РФ кола су изузетно осетљива на напајање, при чему је језгро огроман контраст између величине њихових радних сигнала и буке извора напајања, а шум се лако модулише директно на РФ носач; Елиминисање буке напајања захтева формирање комплетног система за изолацију и потискивање из више димензија, укључујући избор уређаја, распоред ПЦБ-а и дизајн архитектуре.
1. Основни разлог зашто су РФ кола осетљива на напајање
Ниво сигнала има значајан контраст
Корисни сигнал РФ пријемне везе обично је низак од нивоа μВ, док кварови прекидача и шум таласања на напојној шини дигиталних кола лако могу да достигну ниво мВ, са амплитудном разликом већом од 120дБ између ова два. Мали шум снаге је довољан да потпуно надвлада слабе РФ сигнале.
Однос одбацивања напајања (ПСРР) високофреквентни квар
ПСРР конвенционалних енергетских чипова ради добро само у опсегу ниских фреквенција, са брзим падом способности слабљења након прекорачења 10МХз. У фреквенцијском опсегу од 2,4 ГХз, ПСРР већине обичних ЛДО-ова је мањи од 20 дБ, што чини скоро немогућим потискивање високофреквентне буке. Мрешкање од 1 мВ на пину за напајање ће директно генерисати расуте сигнале нивоа од 100 μВ на РФ излазном терминалу.
Директна модулација РФ носиоца шумом
Широкопојасни шум и хармоници прекидача на извору напајања директно ће се повезати са РФ путањом кроз пинове напајања, мешати се са носећим таласом и директно ће погоршати фазни шум, ЕВМ (амплитуда вектора грешке) и осетљивост пријема. Измерено је да када бука напајања пређе -50дБц, ЕВМ перформансе ПА ће се смањити за више од 15%.
Интерференција појачања паразитних параметара
У фреквенцијском опсегу РФ, еквивалентна индуктивност жице за уземљење дужине 1 мм је око 1 нХ, а индуктивност жице за уземљење од 10 мм може да достигне 27 Ω. Бука одбијања од земље и паразитска индуктивност ће додатно појачати ефекат сметњи буке извора напајања, оштећујући очекивану радну тачку РФ кола.
2. Потпуна шема елиминације процеса за шум напајања РФ плоче
Слојевити избор и изолација струјних чипова
Након што је конверзија напона фронт-енд ДЦ/ДЦ завршена, бацк-енд мора бити опремљен ЛДО са високим ПСРР РФ за напајање најосетљивијих модула као што су ВЦО и ПЛЛ. ЛДО захтева ПСРР од најмање 50 дБ у фреквенцијском опсегу од 2,4 ГХз, као што су модели као што су АДП7158 и ТПС7А91.
Забрањено је директно снабдевање струјом РФ малих сигналних кола са ДЦ/ДЦ, пошто ће широкопојасни хармоници генерисани на ивици прекидача директно покрити фреквентни опсег од стотина МХз до ГХз, формирајући кластере шума које је тешко филтрирати.
Прецизан распоред кондензатора за раздвајање више нивоа
Усвојена је комбинација „кондензатор за складиштење енергије великог капацитета+кондензатор за филтрирање средњег капацитета+високофреквентни мали кондензатор“: кондензатор од 10 μФ Кс7Р се поставља на улаз за напајање, а 100нФ и 10пФ високофреквентни НПО/МЛЦЦ кондензатори се постављају на 1 мм напајања. покрива фреквентне опсеге за сузбијање шума од једносмерне струје до десетина ГХз.
Строго следите принцип најкраћег споја: растојање између игле за уземљење кондензатора и уземљења чипа је мање од λ/20 (око 2,5 мм на 2,4 ГХз), избегавајући увођење паразитске индуктивности дугим жицама како би се надокнадио ефекат високофреквентног филтрирања кондензатора.
Циљана пригушница магнетних перли/индуктора
На путањи гранања дигиталног напајања и главног извора напајања који улази у домен радио фреквенције, бирају се магнетне перле са довољно високом импедансом у тачки циљне фреквенције шума и отпором једносмерне струје мањим од 0,5 Ω. На пример, у сценарију од 2,4 ГХз, изабрани су модели са импедансом од 2,4 ГХз већом или једнаком 500 Ω да би се постигла изолација буке снаге између дигиталног домена и домена радио фреквенције.
На путу напајања ПА велике струје, високофреквентни индуктор намотаја од 3-5нХ је изабран као пригушница, а забрањено подручје дистрибуције веће од 1 мм је резервисано око њега да би се избегао паразитски капацитет и смањио ефекат филтрирања.
ПЦБ слагање и дизајн партиције напајања
Препоручује се употреба 4-слојног или вишег стека "комплетног слоја сигналног слоја уземљеног слоја сигнала", са комплетном уземљеном равни другог слоја која обезбеђује поврат ниске импедансе за РФ ожичење док изолује паразитску спрегу између слоја снаге и слоја РФ сигнала.
Усвајање архитектуре извора напајања у облику звезде: Након што је улаз главног напајања једнолико филтриран, он напаја ЛНА, ПА и ВЦО кроз независне гране магнетних перли. Аналогно напајање, дигитално напајање и РФ напајање су потпуно одвојени, а различитим слојевима напајања је забрањено да се преклапају у простору како би се избегло преслушавање паразитског капацитета.
Тестирана оптимизација верификације затворене петље
Скенирајте жаришта буке на плочи за позиционирање помоћу сонде блиског поља и користите анализатор спектра за директно мерење спектра шума РФ иглица за напајање чипа. За тачке прекомерне фреквенције, додајте наменске кондензаторе за филтрирање на одговарајућим позицијама 1/4 таласне дужине да бисте постигли прецизно смањење шума.