgeschraubt ist. Sie können sehen, dass es sowohl eine EMI-Abschirmung als auch eine Isolierung der Schaltkreise voneinander bieten würde. Das Metall ist plattiert, so dass es mit der Abschirmung in Kontakt kommt (vielleicht nur ENIG).

Das zweite, das Sie gepostet haben, ist für ein billigeres TI-Teil. Es sieht so aus, als könnte dieses Design eine gelötete Blechabschirmung für EMI aufnehmen. Diese sind viel billiger und wenn diese klein sind, können sie während der automatisierten Montage platziert werden.

Es ist einfacher, das teurere Schraubschild abzunehmen, aber Sie können einige aus Blech mit abziehbaren Oberteilen bekommen. Sie stellen jetzt auch Board-Clips her, die Sie auf Ihr Board setzen und den Schild einrasten lassen können.

Der leitende Ring geht zu einer Abschirmung. Es sollten viele Durchkontaktierungen vom Ring zu einer Grundebene der inneren Schicht vorhanden sein. Wenn die Durchkontaktierungen nicht sichtbar sind, sind sie möglicherweise als gefüllte Durchkontaktierungen implementiert, und Sie können sie in einer Röntgenansicht der Platine sehen . Die Anzahl der erforderlichen Durchkontaktierungen ist nicht leicht zu verallgemeinern, aber ich verwende mindestens 10 pro Zoll. Diese Vias sollten keine thermische Entlastung aufweisen. Im Allgemeinen sollten alle zwei Leiter auf einer inneren Schicht, die von der Außenseite des Rings zur Innenseite des Rings verlaufen, zwei Durchgangslöcher haben, die sie trennen.

In meinen Schaltungen besteht der Zweck der Ringe darin, Abschirmungen zu montieren, wie in der Antwort von Some Hardware Guy gezeigt. Meistens besteht der Zweck der Abschirmungen darin, eine HF-Isolation zwischen den Schaltkreisen bereitzustellen. Beispielsweise halten Abschirmungen den Ausgang eines HF-Filters oder Verstärkers vom Eingang isoliert. Außerdem tragen die Abschirmungen dazu bei, externe Interferenzen durch Schaltnetzteile, digitale Schaltkreise usw. zu verhindern. Seltener verhindern Abschirmungen das Austreten von HF-Signalen in die Umgebung, beispielsweise um die FCC-Störanforderungen zu erfüllen.

Diese Abschirmungen tun nicht viel, es sei denn, es gibt eine Art Dichtung oder eine andere Möglichkeit, einen Kontakt mit sehr niedrigem Widerstand entlang der Abschirmung und der Platine herzustellen. Es reicht nicht aus, die Abschirmung nur richtig festzuschrauben. Nähte sind undicht. Da die Lötmaske ein Isolator ist, wird sie vom Ring ferngehalten, um einen guten elektrischen Kontakt zu ermöglichen.

Der Ring muss breit genug sein, um Platz für den Fußabdruck der Abschirmung und der Dichtung zu lassen.

Das in Ihrer Frage verlinkte TI-Layout sieht aus wie ein HF-Schaltungsblock, der in das Design kopiert wurde. Es sieht nicht so aus, als wäre es darauf ausgelegt, sich mit einem Schild zu paaren. Hier ist eine Skizze aus einem kurzen Artikel über das Entwerfen von Radios in Produkte :

Abgesehen davon reduziert das Starten von TomAndersons Link und das Verlangsamen der digitalen EDGES um 10: 1 oder 100: 1, wenn Sie können, die Interferenzen mit den Funkgeräten erheblich.

Möglicherweise können Sie die Abschirmung vermeiden, wenn Sie die Kanten verlangsamen.

Wenn Sie externen Müll (FCC-Suszeptibilitätstest) oder nur lokale Störer (Switch-Regs) überstehen müssen, benötigen Sie möglicherweise eine Abschirmung.

Hier ist eine Illustration der Verlangsamung der Kanten, die das interne SPEKTRUM der Interferenz zeigt. Unter Verwendung eines 10-MHz-Takts mit Flanken von 1 Nanosekunde hat die Harmonische bei 90 MHz eine Amplitude von 16 Millivolt. Nachdem dieser Takt durch einen 10-MHz-RC-LPF mit einer Zeitkonstante von 16 Nanosekunden geleitet wurde, wird die 90-MHz-Harmonische auf 2 Millivolt oder 8:1 oder 18 dB schwächere Interferenz gedämpft. Bei 900 MHz erfolgt eine weitere Reduzierung um 20 dB. Im WiFi-Band treten weitere 8 dB auf, also insgesamt 46 dB, weil Sie beide Flanken der digitalen Signale verlangsamt haben .

Lassen Sie uns HF-Störungen untersuchen. Angenommen, Sie haben eine 10-MHz-MCU und eine 433-MHz-Funkverbindung. Wird die MCU-Uhr das Radio stören?

Ja. Die 43. Harmonische scheint der Übeltäter zu sein. Aber der wahre Schuldige wird das Q der Frontend-LC-Schaltungen des Radios sein.

Langsame Flanken an diesem 10-MHz-MCU-Takt korrelieren (oder falten) schlecht mit den 433-MHz-Schaltungen, selbst wenn Q bei 433 hoch ist.

Schnelle Flanken an diesem 10-MHz-MCU-Takt werden hervorragend korrelieren und Energie in die 433-MHz-Schaltkreise übertragen, egal ob LowQ oder HighQ. Und die Schaltkreise mit hohem Q klingeln länger, was den rauscharmen Front-End-Verstärker überlastet und eine Blockierung verursacht .

Somit haben wir 2 Freiheitsgrade zum Betreiben eines Funkgeräts in der Nähe starker digitaler Signale identifiziert: (1) Sicherstellen, dass die digitalen Flanken langsame Rampen sind; (2) Sicherstellen, dass die Eingangs-LC-Schaltungen des Funkgeräts (Anpassung usw.) einen niedrigen Q-Wert haben, sodass die durch Korrelation/Faltung injizierte Energie ebenfalls niedrig ist oder in nur einem kleinen Teil einer Bitzeit gedämpft wird; (3) Reduzieren Sie die Bitrate der Verbindung, sodass das Blockieren durch induziertes LC-Klingeln nicht die Energie eines ganzen Bits verschwendet.