RF电源(偏压)走线和电源去耦

电源(偏压)走线和电源去耦

如果元件有多个电源连接，常见做法是采用“星”型配置的电源布线(图9)。在星型配置的“根”节点安装较大的去耦电容(几十µF)，在每个分支上安装较小的电容。这些小电容的值取决于射频IC的工作频率及其具体功能(即级间与主电源去耦)。下图所示为一个示例。


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图9. 如果元件有多个电源连接，电源布线可采用星型配置。

相对于连接至相同电源网络的所有引脚串联的配置，“星”型配置避免了长接地回路。长接地回路将引起寄生电感，会造成意外的反馈环路。电源去耦的关键考虑事项是必须将直流电源连接在电气上定义为交流地。

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

元件	电容	封装	SRF	有效频率范围*
超高范围	20pF	0402	2.5GHz	800MHz至2.5GHz
极高范围	100pF	0402	800MHz	250MHz至800MHz
高范围	1000pF	0402	250MHz	50MHz至250MHz
中等范围	1µF	0402	60MHz	100kHz至60MHz
低范围	10µF	0603	600kHz	10kHz至600kHz

*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. 该配置下，旁路电容和相关过孔的总占位面积最小。

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。


图11. 该配置要求较大的PCB面积。

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. 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. 在射频IC正下方的中间接地区域上安放5 × 5过孔阵列

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