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[单片机资料] 意法半导体AN5043 ST25R3911B/ST25R391x 器件电路板设计的布局建议

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发表于 2022-12-19 09:35:58 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 香港
在 PCB 设计中,有一些指南可以帮助优化 EMC 性能
• 始终考虑并确定返回电流流向的位置和方式。
• 不要通过接地间隙路由信号。
• 用单独的模拟和数字部分对混合信号 PCB 进行分区
• 不拆分当前返回平面; 在电路板的模拟和数字部分下使用一个实心平面。
• 仅在电路板的数字部分路由数字信号(对于所有数字相关层)。
• 仅在电路板的模拟部分路由模拟信号(对于所有模拟相关层)。
• 如果接地层或电源层因特定原因(即机械和/或电气)被分割,请勿在相邻层上的分割处走任何走线。
• 必须跨越电源平面分割的走线(模拟或数字)必须位于与实体接地平面(模拟或数字)相邻的层上。
• A/D 和D/A 转换器,以及大多数其他混合信号IC,应被视为具有数字部分的模拟设备,而不是具有模拟部分的数字设备。
• 混合信号IC 引脚上的AGND 和DGND 标志是指引脚在内部连接的位置,并不表示它们应该在外部连接到哪里或如何连接。 在大多数混合信号 IC 上,AGND 和 DGND 引脚都应连接到模拟返回平面。
• 数字去耦电容应直接连接到数字接地引脚。
• 需要去耦电容器通过低电感路径提供IC 逻辑门开关时所需的部分或全部瞬态电源电流。
• 需要去耦电容器来短路,或至少减少注入回电源接地系统的噪声。
• 去耦不是在IC 附近放置一个电容器来提供瞬态开关电流的过程。 相反,它是在 IC 附近放置一个 L-C 网络以提供瞬态开关电流的过程。
• 去耦电容的值对于低频去耦效果很重要。
• 去耦电容器的值在高频时并不重要。 在高频下,最重要的标准是降低与去耦电容器串联的电感。
• 有效的高频去耦需要使用大量电容器。
• 尽可能靠近设备放置去耦电容器。
• 对称路由RFI 和RFO 信号,避免匹配网络的长信号走线。 保持 RFO1 和 RFO2 之间的走线彼此靠近,对 RFI1 和 RFI2 也这样做。
• 匹配组件应彼此靠近且对称放置。

3 基本考虑
IC 产生的大部分信号都是周期性方波信号的形式(图 1),其频谱类似于图 2 所示的频谱。
图 1. 方波
图 1. 方波.png

图 2. 方波的频谱

图 2. 方波的频谱

图 2. 方波的频谱


由于在实际设备中无法生成理想的方波,我们必须处理来自 IC 或时钟的梯形脉冲,具有有限的上升和下降时间(图 3)。 较高频率谐波的幅度取决于信号的上升和下降时间,随着上升时间的延长而下降。
图 3. 梯形波

图 3. 梯形波

图 3. 梯形波


对于 ST25R3911B,转换率是内部控制的。
另一种减少谐波的方法是使用低通滤波来圆化边缘。 这是通过 RF 驱动器输出端的 LC 组合实现的,如图 4 所示。重要的是将滤波器网络放置在尽可能靠近输出级的位置,以避免长迹线上不需要的辐射。
图 4. 低通滤波

图 4. 低通滤波

图 4. 低通滤波


4 痕迹辐射
可以在暴露的痕迹中识别出辐射源之一。 要了解迹线如何辐射,必须在信号传播期间对其进行分析。 沿着迹线传播的信号可以分为两个主要部分,即差分信号和共模信号。
4.1 差分信号
沿两条迹线传播的差分信号的总辐射场往往会自行抵消,在理想条件下为零。 同样的效果也适用于以差分模式运行的 ST25R3911B 的输出驱动器。 然而,由于沿迹线的元件容差和信号不对称,电流流动可能会出现差异,因此会产生非“准零”电场。 因此,请注意以对称方式布置匹配拓扑。
图 5. 具有对称匹配布局的 ST25R3911B

图 5. 具有对称匹配布局的 ST25R3911B

图 5. 具有对称匹配布局的 ST25R3911B

此外,要控制差模辐射发射,重要的是尽量减少由信号走线及其返回电流路径形成的环路面积。 特别是对于时钟信号,需要尽量缩短长度,以形成尽可能小的环路面积。

图 6. PCB 上的环路区域

图 6. PCB 上的环路区域

图 6. PCB 上的环路区域

4.1.1 RFO 和 RFI 路由
ST25R3911B 的发送和接收级是差分对,在 PCB 布局期间需要仔细处理,以最大限度地减少不需要的信号耦合和辐射。 这些信号应该在内层布线,但为了避免走线与匹配元件互连的大量过孔,完整的匹配网络放置在 PCB 的一侧(顶层)。 返回电流将在 GND 层的走线下流动。 匹配电路下方的 GND 层没有切口很重要。
必须在匹配布局中避免所谓的通孔,因为它们只会产生无用发射。 请注意,所有匹配组件彼此靠近,以减少从 RFO 到天线馈电的走线长度。 不建议在 LC 滤波器和其余匹配组件之间使用长信号走线。 RFO 之后的电感器彼此垂直放置,以最大限度地减少耦合效应。
RFI 线路对称布线,与 RFO 线路保持合理的距离。 接收信号从匹配网络的中点解耦并穿过载波信号相对较低的串联电容。 切勿将 RFI 信号彼此分开布线,也不要使用不同的信号长度。
或者,RFI 线可以通过匹配网络的中间路由回 RFI 引脚。
注意:在最终设计中必须避免 RFI 线路中的过孔,图 7 中的过孔仅用于测量目的。
此外,RFO 路径上连接到 GND 的所有组件(电容器)都已通过使用多个过孔连接到 GND,以最大限度地减少电感,从而避免不必要的谐振。

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发表于 2022-12-20 14:23:10 | 显示全部楼层 来自 台湾省
相見恨晚阿~~
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发表于 2023-1-3 09:39:56 | 显示全部楼层 来自 四川省成都市
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