射頻電路的不合理布局

另一個例子，讓我們看看出現(xiàn)在一個射頻收發(fā)器評估板設計時遇到的問題。電路板設計者拿著電路并把它輸入一個用于數(shù)位邏輯的PCB自動布線工具。結果，電路板無法在射頻下工作，即使電路板符合Rube Goldberg要求。

 

板子的關鍵通路都是分散的，并透過過孔(電感)連接，電源沒有合理的去藕。板上天線奇形怪狀，很難設計出一個直線天線。當這個電路板設計者被問及用來設計這種天線的軟件時，得到的回覆不是天線設計軟件，而是聽到電路板設計者說‘那是留給我們放天線的地方’。

 

雖然這個電路板設計者是一個很好的微處理器工程師，但他不知道天線尺寸是由訊號波長決定的，也沒有意識到地平面是另一半天線。在有經驗的射頻工程師指導下，才能夠確保完成設計。

 

諧振原理

樂器和射頻設備都利用共振來工作。圖4展示的是一組管風琴，每根管子都被調到一個固定的音符上。當我們從一個地方發(fā)射無線電到另一個地方，諧振將說明我們選擇一個訊號,而拒絕所有其它訊號。

 

圖4：美國一所教堂中的管風琴。

 

調節(jié)射頻天線尺寸使它諧振在指定頻率，但仍然存在問題。在汽車環(huán)境工作時，電路板設計者把天線放在引擎室以期實現(xiàn)遠距離通訊，這是一個汽車配件，需要在汽車引擎金屬蓋下進行接收和發(fā)射。

 

電路板設計者認為汽車引擎室在指定頻率下會形成一個諧振腔并放大訊號。不幸的是，諧振腔需要精確的設計，而不同的汽車有不同的引擎室尺寸，很難獲得諧振。此外，電路板設計者不想為了滿足汽車的高溫工作要求，而為元件花大價錢。

 

電路板設計者不理解引擎室溫度很高，仍希望消費性產品在最高70℃的溫度下能僥倖工作。

 

數(shù)?；旌显?，如MAX541 16位數(shù)位/類比轉換器，通常有一個接腳作為類比地，另一個地為數(shù)位地。在MAX541的資料手冊中，第九頁和第十頁解釋了如何把它們連在一起，并采用星型連接。這個對地描述的術語可能容易造成誤解，不使用類比和數(shù)位，而使用"干凈和嘈雜"可能更容易理解。

 

正如應用筆記4345所述，"良好的接地，數(shù)位也是類比"，因為閾值效應，數(shù)位電路能忽略一些雜訊，而類比電路不能。在資料轉換器中，數(shù)位和類比地的連接方法需要非常小心，尤其當系統(tǒng)由很多ADC、DAC組成時，把一個地平面連成星型的經驗和技巧是必須。

 

同時，在每個資料轉換器中，類比和數(shù)位平面需要交叉連接，目的是將主電流返回到電源，而幾乎沒有什么電流消耗在交叉點。專業(yè)的工程師會使用電阻、磁珠或電感作為交點以傳導為頻率函數(shù)的電流。經驗允許版圖最小化，但唯一確定的方法是根據(jù)經驗反復的最佳化電路版圖以降低雜訊。

 

不幸的是，所有的元件都有可能被誤用或濫用，經驗是最好的老師。學生在學校時，可能必須死記一些知識。所幸的是，透過分享這些經驗，我們能避免其他工程師尋找突破時的痛苦。節(jié)省下來的時間我們可以用來改進設計，而不必撓著腦袋為沒有很快看到結果而煩惱。

 

對于每個工程師來說，沒有一個元件是萬能的，不管Rube Goldberg如何試驗，一款設備不可能完全整合每種應用的所有元件。人們從Rube的很多卡通作品中找到了樂趣，這是很好的事情。