RF和混合信号PCB的一般布局指南(三)

去耦和旁路电容的选择

由于存在自谐频率(SRF),现实中电容的有效频率范围是有限的。可以从制造商处获得SRF,但有时候必须通过直接测量进行特征分析。SRF以上时,电容呈现感性,因此不具备去耦或旁路功能。如果需要宽带去耦,标准做法是使用多个(电容值)增大的电容,全部并联。小电容的SRF一般较大(例如,0.2pF、0402 SMT封装电容的SRF = 14GHz),大电容的SRF一般较小(例如,相同封装2pF电容的SRF = 4GHz)。表2所列为典型配置。

表2. 电容的有效频率范围

“”

*有效频率范围的低端定义为低于5Ω容抗。

旁路电容布局考虑事项

由于电源线必须为交流地,最大程度减小交流地回路的寄生电感非常重要。元件布局或摆放方向可能会引起寄生电感,例如去耦电容的地方向。旁路电容有两种摆放方法,分别如图10和图11所示:

“图10.
图10. 该配置下,旁路电容和相关过孔的总占位面积最小

“图11.
图11. 该配置要求较大的PCB面积

这种配置下,将顶层上的VCC焊盘连接至内层电源区域(层)的过孔可能妨碍交流地电流回路,强制形成较长的回路,造成寄生电感较高。流入VCC引脚的任何交流电流都通过旁路电容,到达其接地侧,然后返回至内接地层。这种配置下,旁路电容和相关过孔的总占位面积最小。

另外一种配置下,交流地回路不受电源区域过孔的限制。一般而言,这种配置要求的PCB面积稍大。

短路器连接元件的接地

对于短路器连接(接地)的元件(例如电源去耦电容),推荐做法是每个元件使用至少两个接地过孔(图12),这可降低过孔寄生电感的影响。短路连接元件组可使用过孔接地“孤岛”。

“图12.
图12. 每个元件使用至少两个接地过孔可降低过孔寄生电感的影响

IC接地区域(“焊盘”)

大多数IC要求在元件正下方的元件层(PCB的顶层或底层)上的实心接地区域。该接地区域将承载直流和射频回流,通过PCB流向分配的接地区域。该元件“接地焊盘”的第二功能是提供散热器,所以焊盘应在PCB设计规则允许的情况下包括最大数量的过孔。下图所示的例子中,在射频IC正下方的中间接地区域(元件层上)安装有5 × 5过孔阵列(图13)。在其它布局考虑允许的情况下,应使用最大数量的过孔。这些过孔是理想的通孔(穿透整个PCB)。这些过孔必须电镀。如果可能,使用导热胶填充过孔,以提高散热性能(在电镀过孔之后、最后电镀电路板之前填充导热胶)。

“图13.
图13. 在射频IC正下方的中间接地区域上安放5 × 5过孔阵列

相关阅读:
RF和混合信号PCB的一般布局指南(一)
RF和混合信号PCB的一般布局指南(二)

本文转载自:吴川斌的博客
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