Blindaje de etapas de amplificación por separado

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Actualmente estoy diseñando una placa de prototipos para la detección rápida de pulsos con 4 etapas de amplificación en la entrada. Actualmente no puedo proporcionar una parte esquemática de la misma ya que no tengo acceso a ella en este momento, pero puedo proporcionarla si así lo solicito.

Alguna información sobre la etapa de amplificación:

  1. El rango de frecuencia que me interesa es entre 10 MHz y 400 MHz.
  2. Tengo 3 circuitos integrados de amplificadores de RF con 50 ohmios diferentes, uno con una figura de bajo ruido y los otros dos para amplificación de propósito general. Las etapas serán algo similares a las siguientes:

    FILTRO - > A1 - > FILTRO - > A2 - > A3 - > A3 - > FILTRO

  3. Estoy planeando hacer el tablero de 4 capas, con el SIG | GND | PWR | GND de pila, aunque no estoy seguro.

  4. En el diseño, A2 y el primer A3 se pueden pasar a través del enrutamiento alternativo a través de resistencias de 0 ohmios.

No tengo experiencia en colocar una tabla como esta, aunque diagnosticé y revisé algunas. En una de mis investigaciones de DigiKey, me topé con algunos gabinetes de protección de RF de montaje en PCB fáciles de usar y pensé que podrían ser una buena idea de usar. La amplificación máxima será de alrededor de 110 dB. Lo que significa que seré mayormente amplificador de ruido. Según tengo entendido, los productos de protección ofrecen protección contra el acoplamiento entre etapas de las señales en un diseño como este, aparte de sus capacidades de protección de EMI. Tengo algunas confusiones y preguntas acerca de esto:

  1. ¿Existe la posibilidad de que el escudo degrade el rendimiento de un amplificador al proporcionar una estructura radiante debido a una fuga de señal debajo del amplificador colocado?
  2. Al proteger las etapas, ¿también debería incluir filtros cercanos y otros elementos pasivos en el recinto?
  3. ¿Sería difícil la ubicación correcta y la evaluación del desempeño de tales escudos? Tengo un horario muy apretado y ciertamente no puedo probar la efectividad de ellos.
  4. ¿Debería tratar de encapsular todas las etapas del amplificador en un bloque de protección? No me refiero a un recinto exterior para la PCB, ya que probablemente lo haga.

Al menos estoy dispuesto a probar algo de esto, ya que esta será una tabla de prototipos completa de todos modos, pero me alegraría mucho si pudiera obtener alguna información sobre el tema. Gracias de antemano!

    
pregunta Çağlar Kutlu

3 respuestas

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Hay varios factores que se deben considerar al ensamblar amplificadores de RF en el rango VHF en una pcb. No hay reclamo de ser exhaustivo, solo algunos pensamientos para discusión.
1) los amplificadores necesitan un suministro que a su vez necesite desacoplamiento: este es el camino # 1 para los efectos no deseados; en un proyecto anterior, estaba distribuyendo energía a varios módulos utilizando grandes trazas de un común de + 28V y desacoplando con el circuito pi C-L-C; Trazas y no un solo plano para evitar el acoplamiento de impedancia común a través de V +. Para una gran potencia y una gran corriente, ya que la tensión de alimentación nunca supera algunas décimas de voltios, debe diseñar para la disipación de calor en sus trazas (por ejemplo, 35/70 micrones de cobre, trazas externas para alimentación, ...). 2) Dispersión alrededor de los condensadores para mejorar la impedancia de suministro en VHF; no es una frecuencia tan alta que requiera capacitancia distribuida, por ej. a través del propio pcb.
3) Inútil decirlo, un buen plano de tierra le da a los condensadores una buena referencia y es beneficioso para reducir el timbre
4) usted dice que A2 y A3 (1) pueden ser desviados por resistencias de 0 ohmios: considere que todos estos módulos deben alimentarse con líneas de transmisión construidas para una impedancia característica de 50 ohmios (o lo que sea que sea); esos 0 ohmios son una discontinuidad y una causa de desajuste para la pérdida de retorno y la potencia hacia atrás. Mejor si usa relés de RF o si reconfigura manualmente una línea coaxial.
5) si los amplificadores son módulos en carcasa metálica, probablemente ya estén bien protegidos; si son componentes / híbridos, entonces el blindaje es necesario como usted lo propone, pero ... primero, el blindaje podría cargar y cambiar electromagnéticamente la respuesta del módulo (no dramáticamente), y segundo, considerando su ganancia de 110 dB, mantenga los amplificadores y los filtros separados , utilizando separadores metálicos, de lo contrario, es probable que se produzca una captación de ruido entre la salida y la entrada y las oscilaciones. Lo que normalmente se hace cuando se usa algún tipo de gabinete de protección es usar condensadores coaxiales para desacoplarse cuando se pasa a través de la pared.
6) considere la posibilidad de distribuir señales como líneas de enlace dentro de las capas de potencia, en lugar de microstrips, para reducir el acoplamiento perdido y la radiación; La frecuencia es lo suficientemente baja como para que ambos trabajen desde un punto de vista puramente RF.

    
respondido por el andrea
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¿Existe la posibilidad de que el escudo degrade un amplificador?   Rendimiento al proporcionar una estructura radiante debido a una fuga de señal.   debajo del amplificador colocado?

No sé qué quiere decir con esto, use la teoría de circuitos para modelar lo que sucede en un cable. Como se muestra en el diagrama a continuación desde aquí . Los campos eléctricos se acoplan a través de la capacitancia, los campos magnéticos a través de la inductancia. Puede ser difícil modelar en la etapa de creación de prototipos, por lo general, usted hace su mejor esfuerzo y si ve ruido en su señal, cambia el cable o el circuito (pero puede ser modelado, pero generalmente con algún tipo de experimento con el cable real)

Blindaje bloquea campos eléctricos, pero no magnéticos. El otro problema con el blindaje es que no puede haber una gran corriente en el exterior del blindaje, o se acoplará magnéticamente (a través de una inductancia mutua) al conductor interno y creará ruido.

Los blindajes también bloquean el ruido del conductor en el interior hacia el exterior, y el blindaje generalmente está conectado a la tierra del chasis o la tierra de la PCB. Si hay ruido por estos motivos, puede convertir el escudo en una buena antena.

  

Al blindar etapas, debería incluir filtros de cerca y otros   ¿Elementos pasivos en el recinto también?

El escudo ideal encerraría todos los componentes electrónicos y su sensor para evitar que campos eléctricos perdidos afecten su dispositivo, intente y siga un escudo ideal lo más cerca posible. Si piensa que habrá una interferencia entre las etapas del amplificador, modele esto como un condensador de unos pocos pf's entre las etapas (o los 10 pfs como un límite superior) para simular los campos eléctricos a través del aire. Si esto conlleva problemas para su diseño, es posible que deba colocar protección entre las etapas. La cantidad de capacitancia dependerá del diseño de su placa, pero se puede calcular con calculadoras de trazo de PCB.

  

La colocación correcta y la evaluación del rendimiento de tales escudos   ¿Se duro? Tengo un horario muy apretado y ciertamente no puedo probar el   efectividad de ellos.

Si este es el caso, cree una solución antes de construir el tablero. Por ejemplo, si no está seguro si necesita protección entre etapas, busque una junta EMI o una pared de cobre que pueda instalar más adelante. Pruébelo sin y luego agréguelo más tarde si es necesario. La cinta de cobre hace mucho en la creación de prototipos, y si solo tiene una pequeña cantidad para la producción, solo use cinta de cobre. O si está fabricando el escudo (como con un CNC), simplemente construya un escudo con varias salas.

  

Debería tratar de encapsular todas las etapas del amplificador en una sola.   bloque de blindaje? No me refiero a un recinto exterior para el PCB como lo haré   probablemente haga uno.

Sí, por razones de mecanizado mecánico.

    
respondido por el laptop2d
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Este es uno de los desafíos con los amplificadores de banda ancha

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
respondido por el analogsystemsrf

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