PCB高级设计系列讲座

PCB高级设计系列讲座射频与数模混合类高速PCB设计课题内容¾理清功能方框图¾网表导入PCBLayout工具后进行初步处理的技巧¾射频PCB布局与数模混合类PCB布局¾无线终端PCB常用HDI工艺介绍¾信号完整性（SI）的基础概念¾射频PCB与数模混合类PCB的特殊叠层结构¾特性阻抗的控制¾射频PCB与数模混合类PCB的布线规则和技巧¾射频PCB与数模混合类PCB布线完成后的收尾处理¾PCB板级的ESD处理方法和技巧¾PCB板级的EMC/EMI处理方法和技巧¾PCB中的DFM设计¾FPC柔性PCB设计¾设计规范的必要性PCB高级设计系列讲座理清功能方框图手机设计包含了射频、音视频模拟、数字、电源管理这些典型的电路模块，这里我们就拿手机设计为例来理解各功能模块。¾典型手机功能模块方框图¾典型手机的原理方块图¾射频（RF）系统￭接收机（RX）的原理方块图￭发射机（TX）的原理方块图¾基带（BB)系统￭基带（BB)系统的原理方块图¾内容总结PCB高级设计系列讲座典型手机功能模块方框图天线接口音频接口人机交换换接口电源供电系统摄像头射频模块模数混合模拟组件图形组件人机交换接口驱动数字基带处理应用处理器内存存储卡时钟模块PCB高级设计系列讲座典型手机的原理方块图转换开关ANT接收机频率合成发射机逻辑音频控制BB人机交互供电系统PCB高级设计系列讲座射频（RF）系统--接收机（RX）的原理方块图射频接收机有三种基本的框架结构,一是超外差一次变频接收机,二是超外差二次变频接收机,三是直接变换线性接收机。下面是超外差一次变频接收机框图ANTFilterLNAFilterFilterRXVCORFRFIF混频器AMP解调IFVCO语音处理SPKPCB高级设计系列讲座射频（RF）系统--发射机（TX）的原理方块图发射机也有三种基本的框架结构，一是带发射变换模块的发射机，二是带发射上变频器的发射机，三是直接变换的发射机。下面是带发射上变频器的发射机框图PAANTTXVCO二分频TXI/Q调制DSP编码MICLOPCB高级设计系列讲座基带（BB)系统的原理方块图发射接收信号音频模块电源RF电源SIMPA电源中央处理单元UI用户接口充电VBAT电池电源系统CLKCLKPCB高级设计系列讲座本章内容小结通过学习和了解手机各个模块原理框图，就是让我们要清楚的来了解这些典型的模块电路，但不需要我们真正的去知道其各个模块的真正原理，不过我们要很明白的知道这个是干什么的，那个是干什么的，这一点是很必要的，不过我们PCB设计工程师里有相当一大部分人对这一点还认识不够。PCB高级设计系列讲座射频与数模混合类高速PCB设计¾理清功能方框图¾网表导入PCBLayout工具后进行初步处理的技巧¾射频PCB布局与数模混合类PCB布局¾无线终端PCB常用HDI工艺介绍¾信号完整性（SI）的基础概念¾射频PCB与数模混合类PCB的特殊叠层结构¾特性阻抗的控制¾射频PCB与数模混合类PCB的布线规则和技巧¾射频PCB与数模混合类PCB布线完成后的收尾处理¾PCB板级的ESD处理方法和技巧¾PCB板级的EMC/EMI处理方法和技巧¾PCB中的DFM设计¾FPC柔性PCB设计¾设计规范的必要性PCB高级设计系列讲座网表导入PCBLayout工具后进行初步处理的技巧oPCB的板框处理小技巧￭第一次导入板框￭设计中途改变板框o快速模块化分散元器件￭快速散开+nets法￭直接法o直观识别模块的处理方法￭运用nets标注法来识别我们要关注的模块o内容总结PCB高级设计系列讲座PCB的板框处理小技巧这次讲课的内容是以讲解射频与数模混合类高速PCB设计技术为主，将不涉及各相关工具的讲解，为了很好地展现和讲解其中技术处理的方法，所涉及的实际工程的举例讲解，在本次课程中将以Mentor的PADS工具系统为例（PowerLogic&PowerPCB)，只用这套工具来讲解如何处理相关技术的方法，然后大家在把这一方法运用到各自的实际工具系统中去。PCB高级设计系列讲座第一次导入板框我们在实际工程中处理与机构尺寸相关的图形时，基本上都是要求机构工程师给我们提供一份DXF各式的数据文件，然后把它在导入PCBLayout工具。但对于外型比较复杂的PCB板框就稍微有点麻烦，当然大部分比较简单而规则的几何形状我们就直接自己手工画出PCB板框即可，但对于象手机这样外型很不规则的PCB板框在要求我们用手工画出来那就有很大的难度和不少的麻烦。下图是一个直板手机PCB的板框图形PCB高级设计系列讲座第一次导入板框从上图中我们发现对于像手机这类极不规则的PCB板框，如果再要求我们手工画出其PCB板框已不太现实也是一个非常麻烦的事，在PowerPCB这个工具里，我们是要求机构工程师提供一份完整而不能有任何断点的PCB板框2D图形结构，并以DXF格式文件提交。不过这种方式有一点很麻烦---完整而不能有任何断点.后来实在受不了这种处理方法，就试着找有没有其它简单而方便的处理方法，后来发现机构工程师从Proe中只要导出emn格式就可以在PowerPCB中导入就直接是PCB的板框。实际工程操作演示。当有些比较复杂的PCB有些必须精确位置的机电元器件时，也有处理小技巧，两图统一原点，或选一个基准点，然后取最可能小的精度无限放大基准点并对准基准点PCB高级设计系列讲座设计中途改变板框在产品的研发过程中，难免有些修改，机构的修改大部分都会影响到PCB板框的改变，特别是到了PCBLayout后期，这个时期改变板框，在PowerPCB工具中将造成不能再直接导入机构修改后的PCB板框文件emn,这时我们就地采取另外的方法来实现。我们这时要采用拼图的方式来解决，在处理的过程中一是要把新导入的PCB板框文件的板层设置和原来的一样，另外就是统一原点，或统一一个参考基准点，然后采用工具的最小单位无限放大对准基准点的方法。实际工程演示。PCB高级设计系列讲座快速模块化分散元器件￭快速散开+nets法在PCBLayout的工具中，都有把元器件快速散开的这一命令，虽然这时也是快速散开了元器件，但不是我们想要得按一定的模块来散开的，我们还必须较快地把个模块的元器件归类，这时我门前面讲解的各功能模块图就用上了。下面是上面处理的图示：元件堆叠在一起快速散开PCB高级设计系列讲座快速模块化分散元器件运用原理图工具来驱动PCB设置模块网络颜色，然后调整模块单元。如下图：原理图-ANTPCB图中对应部分PCB高级设计系列讲座快速模块化分散元器件￭直接法这种方法就是不事先散开元器件，直接由原理图驱动PCB选取不同模块相应的元器件。原理图直接驱动对应PCBPCB高级设计系列讲座直观识别模块的处理方法运用nets标注法来识别我们要关注的模块分别对我们要特别关注的模块或网络（nets)设置不同的颜色来直观的区分不同的模块。很直观区分出ANTPCB高级设计系列讲座原理图驱动单元模块化把每个模块独立设成一个相关联模块（定义Class），如天线部分定义为ANT,射频发射部分定义为TX，射频接受部分定义为RX，时钟部分定义为Clock。这样可以针对不同的模块需求，设置不同的设计参数，如TX的线有时为了减小损耗要求线要粗一些，而Clock线就不需要向TX那样要求。PCB高级设计系列讲座预布局模块化处理单元模块把各单元模块化，整体模块化移动。PCB高级设计系列讲座预布局时可以把这一单元的元器件一起移动实例演示这种处理方法内容总结主要讲解了如何处理像手机这类极不规则的PCB板框的处理技巧，如何快速的模块化分散元器件，并且能直观的识别我们要关心的模块。运用工程实例来剖析这些过程。PCB高级设计系列讲座射频与数模混合类高速PCB设计¾理清功能方框图¾网表导入PCBLayout工具后进行初步处理的技巧¾射频PCB布局与数模混合类PCB布局¾无线终端PCB常用HDI工艺介绍¾信号完整性（SI）的基础概念¾射频PCB与数模混合类PCB的特殊叠层结构¾特性阻抗的控制¾射频PCB与数模混合类PCB的布线规则和技巧¾射频PCB与数模混合类PCB布线完成后的收尾处理¾PCB板级的ESD处理方法和技巧¾PCB板级的EMC/EMI处理方法和技巧¾PCB中的DFM设计¾FPC柔性PCB设计¾设计规范的必要性PCB高级设计系列讲座射频PCB布局与数模混合类PCB布局￭熟悉PCB板结构￭放好有机构位置要求的元器件￭初步规划整个PCB的分区￭数模混合类PCB布局要点￭原理图驱动布局￭射频部分的布局￭基带部分的布局￭电源模块部分的布局￭电源去耦电容的摆放￭差分匹配网络的布局￭内容小结PCB高级设计系列讲座熟悉PCB板结构和机构工程师充分沟通，新的还有商量余地，基本上也就定了各模块的区域，要是透视图（实际举例，三视图，设计规范），限高区PCB高级设计系列讲座熟悉PCB板结构TOPPCB高级设计系列讲座熟悉PCB板结构PCB高级设计系列讲座初步处理放好有机构位置要求的元器件，如SIM卡、电池连接器、马达、耳机、数据接口….等、试着初步确定射频和基频各区域的大概范围。参照上面的TOP和Bottom图并放置焊接屏蔽罩焊盘的铜皮宽度以作参考（做在防焊层，宽度一般有1mm、0.8mm、0.6mm)。屏蔽罩有所不同：一体化的，这种方式相邻部分要有2条焊接PAD(调试麻烦、地）点胶形式，形状随意，只要一条接地条，要合上壳体。饼干盒式，调试方便，只要一条接地条，分块不要太复杂。数模混合类PCB布局要点AD/DAPCB高级设计系列讲座数模混合类PCB布局要点数字和模拟无法分清的情况—比较典型的就是手机PCBPCB高级设计系列讲座熟悉一些模块术语熟悉一些行业术语也很必要，以利于工作中的交流。￭RF￭ABBAnalogBaseBand，￭DBBDititalBaseband，MCU往往包括在DBB芯片中。￭PMUPowerManagementUnit￭MCU￭LDO低压差线性电压转换￭PLL锁相环￭LO本振￭LNA￭TX￭RX￭VCO￭I/Q￭Transceiver等等PCB高级设计系列讲座射频部分的布局￭尽可能地把高功率RF发射电路远离低功率RF接收电路。￭芯片和电源有很好的去耦。￭RF输出要远离RF输入。￭敏感的模拟信号应该尽可能远离高速数字信号和RF信号。￭优化布局，使RF路径最短并最好使RF信号不使用过孔PCB高级设计系列讲座原理图驱动布局PCB高级设计系列讲座多路数据线EMI滤波器PCB高级设计系列讲座AB多路数据线EMI滤波器PCB高级设计系列讲座CD11111111内容小结要想成功地实现射频PCB设计必须仔细注意整个设计过程中每个步骤及每个细节，这就要求设计者不仅非常熟悉和理解每一个设计的关键模块，还要具备一定的相关设计理论和经验。同时还要求设计者必须在设计开始阶段就要进行彻底的、仔细的规划每一个环节，并对每个设计中可能出现的每一个预案进行评估，这些都是为什吗说射频的布局将占射频PCB设计的绝大部分时间的原因。PCB高级设计系列讲座注重每个设计细节—补充实例PCB高级设计系列讲座温度和湿度传感器注重每个设计细节—补充实例PCB高级设计系列讲座A注重每个设计细节—补充实例PCB高级设计系列讲座B注重每个设计细节—补充实例PCB高级设计系列讲座区域内禁止铺铜C射频与数模混合类高速PCB设计¾理清功能方框图¾网表导入PCBLayout工具后进行初步处理的技巧¾射频PCB布局与数模混合类PCB布局¾无线终端PCB常用HDI工艺介绍¾信号完整性（SI）的基础概念¾射频PCB与数模混合类PCB的特殊叠层结构¾特性阻抗的控制¾射频PCB与数模混合类PCB的布线规则和技巧¾射频PCB与数模混合类PCB布线完成后的收尾处理¾PCB板级的ESD处理方法和技巧¾PCB板级的EMC/EMI处理方法和技巧¾PCB中的DFM设计¾FPC柔性PCB设计¾设计规范的必要性PCB高级设计系列讲座PCB的HDI工艺￭HDI简介￭HDI工艺常用板材￭盲埋孔HDI工艺PCB叠层结构￭1+6+1结构的PCB制作简介PCB高级设计系列讲座HDI简介HDI板，是