RF电路及其音频电路的PCB规划技巧
PCB是信息产业的根底，从计算机、便携式电子设备等，简直一切的电子电器产品中都有电路板的存在。跟着通讯技能的开展，手持无线射频电路技能运用越来越广，这些设备(如手机、无线PDA等)的一个最大特点是：榜首、简直包含了便携式的一切子体系；第二、小型化，而小型化意味着元器材的密度很大，这使得元器材（包含SMD、SMC、裸片等）的彼此搅扰十分杰出。因此，要规划一个完美的射频电路与音频电路的PCB，以防止并按捺电磁搅扰然后进步电磁兼容性就成为一个十分重要的课题。由于同一电路，不同的PCB规划结构，其功用指标会相差很大。特别是当今手持式产品的音频功用在继续添加，有必要给予音频电路PCB布局愈加重视.据此本文对手持式产品RF电路与音频电路的PCB的奇妙规划（即包含元件布局、元件安置、布线与接地等技巧）作剖析阐明。
1、元件布局
先述布局总准则：元器材应尽或许同一方向摆放，经过挑选PCB进入熔锡体系的方历来削减乃至防止焊接不良的现象；由实践所知，元器材间最少要有0.5mm的间隔才干满意元器材的熔锡要求，若PCB板的空间答应，元器材的间隔应尽或许宽。关于双面板一般应规划一面为SMD及SMC元件，另一面则为分立元件。
*把PCB区分红数字区和模仿区
任何PCB规划的榜首步当然是挑选每个元件的PCB摆放位。咱们把这一步称为“布板考虑“。细心的元件布局能够削减信号互连、地线切割、噪音耦合以及占用电路板的面积。
电磁兼容性要求每个电路模块尽量不发生电磁辐射，并且具有必定的抗电磁搅扰才能，因此，元器材的布局还直接影响到电路自身的搅扰及抗搅扰才能，这也直接关系到所规划电路的功用。
因此，在进行RF电路PCB规划时除了要考虑一般PCB规划时的布局外，首要还须考虑怎么减小RF电路中各部分之间彼此搅扰、怎么减小电路自身对其它电路的搅扰以及电路自身的抗搅扰才能。
由经历实所知，关于RF电路效果的好坏不只取决于RF电路板自身的功用指标，很大部分还取决于与CPU处理板间的彼此影响。由于RF电路包含数字电路和模仿电路，为了防止数字噪声对灵敏的模仿电路的搅扰，有必要将二者别离隔，把PCB区分红数字区和模仿区有助于改进此类电路布局，显得尤为重要。
*需求防止RF噪声耦合到音频电路
尽管手持式产品的RF部分一般被当作模仿电路处理，许多规划中需求重视的一个一起问题是RF噪声，需求防止RF噪声耦合到音频电路，因RF噪声经过解调后发生可闻噪音。为了处理这个问题，需求把RF电路和音频电路尽或许别离隔。在将PCB区分红模仿、数字后，需求考虑模仿部分的元件安置。元件布局要使音频信号的途径最短，音频扩大器要尽或许接近耳机插孔和扬声器放置，使D类音频扩大器的EMI辐射最小，耳机信号的耦合噪音最小。模仿音频信号源须尽或许接近音频扩大器的输入端，使输入耦合噪声最小。一切输入引线对RF信号来说都是一个天线，缩短引线长度有助于下降相应频段的天线辐射效应。
2、元件安置应留意的问题与运用举例
2.1 布局中应留意的问题：
* 仔细剖析电路结构。对电路进行分块处理（如高频扩大电路、混频电路及解调电路等），尽或许将强电信号和弱电信号分隔，在将数字信号电路和模仿信号电路分隔后，也应留意将完结同一功用的电路应尽量安排在必定的规模之内，然后减小信号环路面积；各部分电路的滤波网络有必要就近衔接，这样不只能够减小辐射，并且能够削减被搅扰的几率及进步电路的抗搅扰才能。
* 依据单元电路在运用中对电磁兼容性灵敏程度不同进行分组。关于电路中易受搅扰部分的元器材在布局时还应尽量避开搅扰源（比方来自数据处理板上CPU的搅扰等）。
2.2 元件安置对音频信号影响的举例
* 不合理的元件布局对音频信质量影响
图1给出一个不合理的音频元件布局，比较严重的问题有二：其一是音频扩大器离音频信号源太远，由于引线从喧闹的数字电路和开关电路邻近穿过，然后添加了噪音耦合的几率。较长的引线也增强了RF天线效应。 如手机电话选用GSM技能，这些天线能够拾取GSM发射信号，并将其馈入音频扩大器。简直一切扩大器都能必定程度上解调217Hz包络，在输出端发生噪音。糟糕时，噪音或许会将音频信号彻底吞没掉，缩短输入引线的长度能够有用下降耦合到音频扩大器的噪声.其二音频是扩大器放间隔扬声器和耳机插座太远。假如音频扩大器选用的是D类扩大器，较长的耳机引线会增大该扩大器的EMI辐射。这种辐射有或许导致设备无法经过当地政府拟定的测验规范。较长的耳机和麦克风引线还会增大引线阻抗，下降负载能够获取的功率。最终，由于元件安置得如此涣散，元件之间的连线将不得不穿过其它子体系。这不只会添加音频部分的布线难度，也增大了其它子体系的布线难度。
图1不合理的元件布局暗示对音频信质量影响
* 合理的元件布局对音频信号质量改进
图2给出了图1相同元件的摆放，重新摆放的元件能够更有用地运用空间，缩短引线长度。留意，一切音频电路分配在耳机插孔和扬声器邻近，音频输入、输出引线比上述计划短得多，PCB的其它区域没有放置音频电路。这样的规划能够全面下降体系噪音，减小RF搅扰，并且布线简略。
图2. 合理的元件布局暗示对音频信号质量改进
3 、布线准则与技巧
在基本完结元器材的布局后，就可开端布线了。
3.1 布线的基本准则
在拼装密度答应情况下后，尽量选用低密度布线规划，并且信号走线尽量粗细共同，有利于阻抗匹配。
关于RF电路，信号线的走向、宽度、线间隔的不合理规划，或许构成信号信号传输线之间的穿插搅扰。而信号通路对音频输出噪音和失真的影响十分有限，也就是说为了保证功用需求供给的折中办法很有限。音频扩大器一般由电池直接供电，需求相当大的电流。假如运用长而细的电源引线，会增大电源纹波。与短而宽的引线比较，又长又细的引线阻抗较大，引线阻抗发生的电流改动会转变成电压改动，馈送到器材内部。为了优化功用，扩大器电源应运用尽或许短的引线。应该尽或许运用差分信号。差分输入具有较高的噪声按捺，使得差分接收器能够按捺正、负信号线上的共模噪声。为充分运用差分扩大器的优势，布线时坚持相同的差分信号线对的长度十分重要，使其具有相同的阻抗，二者尽或许彼此接近使其耦合噪声相同。扩大器的差分输入对按捺来自体系数字电路的噪声十分有用。别的，体系电源自身还存在噪声搅扰，所以在规划RF电路PCB时必定要归纳考虑，合理布线。
3.2 布线技巧
布线时，一切走线应远离PCB板的边框（2mm左右），防止PCB板制造时构成断线或有断线的危险。电源线要尽中能宽，以削减环路电阻，一起，使电源线、地线的走向和数据传递的方向共同，以进步抗搅扰才能；所布信号线应尽或许短，并尽量削减过孔数目；各元器材间的连线越短越好，以削减散布参数和彼此间的电磁搅扰；关于不相容的信号线应量彼此远离，并且尽量防止平行走线，而在正向两面的信号线运用互笔直；布线时在需求角落的地址方应以135°角为宜，防止拐直角。
4、接地
在射频电路PCB规划中，电源线和地线的正确布线显得特别重要，合理的规划是战胜电磁搅扰的最重要的手法。PCB上相当多的搅扰源是经过电源和地线发生的，其间地线引起的噪声搅扰最大。地线简单构成电磁搅扰的首要原因于地线存在阻抗。当有电流流过地线时，就会在地线上发生电压，然后发生地线环路电流，构成地线的环路搅扰。当多个电路共用一段地线时，就会构成公共阻抗耦合，然后发生所谓的地线噪声。因此，在对RF电路PCB的地线进行布线时应该做到：
*对电路进行分块处理，射频电路基本上可分红高频扩大、混频、解调、本振等部分，要为各个电路模块供给一个公共电位参阅点即各模块电路各自的地线，这样信号就能够在不同的电路模块之间传输。然后，汇总于射频电路PCB接入地线的当地，即汇总于总地线。由于只存在一个参阅点，因此没有公共阻抗耦合存在，然后也就没有彼此搅扰问题。
*数字区与模仿区尽或许地线进行阻隔，并且数字地与模仿地要别离，最终接于电源地。
*在空间答应的情况下，各模块之间最好能以地线进行阻隔，防止彼此之间的信号耦合效应。
关于音频电路,接地关于是否能够到达音频体系的功用要求至关重要。任何体系中接地有两个重要考虑：首要它是流过器材的电流回来途径，其次是数字和模仿电路的参阅电位。这儿给出了适用于一切体系的技巧：
*为数字电路树立一个接连的地平面。地层的数字电流经过信号途径回来，该环路的面积应坚持最小，以下降天线效应和寄生电感。保证一切数字信号引线具有对应的接地通路，这一层应该与数字信号引线掩盖相同的面积，具有尽或许少的断点。地层的断点，包含过孔，会使地电流流过更大的环路，因此发生更大的辐射和噪声。
*保证地电流阻隔。数字电路和模仿电路的地电流要坚持阻隔，以阻挠数字电流对模仿电路的搅扰。为了到达这一方针，需求正确摆放元件。假如把模仿电路安置在PCB的一个区域，把数字电路安置在另一区域，地电流会天然阻隔开。最好使模仿电路具有独立的PCB分层。
*模仿电路选用星形接地。星形接地是将PCB的一点看作公共接地址，并且只要这一点被当作地电位，蜂窝电话中，电池地端一般被作为星形接地址，流入地平面的电流不会主动消失，一切地电流都将汇入到这个接地址。音频扩大器吸收相当大的电流，这会影响电路自身的参阅地和其它体系的参阅地。为了处理这一问题，最好供给一个专用的回来回路桥接扩大器的功率地和耳机插孔的地回路。留意，这些专用的回路不要穿越数字信号线，由于它们会阻止数字回来电流。
*最大化旁路电容效果。简直一切器材都需求一个旁路电容，以供给电源不能供给的瞬态电流。这些电容需尽或许接近电源引脚放置，以削减电容和器材引脚之间的寄生电感，电感会下降旁路电容的效果。
接地散布的电路板实例
以用于*估超低EMI、1.5W、无滤波D类音频功率扩大器和80mW DirectDriv耳机扩大器MAX9776*估板为例作阐明。
图3是一个具有较好接地散布的电路板实例(即丝印层和地层举例),图3（a）为应元件布局A(正)面，图3（b）为应元件布局B(背).首要需求留意PCB底部为数字区域，顶部为模仿区域。穿越区域鸿沟的仅有信号线是I2C操控信号，这些信号线有一个直接的回来途径，保证数字信号只存在于数字区域，没有地层切割导致的数字地电流。还要留意大部分地平面是接连的，即便数字区域有一些中止，但彼此之间的间隔满足远，保证了电流通道的顺利。在这个比如中，星形接地址在PCB顶层的左上角。模仿地层的断点保证D类扩大器和电荷泵的电流直接回来星形接地址，不会搅扰其它模仿层。别的，还需留意耳机插孔有一条引线直接将耳机地电流回来到星形接地址。
5、定论
以上规划杰出的PCB是一件耗时，一起也是极具挑战性的作业，但这种投入也的确是值得的。好的PCB布局有助于下降体系噪音，进步RF信号的按捺才能，减小信号失真。好的PCB规划还会改进EMI功用，有或许需求更少的屏蔽。假如PCB不合理，会在测验阶段呈现原本能够防止的问题。这时在采纳办法的话，或许为时已晚，很难处理所面对的问题，需求投入更多的时刻、花费更大的精力，有时还要添加额定的元件，添加体系本钱和复杂性。
现在PCB的技能首要按电子产品的特性及要求而改动，在近年来电子产品日趋多功用、精巧并契合环保法令。故此，PCB的精细度日高，其软硬板结合运用也将添加。
