(2) RF电路的硬件设计要点

好！然后下面的话呢，我来给大家分享一下， 就是说作为一个射频的电路板， 我们需要从开发阶段以及到 这样的一些设计阶段，我们有哪些东西需要注意的哈。 因为我相信可能这里面大多数的人是 应该是没有射频背景的。 但是不管怎么样，我会...今天会通过几个话题来给大家 做一个，嗯...怎么讲， 希望大家提起对射频设计的重视。 这是最关键的，今天是有这样的一个目的哈。 因为它并不是一个基带的板子， 也不是一个很简单一个你把线连上 就能完成功能的这么一个东西。 所以呢，射频我今天主要是会透过这四个方面。 第一呢，就是射频的话我们的一个设计流程； 第二呢，就是TI的参考设计的一些讲解， 就是为什么要去，呃，来复制我们的参考设计， 来降低你的产品的风险； 第三个呢就是给大家大概介绍一下基本的一些RF的概念， 就是说为什么这么critical？ 等你画...为什么这么关键， 就是你做板子的时候？然后呢，最后呢就是， 呃，这个我觉得就是更是实战的一些东西啦，常见的一些错误。 大家在画这种小无线的板子或者2.4G的板子的时候， 经常会犯到了一些错误我给大家讲解一下。 好！所以就是说为什么要Review？ 一般呢，我们定义了一个设计的流程， 是这样的：就是第一步呢， 重要的事情说三遍啊！一定要下载TI的参考设计！ 一定要下载TI的参考设计！ 第三遍不说了。然后呢，为什么这么重要？ 等会我们就会看到哈。TI的参考设计的话，其实它是可以 最大程度的保证大家设计的一个降低风险。 然后呢制作你自己的原理图。 这个时候切记切记！ 如果你要是做无线产品啊 或者这种2.4G的比较高频的一些产品的时候呢， 就是一定要发给TI Review一下。 就是说这样的话可以保证你产品的， 嗯...怎么讲，这个可靠性，是吧！ 争取一版成。这样的话就可以缩短咱们的研发周期嘛。 所以要发给TI Review，或者你们内部的专家Review流程， 我相信都有的哈。然后可不可以呢？然后OK！ 如果不OK的话，回来我们继续改。 改版嘛。改完了之后呢最后发版。 希望呢，说我们一版成哈。 所以这个时候我们会看到就是说， 你最终会得到你想要的一个性能， 然后呢，增加你的投板时间， 然后确认你会有一个很好的性能。 你其实是不希望你自己的板子变成这个样子的对吧 我们会画一个像样的这么一个射频板。 OK。所以我们来看一下哈， 对于这样的一个射频板， 它大概的几个大的框架哈。 现在是最...呃，相对来说是最典型的一个是 射频的IC在这里面。 然后射频的IC呢它肯定是 我们可以transmitter，就是单发， 或者单收，或者又发又收都可以。 然后呢 也可以System-on-Chip，比如说 像我们的2530 、2531系列的产品里面是有个51的核哈。 包括我们后续的2640都是有M3的核。 包括我们的下一代产品，就是明年推出的产品都是M4， 可以带浮点运算的核。所以这样的话可以大家帮助大家 做一些更复杂的运算，这个就是这颗芯片。 然后呢，另外一个比较重要的部分呢就是Crystal。 一般的系统哈，一般的系统来说都有两个最重要的部分， 就两个Crystal。一个呢就是Fast Clock, 我们叫这种高频时钟哈。高频时钟主要有两个大目的。 就是第一个大目的呢，它主要是给射频部分提供这样的一个参考源。 所以，你这一部分如果Layout出问题的话， 它的任何的相位噪声也好，或者其它的一种削波也好， 它都会如实反映到你的射频性能上去。 所以这部分非常非常关键。 另外一个Clock呢也许就是Slow Clock，我们叫RTC Clock。 它主要是维护一个睡眠时钟。 这个时钟呢其实Layout 方面也还好， 它并不是会产生特别特别大的影响。 但是有的时候呢，也会产生一些问题。 所以呢，对于Clock方面呢， 我们设计的时候要非常小心。 等会给大家可以看一下最常出现的一个大问题。 然后第三呢就是PCB。 PCB的话呢基本上我们的参考设计有两层板的、有四层板。 等会儿可以给大家说一下怎么去选择。 然后呢，就是Balun。Balun的话可能不做射频的人可能 还不了解这个单词哈。这个单词的意思其实就是 平衡到非平衡的一个变换器。 一般的芯片输出呢都是这种叉分线。 叉分线它有它的最大的好处嘛， 就是两个线如果被干扰的话， 它是一个连动机制嘛，这样的话可以非常好地抗干扰。 是吧。但是在电路方...而且就是对于芯片设计来说， 比如说LNA也好，PA也好，一般都是叉分的输入和输出。 这样的话如果你内部没有Balun电路的话呢， 是需要外面做一个Balun电路的。 然后呢另外就是匹配和滤波这一块。 为什么要滤波呢，这里稍微给大家说一下好了。 因为各个国家的话它都会对这个无线电进行一些管理， 它不希望你的设备干扰到别人， 或者别人的设备很容易干扰到你； 只希望你在你自己的带内进行通信， 带外的信号压得越低越好。就基于这样的一个要求呢， 所以一般的电路呢都会要求你加一个滤波器在上面， 就射频电路啊会加一个滤波器。 会把你的自己的带外的信号呢控制到一个国家允许的范围之内。 最典型的呢可能就大家耳熟能翔的， 听过中国是无线电国家委员会嘛！ 国家无线电委员会；然后呢美国叫FCC， 叫联邦什么什么，忘了。 联邦通信 Community就这样的一个组织，它会做一些国家的认证。 然后欧洲的叫CE，这样的一些组织啊， 它会要求你需要满足一些规范。 然后呢，最后就是天线部分。 一般的射频的板呢，就是一个这样的大的框架架构。 好。然后我们给它打成原理图的方式， 我们来看一下这些部分大概都是一些什么样的功能哈。 然后这里面，有些我们选了这个2500， 就是咱们这边最常见的一块原理图。 OK。然后呢，我们可以看一下这几个部分哈。 就是第一呢，刚才我们看到了一个Balun的部分， 就是P和N这样的一个叉分的输出。 最后呢，还有一部分属于Filter， 最后是天线部分。 其实很明显就是刚才我们看到的那几个部分。 这里面要跟大家说一下， 很有意思的就是，嗯... 大家可以看一下，TI提供的参考设计呢， 一般情况下我们会提供两种参考设计。 第一种参考设计就是这种离散器件搭出来的。 大家知道离散器件对于一块板子来说， 这个基本不值钱了嘛，就cost noting嘛。 所以这个呢，就是相对来说是是你的价格是最低的一个解决方案。 但相对来说，性能和这个尺寸来说呢是在一个可被接受的的范围之内。 OK，是这样的一个方案。 然后另外呢，TI 还会提供一类参考设计呢就是集成的方案。 就是我们会和一些我们的契结第三方一起去合作， 然后他们会帮我们做一些定制化的Balun芯片。 OK。这样...就是这一类。 另外呢，在参考设计里面呢还会有一些 叫退耦电容。这些退耦电容的设计呢， 等会我们也会和大家说一下。 在设计的时候也是比较关键的。 还有呢 就是这个Crystal的电路。 这个呢，基本上就是一个非常典型的这种无线， 包括你的2.4G也好或者小无线也好， 它这样的一个网络芯片的基本的框架。 好，我们继续再把Balun在前端拆开呢， 我们会看到这一部分呢属于DC的Blocker。 然后这一部分呢，它的执行的功能呢，就是 呃...叉分到单端的转换。 然后这一部分呢就是他的Filter电路。 大家可以看一下哈，这个Filter电路其实就是一颗低通滤合器。 它最主要的目的还是要高频的谐波给滤掉。 好。另外呢就说再给大家介绍一下这个Crystal的一个原理哈。 Crystal的原理呢就是振荡电路的原理这一块。 它其实呢就是我们的等效电路。 大家会看到芯片外面的话，其实就是一个Crystal挂了两个负载电容。 它其实呢就是，呃...我们如果在大学的时候, 那个课程对应的叫皮尔斯振荡电路，对吧。 皮尔斯振荡电路呢芯片内部是有一个反馈的， 呃，正反馈的这么一个电路。 它的提供的等效的一个参数呢叫负阻。 就是它的阻抗是负阻抗，然后你外面提供一个正阻抗， 这样的话呢它就可以成为一个振荡电路。 然后...但在实际电路当中呢，其实我们这两个R呢一般就是 省略掉的。它是一些 可以对你的振荡电路进行一些微调的一些电路。 但是实际上我们在真正的电路当中呢， 这个都是一些内部的电路我们基本就把它省掉。 你看到的可能就是这样的一个电路。 我们需要...到时候需要调的呢是这两个部分。 这个就是它的一个大概的等效电路。 嗯...我把这个放在这里呢，其实 最主要的想给大家说一下，就说 你在选择外部的Crystal的时候呢， 它有两个最重要的参数是需要去关注的。 一个是这个ESR，然后另外呢就是两个负载电容的选择。 到时候你去调配的时候它其实最主要的根据呢 是你Crystal的内部的一个负载电容。 这个我相信大家不光是无线的板子哈， 其它的板子都有类似的需要一些匹配 这颗晶振的这样的一些动作。 然后另外一个呢，跟大家说一下就是 你这个线的Layout非常非常关键。 然后你不可以引入一些数字的噪声。