1. 什么是RF?
答:RF 即Radio frequency 射頻,主要包括無線收發(fā)信機(jī)。
2. 當(dāng)今世界的手機(jī)頻率各是多少(CDMA,GSM、市話通、小靈通、模擬手機(jī)等)?
答:EGSM RX: 925-960MHz, TX:880-915MHz;
CDMA cellular(IS-95)RX: 869-894MHz, TX:824-849MHz。
3. 從事手機(jī)Rf工作沒多久的新手,應(yīng)怎樣提高?
答:首先應(yīng)該對(duì)RF系統(tǒng)(如功能性)有個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),然后可以選擇一些芯片組,研究一個(gè)它們之間的連通性(connectivities among them)。
4. RF仿真軟件在手機(jī)設(shè)計(jì)調(diào)試中的作用是什么?
答:其目的是在實(shí)施設(shè)計(jì)之前,讓設(shè)計(jì)者對(duì)將要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品有一些認(rèn)識(shí)。
5. 在設(shè)計(jì)手機(jī)的PCB時(shí)的基本原則是什么?
答:基本原則是使EMC最小化。
6. 手機(jī)的硬件構(gòu)成有RF/ABB/DBB/MCU/PMU,這里的ABB、DBB和PMU等各代表何意?
答:ABB是Analog BaseBand,
DBB是Ditital Baseband,MCU往往包括在DBB芯片中。
PMU是Power Management Unit,現(xiàn)在有的手機(jī)PMU和ABB在一個(gè)芯片上面。將來這些芯片(RF,ABB,DBB,MCU,PMU)都會(huì)集成到一個(gè)芯片上以節(jié)省成本和體積。
7. DSP和MCU各自主要完成什么樣的功能?二者有何區(qū)別?
答:其實(shí)MCU和DSP都是處理器,理論上沒有太大的不同。但是在實(shí)際系統(tǒng)中,基于效率的考慮,一般是DSP處理各種算法,如信道編解碼,加密等,而MCU處理信令和與大部分硬件外設(shè)(如LCD等)通信。
8. 剛開始從事RF前段設(shè)計(jì)的新手要注意些什么?
答:首先,可以選擇一個(gè)RF專題,比如PLL,并學(xué)習(xí)一些基本理論,然后開始設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單電路,只有在調(diào)試中才能獲得一些經(jīng)驗(yàn),有助加深理解。
9. 推薦RF仿真軟件及其特點(diǎn)?
答:Agilent ADS仿真軟件作RF仿真。這種軟件支持分立RF設(shè)計(jì)和完整系統(tǒng)設(shè)計(jì)。詳情可查看Agilent網(wǎng)站。
10. 哪里可以下載關(guān)于手機(jī)設(shè)計(jì)方案的相應(yīng)知識(shí),包括幾大模快、各個(gè)模塊的功能以及由此對(duì)硬件的性能要求等內(nèi)容?
答:可以看看www.gsmworld.com和www.139130.net,或許有所幫助。關(guān)于TI的wireless solution,可以看看www.ti.com中的wireless communications.
11. 為什么GSM使用GMSK調(diào)制,而W-CDMA采用HPSK調(diào)制?
答:主要是由于GSM和WCDMA標(biāo)準(zhǔn)所定。有興趣的話,可以看一些有關(guān)數(shù)字調(diào)制的書,了解使用不同數(shù)字調(diào)制技術(shù)的利與弊。
12. 如何解決LCD model對(duì)RF的干擾?
答:PCB設(shè)計(jì)過程中,可以在單個(gè)層中進(jìn)行LCD布線。
13. 手機(jī)設(shè)計(jì)過程中,在新增加的功能里,基帶芯片發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)FM產(chǎn)生噪聲干擾,如何解決這個(gè)問題?
答:檢查PCB設(shè)計(jì),找到干擾源并加強(qiáng)隔離。
14. 在做手機(jī)RF收發(fā)部分設(shè)計(jì)時(shí),如何解決RF干擾問題?
答:GSM 手機(jī)是TDMA工作方式,RF收發(fā)并不是同時(shí)進(jìn)行的,減少RF干擾的基本原則是一定要加強(qiáng)匹配和隔離。在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到發(fā)射機(jī)處于大功率發(fā)射狀態(tài),與接收機(jī)相比更容易造成干擾,所以一定要特別保證PA的匹配。另外RF前端filter的隔離也是一個(gè)重要的指標(biāo)。PCB板一般是6層或8層,必須要有足夠的ground plane以減少RF干擾。
15. 如何消除GSM突發(fā)干擾?
答:在PCB布線時(shí),要把數(shù)字和射頻部分很好的隔離開,必須保證好的ground plane。一些電源和信號(hào)線必須進(jìn)行有效的電容濾波。
16. 如何解決RF的電源干擾?
答:必須確保RF電源已經(jīng)很好地濾波。如有必要,可以對(duì)不同的RF線路使用單獨(dú)的電源。
17. 有RF應(yīng)用電路,在RF部分不工作的時(shí)候CPU及其它相關(guān)外設(shè)工作正常;可是當(dāng)RF啟動(dòng)工作時(shí)候,CPU與RF無關(guān)的端口也受到了類似于尖脈沖的干擾。請(qǐng)問,是什么原因造成的?怎樣克服這樣的干擾?
答:可能是RF部分沒有很好地與CPU部分隔離,請(qǐng)檢查PCB版圖。
18. 選擇手機(jī)射頻芯片時(shí),主要考慮哪些問題?
答:在選擇射頻芯片時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn):
① 射頻性能,包括可靠性。
② 集成度高,需要少的外圍原器件。
③ 成本因素。
19.如何利用手機(jī)射頻芯片減少外圍芯片的數(shù)量?
答:手機(jī)射頻芯片集成度越高,所需要的外圍元啟件就越少。
20.射頻芯片對(duì)于外圍芯片會(huì)不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾,應(yīng)該怎么消除?
答:應(yīng)該說是射頻系統(tǒng)會(huì)對(duì)其他DBB,ABB產(chǎn)生電磁干擾,而不僅是射頻芯片。加強(qiáng)射頻屏蔽是一個(gè)有效的措施。
21. 在無線通信系統(tǒng)中,基帶的時(shí)域均衡,是否應(yīng)該位于基帶解調(diào)并進(jìn)行位同步抽去后,對(duì)每一個(gè)位抽取的結(jié)果,經(jīng)過時(shí)域均衡,再進(jìn)行門限判決?
答:是的。需要先經(jīng)過均衡,再進(jìn)行門限判決。
22. 相同的發(fā)射功率,在頻率不一樣時(shí),是否頻率高的(如900MHz)傳輸距離遠(yuǎn),頻率低(如30MHz)傳輸距離短(在開闊地帶)?
答:應(yīng)該考慮到波長(zhǎng)因素。頻率越高,波長(zhǎng)越短,在開闊地帶,傳輸損耗越大,因此傳輸距離較短。
23.用定時(shí)器1來產(chǎn)生波形,其程序如下:
LDP #232
SPLK #0Ah,T1PR
SPLK #05h,T1CMPR
SPLK #0000h,T1CNT
SPLK #0042h,GPTCON
SPLK #0D542h,T1CON
為什么在T1PWM/T1CMP引腳上沒有波形輸出?
答:可以使用仿真工具進(jìn)入代碼來調(diào)試這個(gè)問題。
24. “手機(jī)接收機(jī)前端濾波器帶寬根據(jù)接收頻率的帶寬來決定,必須保證帶內(nèi)信號(hào)以最小的插損通過,不被濾除掉。” 在滿足能有效接收信號(hào)的情況下,對(duì)前端濾波器,如果濾波器帶寬比較寬,那么濾波器的插損就小(對(duì)SAW不知是不是也是這樣),但帶內(nèi)噪聲就增加,反之相反。那么在給定接收信號(hào)頻率范圍的情況下,應(yīng)該如何來考慮濾波器的帶寬,使帶內(nèi)信號(hào)以最小的插損通過?
答:應(yīng)該從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度考慮這個(gè)問題,包括頻率范圍(frequency range,sensitivity)和感度(selectivity)等。可以在插損(insertion loss)、帶寬(bandwidth)和帶外抑制(out of band rejection)之間取得折衷, 只要選擇的值符合系統(tǒng)需求,就可以了。
25. 一般來說PA、SWITH有一定抑制雜散輻射的能力,但有一定的限制,如何增加其它的方法來更好的解決?
答:準(zhǔn)確的說法應(yīng)該是PA的匹配濾波有一定抑制雜散輻射的能力,另外可以選擇好的前端Filter 以加強(qiáng)帶外抑制。
26. 如何選用RF的LDO?
答:選用LDO時(shí),應(yīng)考慮其自身所具備的某些特性,如driving current、輸出噪聲和紋波抑制(ripple rejection)等。
27. 用什么方法可以降低射頻系統(tǒng)在待機(jī)時(shí)的功耗?
答:可以在手機(jī)聽網(wǎng)絡(luò)paging信息間隙把射頻系統(tǒng)關(guān)掉。
28. TI推出的TRF6151芯片采用直接變頻技術(shù),會(huì)不會(huì)導(dǎo)致其他問題?
答:TI推出的TRF6151芯片是單芯片GSM tranceiver,采用零中頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)。直接變頻技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)很成熟了,不存在技術(shù)問題,而且還是目前的主流方案
29. What is the requirement for phase noise at 1k offset, 10kHz offset, and 100kHz offset for GSM handset? GSM手機(jī)的相位噪聲為1k、10kHz和100kHz的情況下,需要滿足什么條件?
答:For GSM handset RX it has several architectures to implement: Superheterodyne,near zero-IF,zero-IF,different architecture may have different
LOs requirement and frequency plan,also it's related to the design of filters.
對(duì)于GSM手機(jī)RX,需要實(shí)現(xiàn):超外差接近于零中頻(zero-IF)。不同架構(gòu)的零中頻不同。Los要求以及頻率規(guī)劃(frequency plan),這與濾波器的設(shè)計(jì)有關(guān)。
30. 接受機(jī)在接受靈敏度很高的情況下靜態(tài)音質(zhì)量很好,而在一定移動(dòng)時(shí)卻不好,可能是什么原因?
答:可能是fading的影響。
31. 決定一個(gè)射頻電路設(shè)計(jì)是否能夠量產(chǎn)的關(guān)鍵因素有哪些?
答:在大量生產(chǎn)時(shí)要求射頻性能一致、可靠、穩(wěn)定,沒有離散性,并且滿足生產(chǎn)工藝的要求。
31. 據(jù)報(bào)道TI已開發(fā)出單芯片手機(jī),請(qǐng)問在單芯片中如何實(shí)現(xiàn)BB與RF的隔離,與傳統(tǒng)分立模塊設(shè)計(jì)的要求有何不同?
答:TI 計(jì)劃于2004年推出單芯片手機(jī)方案。傳統(tǒng)分立模塊設(shè)計(jì)可以通過選擇更好性能的外圍器件,以及通過好的PCB布線來加強(qiáng)BB與RF的隔離,有很大的靈活性。而單芯片方案中BB與RF的有效隔離是由IC設(shè)計(jì)技術(shù)來保證的,TI在這方面已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。
32. 手機(jī)設(shè)計(jì)時(shí),如何減少傳導(dǎo)雜散發(fā)射和輻射雜散發(fā)射?
答:要減少雜散發(fā)射,應(yīng)該從線路設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)這兩個(gè)方面考慮。
33. 可否采用屏蔽罩來阻止輻射雜散發(fā)射?
答:可以。
34. 手機(jī)與基站通信中產(chǎn)生的TDMA噪聲Burst Noise對(duì)于射頻部分有影響。在選擇射頻芯片的時(shí)候,單從技術(shù)的角度出發(fā),主要是看那些方面的指標(biāo)?
答:首先對(duì)于接收機(jī)而言,應(yīng)注意的指標(biāo)包括:接收靈敏度、選擇性、阻塞、交調(diào)等。對(duì)于發(fā)射機(jī)而言,包括輸出功率、頻譜特性、雜散、頻率相位誤差等。TDMA 噪聲主要影響手機(jī)的音頻部分。要避免這種噪聲,應(yīng)該注意PCB設(shè)計(jì),如音頻部分布線。
35. 3階截點(diǎn)和1db增益壓縮點(diǎn)是越大越好嗎?如果不是,大概應(yīng)該在一個(gè)什么樣的值才比較合適?
答;對(duì)于3階截點(diǎn)和1db增益壓縮點(diǎn),并不是越大越好,而是足夠滿足設(shè)計(jì)要求即可,因?yàn)楸仨毧紤]成本因素,越大就意味著芯片的價(jià)格越高。GSM900 IIP3 在-17dBm應(yīng)該足夠滿足要求。
36. 在整體設(shè)計(jì)手機(jī)系統(tǒng)時(shí),怎樣考慮射頻芯片的電磁兼容性能?
答:考慮射頻芯片的電磁兼容性能,必須加強(qiáng)射頻屏蔽。
37. 在RFIC中,DC Offset Cancellation是怎樣的原理?
答:DC偏移電壓會(huì)影響直接轉(zhuǎn)換接收機(jī)中的BER性能。DC偏移電壓出自LO自混頻等,因此必須在接收信號(hào)之前消除它。
38. GSM手機(jī)使用非線性功放,而W-CDMA必須使用線性功放,這是為什么?
答:這主要是由調(diào)制技術(shù)決定的。GSM采用GMSK調(diào)制,可以使用非線性功放,提高效率。而W-CDMA采用HPSK調(diào)制,則必須使用線性功放,減少失真。
39. 手機(jī)接收機(jī)前端濾波器帶寬是如何確定的?
答:手機(jī)接收機(jī)前端濾波器帶寬根據(jù)接收頻率的帶寬來決定,必須保證帶內(nèi)信號(hào)以最小的插損通過,不被濾除掉。例如,GSM900接收機(jī)頻率范圍為880-915MHz。
40. 手機(jī)接收前端放大需考慮什么因素來設(shè)計(jì),要求至少放大多少dB,TI公司相對(duì)應(yīng)的器件如何找到?
答:需要考慮手機(jī)接收前端LNA的gain,P1dB,IP3,NF,frequency range 等,在TI方案中,gain 在17dB 左右。TI有Superheterodyne,zero-IF方案。你可以登錄www.ti.com查看GSM transceiver TRF6053,TRF6150,TRF6151。
41. 手機(jī)待機(jī)時(shí)間的長(zhǎng)短如果在電池容量一定的情況下主要可從哪幾方面使待機(jī)時(shí)間增加?
答:從以下兩個(gè)方面:
① 工作模式下RX、DBB和ABB的功耗,對(duì)于這些模塊而言,功耗因解決方案而異。
② 解決方案的電源管理機(jī)制,一個(gè)好的解決方案應(yīng)該做到在待機(jī)模式中盡可能關(guān)閉更多的功能塊。
42. 準(zhǔn)備設(shè)計(jì)一個(gè)新款手機(jī),即能登陸公網(wǎng),又能在小范圍內(nèi)獨(dú)立組網(wǎng),該怎么做?
答:可以設(shè)計(jì)一種雙模手機(jī),一個(gè)模式使用GSM或CDMA技術(shù)接入公眾網(wǎng),另一個(gè)模式使用私有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
43. 在設(shè)計(jì)一款CDMA 1X手機(jī)時(shí),測(cè)試過程中,發(fā)現(xiàn)天線無線靈敏度指標(biāo)不是很理想(-103db),而天線有線靈敏度指標(biāo)還可以(-108db),能否通過更改PCB設(shè)計(jì)(RF GND)進(jìn)行改良
43. 在開發(fā)WLAN的PCB Layou時(shí)候,怎樣匹配或計(jì)算線路為50ohm.?
答:50ohm匹配由PCB層疊決定。將PCB參數(shù)(層厚度、)使用RF仿真工具計(jì)算阻抗、line thickness和line width。
You can calculate the impedance using RF simulation tools by setting PCB parameters like layer thickness, line thickness and line width.
44. 如果線路匹配不好,怎樣在網(wǎng)絡(luò)分析儀下計(jì)算所匹配的元件(L ,C)?
答:如果線路不匹配,可以使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量S參數(shù),并借助史密斯圓圖使用LC元件來補(bǔ)償這種不匹配。
If there's mismatching you can use network analyser to measure the S-parameters and use LC conponents to compensate the mismatch using Smith chart.
45. 在網(wǎng)房中測(cè)試LNA接收靈敏度,測(cè)試點(diǎn)應(yīng)該選擇哪兒點(diǎn)上最佳?
答:通常測(cè)試RX靈敏度,而不測(cè)試LNA靈敏度。
46. 在射頻電路比如放大器的設(shè)計(jì)中,其管子的信號(hào)地與偏置電路的電源地是否分開為好,或者至少在同一層分開?
答:一般不需要分開信號(hào)地和電源地。
Normally you don't need to seperate the ground of power supply with the ground of amplifier。
47. 不少射頻PCB布板在空域即無元件和走線的地方?jīng)]有布大面積地,這如何解釋?在微波頻段是否應(yīng)不一樣?
答:可以在DC線路上加足數(shù)的小電器。
you can add enough small capacitors on DC line.
48. 目前有沒有置于低溫環(huán)境中的放大器管子外銷?
答:放大器的工作溫度范圍應(yīng)該在-10-8℃,可以查看參數(shù)表,上面的規(guī)定應(yīng)該也是如此。
For amplifier it should have its working temperature range like -10-85c, you can check the datasheet,it should have this specification.
49. 手機(jī)RF IC處理信號(hào)的原理如何?
答:當(dāng)射頻/中頻(RF/IF)IC接收信號(hào)時(shí),系接受自天線的信號(hào)(約800Hz~3GHz)經(jīng)放大、濾波與合成處理后,將射頻信號(hào)降頻為基帶,接著是基帶信號(hào)處理;而RF/IF IC發(fā)射信號(hào)時(shí),則是將20KHz以下的基帶,進(jìn)行升頻處理,轉(zhuǎn)換為射頻頻帶內(nèi)的信號(hào)再發(fā)射出去。
50. 一般手機(jī)射頻/中頻模塊由哪些部分組成?
答:一般手機(jī)射頻/中頻模塊系由無線接收、信號(hào)合成與無線發(fā)射三個(gè)單元組成,其中無線接收單元系由射頻頭端、混波器、中頻放大器與解調(diào)器所組成;信號(hào)合成部份包含分配器與鎖相回路;無線發(fā)射單元?jiǎng)t由功率放大器、AGC放大器與調(diào)變器組成。
51. 手機(jī)基帶處理器的組成和主要功能是什么?
答:常見手機(jī)基帶處理器則負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理與儲(chǔ)存,主要組件為DSP、微控制器、內(nèi)存(如SRAM、Flash)等單元,主要功能為基帶編碼/譯碼、聲音編碼及語音編碼等。
52. 如何理解手機(jī)的射頻、中頻和基頻?
答:手機(jī)內(nèi)部基本構(gòu)造依不同頻率信號(hào)的處理可分成射頻(RF)、中頻(IF)及基頻(BF)三大部分,射頻負(fù)責(zé)接收及發(fā)射高頻信號(hào),基頻則負(fù)責(zé)信號(hào)處理及儲(chǔ)存等功能,中頻則是射頻與基頻的中介橋梁,使信號(hào)能順利由高頻信號(hào)轉(zhuǎn)成基頻的信號(hào)。
53. 手機(jī)最后的發(fā)射頻率是在890--915Mhz,這是調(diào)頻波還是調(diào)幅波?測(cè)使用gmsk調(diào)制的gsm手機(jī)的射頻部分,為何在測(cè)試時(shí)使用固定的902.4Mhz的固定頻率?
答:GMSK調(diào)制指高斯最小頻移鍵控,是數(shù)字調(diào)制,某種程度上可以理解成是調(diào)頻,但頻率的改變以離散的(不連續(xù)的)方式進(jìn)行,而調(diào)頻純粹是模擬調(diào)制,頻率的改變是連續(xù)的。
從890MHZ到915MHZ共25MHZ頻帶寬度,信道間隔為200KHZ(即0.2MHZ),共有125個(gè)上行信道,測(cè)試時(shí)不可能125個(gè)信道都測(cè),通常會(huì)選3個(gè)有代表性的頻點(diǎn)(信道),兩邊兩個(gè),中間一個(gè),902.4MHZ剛好是中間的信道。
54. 手機(jī)測(cè)試項(xiàng)目:射頻載波功率、時(shí)間/功率包絡(luò)、相位誤差、接收?qǐng)?bào)告電平的英文表達(dá)是什么?
答:射頻載波功率:RF Carrier Power;時(shí)間/功率包絡(luò):Time/Power Template;相位誤差:Phase Error;接收?qǐng)?bào)告電平:RSSI。
55. 現(xiàn)在較流行的射頻仿真軟件有哪些?
答:一般來說生產(chǎn)射頻器件的廠商都有這樣的軟件。如EIC的產(chǎn)品就有這樣的軟件,只要將設(shè)計(jì)電路的器件參數(shù)輸入,即可。目前較流行的射頻仿真軟件有:HP-ADS、ADS、microwave office、Ansoft等。
56. 手機(jī)主要有基帶和射頻組成,射頻現(xiàn)在很多IC廠家都已經(jīng)有單芯片產(chǎn)品。同時(shí)基帶也有將DSP和ARM核集成在一塊IC中。TI目前是否有單芯片的基帶?
答:目前TI的數(shù)字基帶芯片中已經(jīng)把ARM7和DSP集成在一起了。
57. What is the requirement for phase noise at 1k offset, 10kHz offset, and 100kHz offset for GSM handset? GSM手機(jī)的相位噪聲為1k、10kHz和100kHz的情況下,需要滿足什么條件?
答:For GSM handset RX it has several architectures to implement: Superheterodyne,near zero-IF,zero-IF,different architecture may have different
LOs requirement and frequency plan,also it's related to the design of filters.
對(duì)于GSM手機(jī)RX,需要實(shí)現(xiàn):超外差接近于零中頻(zero-IF)。不同架構(gòu)的零中頻不同。Los要求以及頻率規(guī)劃(frequency plan),這與濾波器的設(shè)計(jì)有關(guān)。
58. 接受機(jī)在接受靈敏度很高的情況下靜態(tài)音質(zhì)量很好,而在一定移動(dòng)時(shí)卻不好,可能是什么原因?
答:可能是fading的影響。
59. 決定一個(gè)射頻電路設(shè)計(jì)是否能夠量產(chǎn)的關(guān)鍵因素有哪些?
答:在大量生產(chǎn)時(shí)要求射頻性能一致、可靠、穩(wěn)定,沒有離散性,并且滿足生產(chǎn)工藝的要求。
60. 請(qǐng)問在TI的解決方案中, DSP軟件是否與MCU軟件共用同一操作系統(tǒng)?
答:在TI的解決方案中,以至于所有的解決方案中,DSP軟件都不能和MCU軟件共用一個(gè)操作系統(tǒng)。它們雖然集成在一個(gè)芯片上,但是屬于獨(dú)立的模塊,相當(dāng)于兩個(gè)獨(dú)立的處理器。
61. 如何降低spectrum_switch?
答:如果是閉環(huán)功率控制,必須注意PA輸出功率檢測(cè)電路能夠滿足GSM動(dòng)態(tài)范圍。
62. 手機(jī)的切換頻率很快,以前我們所用的手機(jī)一般用兩個(gè)鎖相環(huán)來鎖頻,現(xiàn)在在單芯片系統(tǒng)中,只用一個(gè)鎖相環(huán),采用N分?jǐn)?shù)鎖頻技術(shù),請(qǐng)問一般時(shí)間控制在多少秒比較合適?
答:鎖定時(shí)間取決于具體應(yīng)用,小于250us可以滿足gprs class 12 的要求。
63. 在設(shè)計(jì)初期和后期的pcb調(diào)試中應(yīng)該注意那些問題?
答:需要調(diào)整burst ramp up 和 ramp down的功率控制。
64. TI可否提供MMI的源代碼?
答:一般情況下,TI將MMI源代碼與某些驅(qū)動(dòng)器(LCD等)源代碼一同提供給用戶。包括MMI、協(xié)議堆棧和layer1源代碼在內(nèi)的所有源代碼將根據(jù)業(yè)務(wù)關(guān)系決定是否提供。
65. 怎樣解決高頻LC振蕩電路的二次諧振或者多次諧振?
答:可以改善振蕩器反饋網(wǎng)絡(luò)的頻率選擇性,或者利用輸入匹配電路以削弱諧波。
附:相關(guān)英文回答原文:
You can improve the frequency selectivity of oscillator feedback network or take advantage of the output matching circuitry to attenuate the harmonics.
66. RF端口匹配結(jié)果好壞直接影響RF鏈路的信號(hào)質(zhì)量。如何最快最好地調(diào)試這些匹配電路?
答:第一步:可以基于電路板設(shè)計(jì)使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量實(shí)際的S參數(shù),并將其輸入到RF仿真SW中,以獲得初始的匹配網(wǎng)絡(luò)。
第二步:可以基于匹配網(wǎng)絡(luò)的仿真結(jié)果,在板上做一些進(jìn)一步的優(yōu)化工作。
附:相關(guān)英文回答:
Step 1: You can measure the actual S parameters using network analyser based on your board design and input it to the RF simulation SW to get the initial matching network.
step 2: Based on the simulation result of matching network you can do some further optimization work on your board.
67. 手機(jī)電路畫電路板時(shí),如何解除DC-DC CONVERTER對(duì)RF電路的影響?
答:可以增加電容來濾除對(duì)直流線路的影響,也可以使用針對(duì)RF線路的專用LDO。
68. RF通行的最遠(yuǎn)能達(dá)到1公里或更遠(yuǎn)嗎?
答:這由RF頻率、發(fā)射功率和天線等因素決定。并非固定距離。
69. 在設(shè)計(jì)如wireless LAN card 的時(shí)候常會(huì)使用屏蔽罩用以屏蔽掉RF部分的輻射。這樣做會(huì)增加成本。有什么辦法可以少用甚至不用屏蔽罩?
答:可將高功率RF信號(hào)置于PCB中間層,并確保良好接地以減少散射。但是屏蔽罩仍是保證穩(wěn)定發(fā)射性能的首選。
You can put high power RF signal in the middle layer of PCB and make sure have good grounding to reduce the radiation,but shielding can is still the preferred way to gurantee the stable radiation performance.
70. 10~30mV的有用信號(hào):放大100~120dB后,有用信號(hào)達(dá)到峰峰值3V~~4V,但噪聲信號(hào)也達(dá)到了300mV左右,但實(shí)際要求噪聲信號(hào)在20mV以下,如何解決?(前級(jí)放大問題不明顯,矛盾不突出,關(guān)鍵到最后一級(jí)放大后,問題就出現(xiàn)了。)
答:首先要確保有用信號(hào)有非常好的信噪比,然后才將其輸入放大器鏈,接著計(jì)算獲得目標(biāo)信號(hào)振幅和噪聲水平所需的增益與NF的大小,最后根據(jù)這些數(shù)據(jù)選擇合適的器件設(shè)計(jì)放大器鏈路。
First please make sure the useful signal has very good SNR before you input it to amplifiers chain,then you can calculate how much gain and NF you need to get the targeted signal amplitude and noise level, based on this you can choose the right components to design amplifiers chain.
71. 在開發(fā)WLAN的PCB Layou時(shí)候,怎樣匹配或計(jì)算線路為50ohm.?
答:50ohm匹配由PCB層疊決定。將PCB參數(shù)(層厚度、)使用RF仿真工具計(jì)算阻抗、line thickness和line width。
72. 如果線路匹配不好,怎樣在網(wǎng)絡(luò)分析儀下計(jì)算所匹配的元件(L ,C)?
答:如果線路不匹配,可以使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量S參數(shù),并借助史密斯圓圖使用LC元件來補(bǔ)償這種不匹配。
73. 在網(wǎng)房中測(cè)試LNA接收靈敏度,測(cè)試點(diǎn)應(yīng)該選擇哪兒點(diǎn)上最佳?
答:通常測(cè)試RX靈敏度,而不測(cè)試LNA靈敏度。
74. 在射頻電路比如放大器的設(shè)計(jì)中,其管子的信號(hào)地與偏置電路的電源地是否分開為好,或者至少在同一層分開?
答:一般不需要分開信號(hào)地和電源地。?
75. 不少射頻PCB布板在空域即無元件和走線的地方?jīng)]有布大面積地,這如何解釋?在微波頻段是否應(yīng)不一樣?
答:可以在DC線路上加足數(shù)的小電器。
76. 目前有沒有置于低溫環(huán)境中的放大器管子外銷?
答:放大器的工作溫度范圍應(yīng)該在-10-8℃,可以查看參數(shù)表,上面的規(guī)定應(yīng)該也是如此。
77. 手機(jī)RF IC處理信號(hào)的原理如何?
答:當(dāng)射頻/中頻(RF/IF)IC接收信號(hào)時(shí),系接受自天線的信號(hào)(約800Hz~3GHz)經(jīng)放大、濾波與合成處理后,將射頻信號(hào)降頻為基帶,接著是基帶信號(hào)處理;而RF/IF IC發(fā)射信號(hào)時(shí),則是將20KHz以下的基帶,進(jìn)行升頻處理,轉(zhuǎn)換為射頻頻帶內(nèi)的信號(hào)再發(fā)射出去。
78. 一般手機(jī)射頻/中頻模塊由哪些部分組成?
答:一般手機(jī)射頻/中頻模塊系由無線接收、信號(hào)合成與無線發(fā)射三個(gè)單元組成,其中無線接收單元系由射頻頭端、混波器、中頻放大器與解調(diào)器所組成;信號(hào)合成部份包含分配器與鎖相回路;無線發(fā)射單元?jiǎng)t由功率放大器、AGC放大器與調(diào)變器組成。
79. 手機(jī)基帶處理器的組成和主要功能是什么?
答:常見手機(jī)基帶處理器則負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理與儲(chǔ)存,主要組件為DSP、微控制器、內(nèi)存(如SRAM、Flash)等單元,主要功能為基帶編碼/譯碼、聲音編碼及語音編碼等。
80. 如何理解手機(jī)的射頻、中頻和基頻?
答:手機(jī)內(nèi)部基本構(gòu)造依不同頻率信號(hào)的處理可分成射頻(RF)、中頻(IF)及基頻(BF)三大部分,射頻負(fù)責(zé)接收及發(fā)射高頻信號(hào),基頻則負(fù)責(zé)信號(hào)處理及儲(chǔ)存等功能,中頻則是射頻與基頻的中介橋梁,使信號(hào)能順利由高頻信號(hào)轉(zhuǎn)成基頻的信號(hào)。
81. 手機(jī)最后的發(fā)射頻率是在890--915Mhz,這是調(diào)頻波還是調(diào)幅波?測(cè)使用gmsk調(diào)制的gsm手機(jī)的射頻部分,為何在測(cè)試時(shí)使用固定的902.4Mhz的固定頻率?
答:GMSK調(diào)制指高斯最小頻移鍵控,是數(shù)字調(diào)制,某種程度上可以理解成是調(diào)頻,但頻率的改變以離散的(不連續(xù)的)方式進(jìn)行,而調(diào)頻純粹是模擬調(diào)制,頻率的改變是連續(xù)的。 從890MHZ到915MHZ共25MHZ頻帶寬度,信道間隔為200KHZ(即0.2MHZ),共有125個(gè)上行信道,測(cè)試時(shí)不可能125個(gè)信道都測(cè),通常會(huì)選3個(gè)有代表性的頻點(diǎn)(信道),兩邊兩個(gè),中間一個(gè),902.4MHZ剛好是中間的信道。
82. 手機(jī)測(cè)試項(xiàng)目:射頻載波功率、時(shí)間/功率包絡(luò)、相位誤差、接收?qǐng)?bào)告電平的英文表達(dá)是什么?
答:射頻載波功率:RF Carrier Power;時(shí)間/功率包絡(luò):Time/Power Template;相位誤差:Phase Error;接收?qǐng)?bào)告電平:RSSI。
83. 現(xiàn)在較流行的射頻仿真軟件有哪些?
答:一般來說生產(chǎn)射頻器件的廠商都有這樣的軟件。如EIC的產(chǎn)品就有這樣的軟件,只要將設(shè)計(jì)電路的器件參數(shù)輸入,即可。目前較流行的射頻仿真軟件有:HP-ADS、ADS、microwave office、Ansoft等。
84. 手機(jī)主要有基帶和射頻組成,射頻現(xiàn)在很多IC廠家都已經(jīng)有單芯片產(chǎn)品。同時(shí)基帶也有將DSP和ARM核集成在一塊IC中。TI目前是否有單芯片的基帶?
答:目前TI的數(shù)字基帶芯片中已經(jīng)把ARM7和DSP集成在一起了。
最新的無線終端產(chǎn)品大多數(shù)都裝備了高速數(shù)據(jù)接口、高分辨率LCD屏和相機(jī)模塊,甚至有些手機(jī)還安裝了通過DNB連接器接收電視節(jié)目的功能。除增加新的功能外,手機(jī)尺寸的挑戰(zhàn)依然沒有變化,手機(jī)還在向小巧、輕薄方向發(fā)展。眾多功能匯聚在一個(gè)狹小空間內(nèi),導(dǎo)致手機(jī)設(shè)計(jì)中的ESD和EMI問題變得更加嚴(yán)重。這些問題必須在手機(jī)設(shè)計(jì)的最初階段解決,并需要按照應(yīng)用選擇有效的解決辦法。
ESD和EMI防護(hù)設(shè)計(jì)的新挑戰(zhàn)
傳統(tǒng)的ESD保護(hù)或EMI濾波功能是由分立或無源器件解決方案占主導(dǎo)地位,例如,防護(hù)ESD的變阻器或防護(hù)EMI的基于串聯(lián)電阻和并聯(lián)電容器的PI型濾波結(jié)構(gòu)。手機(jī)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的提高和新型IC的高EMI敏感度促使設(shè)計(jì)人員必須提高手機(jī)的抗干擾能力,因此某些方案的技術(shù)局限性已顯露出來了。
簡(jiǎn)單比較變阻器和TVS二極管的鉗位電壓Vcl,就可以理解傳統(tǒng)解決方案的局限性。變阻器的鉗位電壓Vcl(8/20ms@Ipp=10A測(cè)試)顯示大約40V,比TVS二極管的Vcl測(cè)量值高60%。當(dāng)必須實(shí)施IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)時(shí),要想實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的穩(wěn)健性就不能怱視這種差別。除這個(gè)內(nèi)在的電壓差問題外,在手機(jī)使用壽命期內(nèi),隨著老化現(xiàn)象的出現(xiàn),無源器件解決方案還暴露出電氣特性變化的問題。
因此,TVS二極管解決方案在ESD保護(hù)市場(chǎng)占據(jù)很大的份額,同時(shí)集成化的硅解決方案也是EMI濾波器不可或缺的組件。
是采用單線TVS還是ESD陣列保護(hù)?
關(guān)于某些充分利用ESD保護(hù)二極管的布局建議,我們通常建議盡可能把ESD二極管放置距ESD干擾源最近的地方。最好放在I/O接口或鍵盤按鍵的側(cè)邊。因此,在選擇正確的保護(hù)方法之前必須先區(qū)分應(yīng)用形式。
以鍵盤應(yīng)用為例,因?yàn)镋SD源是一個(gè)含有多個(gè)觸點(diǎn)的大區(qū)域,最好是設(shè)計(jì)類似于單線路TVS的保護(hù)組件,圍繞電路板在每個(gè)按鍵后放置一個(gè)ESD二極管。如果采用陣列設(shè)計(jì),保護(hù)功能將得到保證,但是這種設(shè)計(jì)將會(huì)受到潛在的ESD問題的影響,例如二條線路之間的輻射問題。在這種情況下,手機(jī)內(nèi)部的ESD干擾控制并沒有被全面優(yōu)化。
全新的單線保護(hù)
正當(dāng)單線保護(hù)器件被廣泛用于抑制ESD放電時(shí),一種在同一封裝內(nèi)集成兩個(gè)并聯(lián)二極管的兩級(jí)鉗位概念產(chǎn)生了。圖1對(duì)傳統(tǒng)的單線ESD保護(hù)與新型兩級(jí)鉗位二極管組件進(jìn)行了對(duì)比。
與目前的單線ESD保護(hù)二極管相比,這種創(chuàng)新將ESD防護(hù)性能進(jìn)一步提高了。如果實(shí)施ESD放電,當(dāng)在該IC輸入端上施加15kV空氣放電時(shí),兩個(gè)鉗位級(jí)確保輸出端殘留最少的放電電壓。
與單ESD解決方案相比,當(dāng)施加15kV放電電壓時(shí),并聯(lián)兩個(gè)二極管的方案將輸出殘余電壓降低40%。此外,意法半導(dǎo)體(ST)開發(fā)的新封裝SOD882還有助于節(jié)省PCB空間,因?yàn)榧幢銉?nèi)置兩個(gè)二極管,每線僅占用面積0.6mm2。同時(shí),封裝高度在0.4到0.5mm之間,特別適合纖薄型和滑板手機(jī)。
圖1:?jiǎn)蜤SD保護(hù)概念與雙鉗位二極管對(duì)比
雖然單ESD二極管在鍵盤應(yīng)用中找到了適合自己的位置,但是我們不妨介紹一下二極管陣列解決方案。在多條數(shù)據(jù)線路通過一個(gè)獨(dú)特的連接器被集中在一點(diǎn)的情況中,ESD陣列二極管通常被用于節(jié)省電路板空間,提高連接器保護(hù)功能的穩(wěn)健性。SIM卡連、手機(jī)底座連接器、外部存儲(chǔ)卡、手機(jī)連接器等都是這種情況,如圖2所示。
ESD陣列優(yōu)化PCB面積
ESD二極管陣列解決方案的最大優(yōu)點(diǎn)是,在一個(gè)外部尺寸極小的封裝內(nèi)提供4個(gè)或5個(gè)TVS二極管。實(shí)際上,這是保護(hù)整個(gè)I/O連接器所必須的,因?yàn)镋SD干擾的入口點(diǎn)通常集中于一個(gè)相對(duì)較小的面積上。
ESD保護(hù)二極管被焊接在I/O連接器附近,用于防止61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的8kV接觸放電和15kV空氣放電時(shí)所產(chǎn)生的任何損壞。這意味著當(dāng)通過一個(gè)330Ω電阻給一個(gè)150pF電容放電時(shí),ESD保護(hù)二極管能夠抵抗15kV的電壓。
ST最近擴(kuò)充了保護(hù)二極管陣列產(chǎn)品線,推出了一個(gè)名為M6的微型封裝。新產(chǎn)品比現(xiàn)有的SOT323和SOT666節(jié)省PCB空間高達(dá)75%和45%。
超高速數(shù)據(jù)線路保護(hù)
按照目標(biāo)應(yīng)用的信號(hào)傳輸速度選擇TVS二極管是設(shè)計(jì)高效ESD保護(hù)功能的關(guān)鍵之一。基本上,前面提及的信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸速率越高,ESD保護(hù)二極管的電容就要求越低。
因此,必須把保護(hù)組件在電流信號(hào)上產(chǎn)生的干擾降至最低。這與TVS二極管的寄生電容有直接的關(guān)聯(lián)。例如,在USB2.0的情況中,因?yàn)閿?shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到480Mbps,所以需要ESD保護(hù)組件的電容極低。
實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量結(jié)果顯示,寄生線電容高于3.5pF的ESD保護(hù)二極管可能會(huì)在高速數(shù)據(jù)傳輸時(shí)產(chǎn)生很大的信號(hào)干擾。結(jié)果可能導(dǎo)致USB2.0收發(fā)器無法正常讀取數(shù)據(jù)。而對(duì)于USB1.1接口,寄生電容大約50pF的二極管并不會(huì)構(gòu)成任何數(shù)據(jù)完整性問題。這就是USB2.0的ESD保護(hù)組件的額定寄生電容在0V時(shí)通常要求低于3pF的主要原因。
USBULC6-2P6就是專門為滿足高速數(shù)據(jù)接口的需求而開發(fā)的。這個(gè)產(chǎn)品的主要功能是保護(hù)USB接口。所有引腳都符合要求最嚴(yán)格的IEC61000-4-2第4級(jí)ESD標(biāo)準(zhǔn)。典型線路電容是2.5pF,保證低于3.5pF,可完全滿足USB接口的所有設(shè)計(jì)要求。
圖2:ESD二極管陣列保護(hù)的Tflash連接器
兩條數(shù)據(jù)線路之間的差分電容均衡性是設(shè)計(jì)人員必須考慮的另一個(gè)特性。因此設(shè)計(jì)人員可以給電容參數(shù)差量極小的數(shù)據(jù)線路設(shè)計(jì)極其相似的組件。這是硅二極管的一個(gè)十分顯著的優(yōu)點(diǎn),因?yàn)樽冏杵鞯碾娙萜畲蠹s10%到20%。
新的收發(fā)機(jī)發(fā)射信號(hào)的速度非常快,同時(shí)耗電也越來越大,為了有助于優(yōu)化電池使用壽命,超低電容的ESD保護(hù)二極管的漏電流被降低到1微安以下。
除保護(hù)兩條數(shù)據(jù)線路外,還必須保護(hù)Vbus線路。這是這個(gè)特殊的保護(hù)器件的另一個(gè)增值之處,因?yàn)樗Wo(hù)D+、D-和Vbus三條線路。專用的TVS二極管在相同的條件下像保護(hù)數(shù)據(jù)線路一樣保護(hù)Vbus線路,防護(hù)ESD浪涌。
因?yàn)槭謾C(jī)還有空間的限制因素,所以USB2.0的三條線路ESD防護(hù)不得超過SOT666封裝尺寸。USB2.0專用ESD防護(hù)電路見圖3。
圖3所示的軌對(duì)軌保護(hù)概念是效率最高的高速數(shù)據(jù)線路ESD防護(hù)概念,是速率每秒480Mbits高速串行線路的最佳折衷方案,它兼顧了數(shù)據(jù)完整性、信號(hào)均衡性、低功耗和最嚴(yán)格的ESD標(biāo)準(zhǔn)。
手機(jī)EMI抗干擾功能
在某情況下,ESD問題并不是工程師要解決的唯一問題。因?yàn)槭謾C(jī)發(fā)射和傳送RF信號(hào)時(shí),很多電子組件受到RF輻射,因此,必須抑制RF輻射以保護(hù)正常的工作。甚至在某些情況下,某些IC自己也會(huì)產(chǎn)生RF輻射以及射頻干擾。
基本上,很多接口都會(huì)容易受到GSM脈沖的攻擊,如音頻線路或LCD或相機(jī)模塊,產(chǎn)生能夠聽見的噪聲或可以看見的屏幕抖動(dòng)。這就是在設(shè)計(jì)手機(jī)時(shí)強(qiáng)烈推薦EMI濾波器的原因。
在某種意義上,EMI輻射抑制已成為下一代手機(jī)如多頻手機(jī)或3G手機(jī)的關(guān)鍵問題,因?yàn)楝F(xiàn)有解決方案即將達(dá)到技術(shù)極限。
采用分立的電阻和電容的單一阻容PI型濾波器設(shè)計(jì)不再是節(jié)省空間的解決方案。此外,因?yàn)樗p帶寬很窄,阻容濾波器的濾波性能極差。對(duì)于空間限制極嚴(yán),工作頻率擴(kuò)大幾個(gè)頻段的多頻手機(jī)和3G手機(jī),這類濾波器的缺陷明顯。
圖3:USB2.0保護(hù)拓?fù)?
設(shè)計(jì)師開始關(guān)注衰減大和衰減頻帶寬的低通濾波器,以硅為材料的集成EMI濾波器是適合所有這些需求的濾波器,它表現(xiàn)出極寬的衰減范圍,從800MHz到2GHz或3GHz,S21參數(shù)超過30db等。同時(shí),這些濾波器可針對(duì)高速數(shù)據(jù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)低寄生電容結(jié)構(gòu)和超小的PCB空間。
硅EMI濾波器:LC型還是RC型?
今天,半導(dǎo)體供應(yīng)商正在提供LC型或RC型濾波器,問題在于如何為正確的應(yīng)用選擇正確的技術(shù)。
對(duì)上文提及的兩種技術(shù)的純?yōu)V波性能進(jìn)行對(duì)比,在某種意義上我們看見相似的濾波特性,兩種結(jié)構(gòu)都表現(xiàn)出極寬的抑制頻帶。這些主要特性的取得歸功于能夠最大限度降低濾波器(無論是RC還是LC型)的寄生電感的集成概念。
然后,LC濾波器能夠優(yōu)化低頻的插入損耗。與RC濾波器相比,濾波特性在技術(shù)規(guī)格中確實(shí)存在明顯的差別。但是考慮到特性曲線是在50Ω環(huán)境中測(cè)量到的,設(shè)計(jì)師可能注意到,在應(yīng)用條件下,因?yàn)槎鄶?shù)IC是高阻抗元器件,RC濾波器的串聯(lián)電阻或LC濾波器的串聯(lián)電感對(duì)插入損耗的影響可忽略不計(jì)。因此,即使在濾波器技術(shù)規(guī)格中看到插入損耗的差異,這個(gè)差異也不真地適合應(yīng)用條件。
盡管如此,我們可以使RC或LC濾波器信號(hào)傳輸能力實(shí)現(xiàn)差異化。特別是在高頻下,LC濾波器可能具有RC濾波器絕對(duì)沒有的某些振蕩效應(yīng)。這些寄生振蕩可能會(huì)干擾信號(hào)甚至?xí)a(chǎn)生比RC濾波器更長(zhǎng)的延遲時(shí)間。圖4所示是通過硅LC濾波器進(jìn)行的信號(hào)傳輸測(cè)試,從圖中可以看到振蕩效果。
最后,EMI濾波器是使用硅RC還是LC,兩者之間沒有明顯的性能差異,因?yàn)樗鼈兊奶匦栽趯?shí)際應(yīng)用中基本相同,低阻抗環(huán)境除外。順便提及一下,考慮到現(xiàn)有的硅技術(shù),電阻的集成密度比電感器高出很多。因此,LC濾波器的制造成本高于RC濾波器。
現(xiàn)在讓我們對(duì)比無源LC濾波器和硅RC濾波器,大家熟知的兩者之間的差異是,無源技術(shù)基于集成變阻器(而硅濾波器集成的是二極管)。因此,這種濾波器不如硅RC濾波器耐用,同時(shí)過濾特性類似于分立電容器,這意味著抑制頻帶尖而窄,不能為新一代多頻手機(jī)100%優(yōu)化。
濾波器的RC耦合是設(shè)計(jì)人員必須精心選擇的首要特性,本質(zhì)上說,應(yīng)用的信號(hào)傳輸速度越快,濾波器線路的總電容就應(yīng)該越小。
因此,對(duì)于UART、RS232或音頻線路,標(biāo)準(zhǔn)電容在幾百個(gè)pF范圍內(nèi)的EMI濾波器足以確保優(yōu)秀的濾波性能和最小的信號(hào)干擾。
對(duì)于高速接口像LCD或CMOS傳感器,濾波器的寄生電容對(duì)視頻信號(hào)完整性的影響很大,所以電容值必須降到最低限度,幾十個(gè)兆赫茲的頻率,電容必須小于20pF。
這又帶來了新的問題,因?yàn)闉V波器的濾波性能會(huì)因?yàn)楸旧黼娙葑冃《档汀?
因?yàn)樽罱陌雽?dǎo)體設(shè)計(jì),現(xiàn)在市場(chǎng)上出現(xiàn)了超低電容EMI濾波器結(jié)構(gòu),以及超高衰減量、寬帶抑制和符合IEC61000-4-2第4級(jí)的ESD保護(hù)功能。意法半導(dǎo)體是市場(chǎng)上率先推出電容超低、抑制帶寬極大并符合IEC61000-4-2第4級(jí)安全標(biāo)準(zhǔn)的濾波器結(jié)構(gòu),EMIF08-VID01F2在800MHz到3GHz頻帶內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)30dB以上的衰減抑制,同時(shí)在3V工作電壓時(shí)其線電容只有17pF。
要想取得最佳的濾波性能,除考慮硅產(chǎn)品本身的特性外,還要考慮組件的封裝和布局,這就是大多數(shù)基于硅的EMI濾波器采用400um管腳間距的倒裝片封裝或microQFN封裝的原因。微型封裝的主要優(yōu)勢(shì)之處是寄生電感影響小,從而最大限度地提高了高頻下的衰減特性;其次微型封裝尺寸小,有助產(chǎn)品的微型化趨勢(shì)。
400um管腳間距還可簡(jiǎn)化和最小化濾波器與I/O連接端子之間的布局連接,因此,使用管腳間距較小的新封裝有助于提高PCB+布局+濾波器的系統(tǒng)整體性能。圖5所示是ST的一個(gè)超小濾波器的簡(jiǎn)圖。
與分立的電容和電阻占用的PCB電路板空間相比,像EMIF08這樣的倒裝片和mQFN封裝的硅濾波器可節(jié)省PCB空間近70%,將組件數(shù)量從18個(gè)減少到1個(gè),同時(shí)還能維持或降低應(yīng)用的整體成本。
最后,RC硅濾波器是一個(gè)具有競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案,其過濾性能、ESD保護(hù)和PCB空間占用超過了分立解決方案。除單純的性能對(duì)比外,集成解決方案更適合新一代手機(jī)對(duì)寬衰減帶寬和高密度集成電路板的需求。
本文小結(jié)
在手機(jī)設(shè)計(jì)的初始階段,ESD和EMI問題變得越來越突出,必須根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇專門的方法來解決ESD和EMI問題。雖然保護(hù)組件本身的性能十分關(guān)鍵,但是布局考慮也有助于提高系統(tǒng)的整體防護(hù)性能。
為提高新一代手機(jī)的EMI抗干擾性能和ESD抗靜電性能,ST在2006年全面增強(qiáng)了產(chǎn)品組合,推出了微型超薄單線ESD保護(hù)產(chǎn)品,這是一個(gè)產(chǎn)品型號(hào)齊全的ESD陣列,其microQFN封裝占用電路板空間比SOT666和其它專用產(chǎn)品如USB2.0接口專用超低電容保護(hù)組件低40%。此外,新系列EMI濾波器取得了新的突破,在一個(gè)倒裝片或400um管腳間距的microQFN封裝內(nèi)組裝了超小或超大的電容結(jié)構(gòu)。
作者:S. Mosquera Duran
IPAD及保護(hù)產(chǎn)品部市場(chǎng)經(jīng)理
意法半導(dǎo)體公司
NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。Intel于1988年首先開發(fā)出NOR flash技術(shù),徹底改變了原先由EPROM和EEPROM一統(tǒng)天下的局面。緊接著,1989年,東芝公司發(fā)表了NAND flash結(jié)構(gòu),強(qiáng)調(diào)降低每比特的成本,更高的性能,并且象磁盤一樣可以通過接口輕松升級(jí)。但是經(jīng)過了十多年之后,仍然有相當(dāng)多的硬件工程師分不清NOR和NAND閃存。
相“flash存儲(chǔ)器”經(jīng)常可以與相“NOR存儲(chǔ)器”互換使用。許多業(yè)內(nèi)人士也搞不清楚NAND閃存技術(shù)相對(duì)于NOR技術(shù)的優(yōu)越之處,因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下閃存只是用來存儲(chǔ)少量的代碼,這時(shí)NOR閃存更適合一些。而NAND則是高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度的理想解決方案。
NOR的特點(diǎn)是芯片內(nèi)執(zhí)行(XIP, eXecute In Place),這樣應(yīng)用程序可以直接在flash閃存內(nèi)運(yùn)行,不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。
NOR的傳輸效率很高,在1~4MB的小容量時(shí)具有很高的成本效益,但是很低的寫入和擦除速度大大影響了它的性能。
NAND結(jié)構(gòu)能提供極高的單元密度,可以達(dá)到高存儲(chǔ)密度,并且寫入和擦除的速度也很快。應(yīng)用NAND的困難在于flash的管理和需要特殊的系統(tǒng)接口。
性能比較
flash閃存是非易失存儲(chǔ)器,可以對(duì)稱為塊的存儲(chǔ)器單元塊進(jìn)行擦寫和再編程。任何flash器件的寫入操作只能在空或已擦除的單元內(nèi)進(jìn)行,所以大多數(shù)情況下,在進(jìn)行寫入操作之前必須先執(zhí)行擦除。NAND器件執(zhí)行擦除操作是十分簡(jiǎn)單的,而NOR則要求在進(jìn)行擦除前先要將目標(biāo)塊內(nèi)所有的位都寫為0。
由于擦除NOR器件時(shí)是以64~128KB的塊進(jìn)行的,執(zhí)行一個(gè)寫入/擦除操作的時(shí)間為5s,與此相反,擦除NAND器件是以8~32KB的塊進(jìn)行的,執(zhí)行相同的操作最多只需要4ms。
執(zhí)行擦除時(shí)塊尺寸的不同進(jìn)一步拉大了NOR和NADN之間的性能差距,統(tǒng)計(jì)表明,對(duì)于給定的一套寫入操作(尤其是更新小文件時(shí)更多的擦除操作必須在基于NOR的單元中進(jìn)行。這樣,當(dāng)選擇存儲(chǔ)解決方案時(shí),設(shè)計(jì)師必須權(quán)衡以下的各項(xiàng)因素。
● NOR的讀速度比NAND稍快一些。
● NAND的寫入速度比NOR快很多。
● NAND的4ms擦除速度遠(yuǎn)比NOR的5s快。
● 大多數(shù)寫入操作需要先進(jìn)行擦除操作。
● NAND的擦除單元更小,相應(yīng)的擦除電路更少。
接口差別
NOR flash帶有SRAM接口,有足夠的地址引腳來尋址,可以很容易地存取其內(nèi)部的每一個(gè)字節(jié)。
NAND器件使用復(fù)雜的I/O口來串行地存取數(shù)據(jù),各個(gè)產(chǎn)品或廠商的方法可能各不相同。8個(gè)引腳用來傳送控制、地址和數(shù)據(jù)信息。
NAND讀和寫操作采用512字節(jié)的塊,這一點(diǎn)有點(diǎn)像硬盤管理此類操作,很自然地,基于NAND的存儲(chǔ)器就可以取代硬盤或其他塊設(shè)備。
容量和成本
NAND flash的單元尺寸幾乎是NOR器件的一半,由于生產(chǎn)過程更為簡(jiǎn)單,NAND結(jié)構(gòu)可以在給定的模具尺寸內(nèi)提供更高的容量,也就相應(yīng)地降低了價(jià)格。
NOR flash占據(jù)了容量為1~16MB閃存市場(chǎng)的大部分,而NAND flash只是用在8~128MB的產(chǎn)品當(dāng)中,這也說明NOR主要應(yīng)用在代碼存儲(chǔ)介質(zhì)中,NAND適合于數(shù)據(jù)存儲(chǔ),NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存儲(chǔ)卡市場(chǎng)上所占份額最大。
可靠性和耐用性
采用flahs介質(zhì)時(shí)一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的問題是可靠性。對(duì)于需要擴(kuò)展MTBF的系統(tǒng)來說,F(xiàn)lash是非常合適的存儲(chǔ)方案。可以從壽命(耐用性)、位交換和壞塊處理三個(gè)方面來比較NOR和NAND的可靠性。
壽命(耐用性)
在NAND閃存中每個(gè)塊的最大擦寫次數(shù)是一百萬次,而NOR的擦寫次數(shù)是十萬次。NAND存儲(chǔ)器除了具有10比1的塊擦除周期優(yōu)勢(shì),典型的NAND塊尺寸要比NOR器件小8倍,每個(gè)NAND存儲(chǔ)器塊在給定的時(shí)間內(nèi)的刪除次數(shù)要少一些。
位交換
所有flash器件都受位交換現(xiàn)象的困擾。在某些情況下(很少見,NAND發(fā)生的次數(shù)要比NOR多),一個(gè)比特位會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)或被報(bào)告反轉(zhuǎn)了。
一位的變化可能不很明顯,但是如果發(fā)生在一個(gè)關(guān)鍵文件上,這個(gè)小小的故障可能導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)。如果只是報(bào)告有問題,多讀幾次就可能解決了。
當(dāng)然,如果這個(gè)位真的改變了,就必須采用錯(cuò)誤探測(cè)/錯(cuò)誤更正(EDC/ECC)算法。位反轉(zhuǎn)的問題更多見于NAND閃存,NAND的供應(yīng)商建議使用NAND閃存的時(shí)候,同時(shí)使用EDC/ECC算法。
這個(gè)問題對(duì)于用NAND存儲(chǔ)多媒體信息時(shí)倒不是致命的。當(dāng)然,如果用本地存儲(chǔ)設(shè)備來存儲(chǔ)操作系統(tǒng)、配置文件或其他敏感信息時(shí),必須使用EDC/ECC系統(tǒng)以確保可靠性。
壞塊處理
NAND器件中的壞塊是隨機(jī)分布的。以前也曾有過消除壞塊的努力,但發(fā)現(xiàn)成品率太低,代價(jià)太高,根本不劃算。
NAND器件需要對(duì)介質(zhì)進(jìn)行初始化掃描以發(fā)現(xiàn)壞塊,并將壞塊標(biāo)記為不可用。在已制成的器件中,如果通過可靠的方法不能進(jìn)行這項(xiàng)處理,將導(dǎo)致高故障率。
易于使用
可以非常直接地使用基于NOR的閃存,可以像其他存儲(chǔ)器那樣連接,并可以在上面直接運(yùn)行代碼。
由于需要I/O接口,NAND要復(fù)雜得多。各種NAND器件的存取方法因廠家而異。
在使用NAND器件時(shí),必須先寫入驅(qū)動(dòng)程序,才能繼續(xù)執(zhí)行其他操作。向NAND器件寫入信息需要相當(dāng)?shù)募记桑驗(yàn)樵O(shè)計(jì)師絕不能向壞
塊寫入,這就意味著在NAND器件上自始至終都必須進(jìn)行虛擬映射。
軟件支持
當(dāng)討論軟件支持的時(shí)候,應(yīng)該區(qū)別基本的讀/寫/擦操作和高一級(jí)的用于磁盤仿真和閃存管理算法的軟件,包括性能優(yōu)化。
在NOR器件上運(yùn)行代碼不需要任何的軟件支持,在NAND器件上進(jìn)行同樣操作時(shí),通常需要驅(qū)動(dòng)程序,也就是內(nèi)存技術(shù)驅(qū)動(dòng)程序(MTD),NAND和NOR器件在進(jìn)行寫入和擦除操作時(shí)都需要MTD。
使用NOR器件時(shí)所需要的MTD要相對(duì)少一些,許多廠商都提供用于NOR器件的更高級(jí)軟件,這其中包括M-System的TrueFFS驅(qū)動(dòng),該驅(qū)動(dòng)被Wind River System、Microsoft、QNX Software System、Symbian和Intel等廠商所采用。
驅(qū)動(dòng)還用于對(duì)DiskOnChip產(chǎn)品進(jìn)行仿真和NAND閃存的管理,包括糾錯(cuò)、壞塊處理和損耗平衡。
上拉電阻:
1、當(dāng)TTL電路驅(qū)動(dòng)COMS電路時(shí),如果TTL電路輸出的高電平低于COMS電路的最低高電平(一般為3.5V),這時(shí)就需要在TTL的輸出端接上拉電阻,以提高輸出高電平的值。
2、OC門電路必須加上拉電阻,才能使用。
3、為加大輸出引腳的驅(qū)動(dòng)能力,有的單片機(jī)管腳上也常使用上拉電阻。
4、在COMS芯片上,為了防止靜電造成損壞,不用的管腳不能懸空,一般接上拉電阻產(chǎn)生降低輸入阻抗,提供泄荷通路。
5、芯片的管腳加上拉電阻來提高輸出電平,從而提高芯片輸入信號(hào)的噪聲容限增強(qiáng)抗干擾能力。
6、提高總線的抗電磁干擾能力。管腳懸空就比較容易接受外界的電磁干擾。
7、長(zhǎng)線傳輸中電阻不匹配容易引起反射波干擾,加上下拉電阻是電阻匹配,有效的抑制反射波干擾。
上拉電阻阻值的選擇原則包括:
1、從節(jié)約功耗及芯片的灌電流能力考慮應(yīng)當(dāng)足夠大;電阻大,電流小。
2、從確保足夠的驅(qū)動(dòng)電流考慮應(yīng)當(dāng)足夠小;電阻小,電流大。
3、對(duì)于高速電路,過大的上拉電阻可能邊沿變平緩。綜合考慮
以上三點(diǎn),通常在1k到10k之間選取。對(duì)下拉電阻也有類似道理
對(duì)上拉電阻和下拉電阻的選擇應(yīng)結(jié)合開關(guān)管特性和下級(jí)電路的輸入特性進(jìn)行設(shè)定,主要需要考慮以下幾個(gè)因素:
1. 驅(qū)動(dòng)能力與功耗的平衡。以上拉電阻為例,一般地說,上拉電阻越小,驅(qū)動(dòng)能力越強(qiáng),但功耗越大,設(shè)計(jì)是應(yīng)注意兩者之間的均衡。
2. 下級(jí)電路的驅(qū)動(dòng)需求。同樣以上拉電阻為例,當(dāng)輸出高電平時(shí),開關(guān)管斷開,上拉電阻應(yīng)適當(dāng)選擇以能夠向下級(jí)電路提供足夠的電流。
3. 高低電平的設(shè)定。不同電路的高低電平的門檻電平會(huì)有不同,電阻應(yīng)適當(dāng)設(shè)定以確保能輸出正確的電平。以上拉電阻為例,當(dāng)輸出低電平時(shí),開關(guān)管導(dǎo)通,上拉電阻和開關(guān)管導(dǎo)通電阻分壓值應(yīng)確保在零電平門檻之下。
4. 頻率特性。以上拉電阻為例,上拉電阻和開關(guān)管漏源級(jí)之間的電容和下級(jí)電路之間的輸入電容會(huì)形成RC延遲,電阻越大,延遲越大。上拉電阻的設(shè)定應(yīng)考慮電路在這方面的需求。
下拉電阻的設(shè)定的原則和上拉電阻是一樣的。
OC門輸出高電平時(shí)是一個(gè)高阻態(tài),其上拉電流要由上拉電阻來提供,設(shè)輸入端每端口不大于100uA,設(shè)輸出口驅(qū)動(dòng)電流約500uA,標(biāo)準(zhǔn)工作電壓是5V,輸入口的高低電平門限為0.8V(低于此值為低電平);2V(高電平門限值)。
選上拉電阻時(shí):
500uA x 8.4K= 4.2即選大于8.4K時(shí)輸出端能下拉至0.8V以下,此為最小阻值,再小就拉不下來了。如果輸出口驅(qū)動(dòng)電流較大,則阻值可減小,保證下拉時(shí)能低于0.8V即可。
當(dāng)輸出高電平時(shí),忽略管子的漏電流,兩輸入口需200uA
200uA x15K=3V即上拉電阻壓降為3V,輸出口可達(dá)到2V,此阻值為最大阻值,再大就拉不到2V了。選10K可用。COMS門的可參考74HC系列
設(shè)計(jì)時(shí)管子的漏電流不可忽略,IO口實(shí)際電流在不同電平下也是不同的,上述僅僅是原理,一句話概括為:輸出高電平時(shí)要喂飽后面的輸入口,輸出低電平不要把輸出口喂撐了(否則多余的電流喂給了級(jí)聯(lián)的輸入口,高于低電平門限值就不可靠了)??????????????????????????????????????
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在數(shù)字電路中不用的輸入腳都要接固定電平,通過1k電阻接高電平或接地。
1. 電阻作用:
l 接電組就是為了防止輸入端懸空
l 減弱外部電流對(duì)芯片產(chǎn)生的干擾
l 保護(hù)cmos內(nèi)的保護(hù)二極管,一般電流不大于10mA
l 上拉和下拉、限流
l 1. 改變電平的電位,常用在TTL-CMOS匹配
2. 在引腳懸空時(shí)有確定的狀態(tài)
3.增加高電平輸出時(shí)的驅(qū)動(dòng)能力。
4、為OC門提供電流
l 那要看輸出口驅(qū)動(dòng)的是什么器件,如果該器件需要高電壓的話,而輸出口的輸出電壓又不夠,就需要加上拉電阻。
l 如果有上拉電阻那它的端口在默認(rèn)值為高電平你要控制它必須用低電平才能控制如三態(tài)門電路三極管的集電極,或二極管正極去控制把上拉電阻的電流拉下來成為低電平。反之,
l 尤其用在接口電路中,為了得到確定的電平,一般采用這種方法,以保證正確的電路狀態(tài),以免發(fā)生意外,比如,在電機(jī)控制中,逆變橋上下橋臂不能直通,如果它們都用同一個(gè)單片機(jī)來驅(qū)動(dòng),必須設(shè)置初始狀態(tài).防止直通!
2、定義:
l 上拉就是將不確定的信號(hào)通過一個(gè)電阻嵌位在高電平!電阻同時(shí)起限流作用!下拉同理!
l 上拉是對(duì)器件注入電流,下拉是輸出電流
l 弱強(qiáng)只是上拉電阻的阻值不同,沒有什么嚴(yán)格區(qū)分
l 對(duì)于非集電極(或漏極)開路輸出型電路(如普通門電路)提升電流和電壓的能力是有限的,上拉電阻的功能主要是為集電極開路輸出型電路輸出電流通道。
3、為什么要使用拉電阻:
l 一般作單鍵觸發(fā)使用時(shí),如果IC本身沒有內(nèi)接電阻,為了使單鍵維持在不被觸發(fā)的狀態(tài)或是觸發(fā)后回到原狀態(tài),必須在IC外部另接一電阻。
l 數(shù)字電路有三種狀態(tài):高電平、低電平、和高阻狀態(tài),有些應(yīng)用場(chǎng)合不希望出現(xiàn)高阻狀態(tài),可以通過上拉電阻或下拉電阻的方式使處于穩(wěn)定狀態(tài),具體視設(shè)計(jì)要求而定!
l 一般說的是I/O端口,有的可以設(shè)置,有的不可以設(shè)置,有的是內(nèi)置,有的是需要外接,I/O端口的輸出類似與一個(gè)三極管的C,當(dāng)C接通過一個(gè)電阻和電源連接在一起的時(shí)候,該電阻成為上C拉電阻,也就是說,如果該端口正常時(shí)為高電平,C通過一個(gè)電阻和地連接在一起的時(shí)候,該電阻稱為下拉電阻,使該端口平時(shí)為低電平,作用嗎:
比如:當(dāng)一個(gè)接有上拉電阻的端口設(shè)為輸如狀態(tài)時(shí),他的常態(tài)就為高電平,用于檢測(cè)低電平的輸入。
l 上拉電阻是用來解決總線驅(qū)動(dòng)能力不足時(shí)提供電流的。一般說法是拉電流,下拉電阻是用來吸收電流的,也就是你同學(xué)說的灌電流