【大神开博客】手机设计之PCB布局 – 系列二
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定期发布工程师们关注的一些有趣话题,Altium原厂资深技术顾问执笔,官方发布,让我们互相知道对方是怎么想的好吗?
上一个系列我们已经了解了手机布局的难点,也清楚了手机布局的基本要求和一些基本的思路,并结合着Altium Designer软件,讲述了如何绘制板框,如何设置布局规则,现在一切准备就绪,让我们开始具体的布局操作吧。
布局之主器件(BB)BB(Baseband)
基带芯片是整个手机的核心部分,本设计中用到的的BB(基带芯片)是MSM8953。
MSM8953 这个处理器有以下几个特点:采用14nm工艺制程,所以在发热和功耗方面,很有优势。 配备了八颗cortex-A53处理核心,主频高达2GHz。性能更加稳定。 支持4K视频录制,并配备了双ISP,最高支持2400万像素摄像头。 …………………… 下图是基带芯片的结构图,基带芯片是整个手机的核心部分,这就好比电脑的主机,其它都是外设。
BB 布局注意事项:
① 作为整个手机的核心,BB应该放置在板子靠近中间的位置(具体位置由结构定)
②BB和DDR的相对位置,一般是follow芯片原厂商的放置(按照厂商推荐的方式布局布线,以降低产品风险)
③BB和DDR需要共享一个屏蔽罩,有时PMU也会在同一个屏蔽罩内。
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布局之主器件(RF)
手机功能的不断增加对PCB板的设计要求日益增高,伴随着一轮蓝牙设备、蜂窝电话和3G 4G 5G的更新,频段的不断增加,速率的不断提升,使得RF(Radio frequency)部分变得越来越复杂,布局布线都迎来了严峻的挑战。
注:RF(Radio frequency)即为射频,手机射频是指接收、发送和处理高频无线电波的功能模块。
手机通信模块主要由天线、射频前端、射频收发(transceiver)、基带构成,其中射频前端是指介于天线与射频收发之间的通信元件,包括:滤波器、LNA(低噪声放大器,Low Noise Amplifier)、PA(PowerAmplifier 功率放大器)、双工器、开关、天线调谐。
射频芯片架构包括
接收通道
和发射通道
两大部分。手机接收时:天线把基站发送来的电磁波转为微弱交流电信号,经过天线开关接收通路,然后传至高频滤波器滤除其它无用杂波,得到干净纯正的接收信号,由电容器耦合送入中频内部相应的高放管放大后,送入解调器与本征进行解调,得到接受的基带信号(RXI-P/N RXQ-P/N),并送到逻辑音频电路进一步处理。
手机发射时:把逻辑电路处理过的发射基带信息调制成的发射中频,用TX-VCO把发射中频信号频率上变为GSM的频率信号,并经过功放放大后由天线转为电磁波辐射出去。
RF 布局注意事项:
① 射频部分通常都有一个独立的屏蔽罩,包含(transceiver PA LNA SAW DUP SW…)而且通常为了改善EVM(误差向量幅度),推荐4G PA 及其外围器件使用一个单独的屏蔽罩。
② transceiver 尽量靠近BB芯片,使得到BB的IQ,SPI等线尽量短,顺。
③ 定好了屏蔽罩并定好transceiver的位置方向后,RF整体模块应该优先靠近主天线摆放,确保主天线的路径最短,辅天线电路模块靠近辅天线附近。
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注意事项太多了,请点击“阅读原文”领取
布局之主器件(PMU)
PMU是power management unit的缩写,中文名称为电源管理单元,是一种高度集成的、针对便携式应用的电源管理方案,即将传统分立的若干类电源管理器件整合在单个的封装之内,这样可实现更高的电源转换效率和更低功耗,及更少的组件数以适应缩小的板级空间,成本更低。
PMU作为手机特定主芯片配套的电源管理集成单元,能提供主芯片所需要的、所有的、多档次而各不相同电压的电源,同电压的能源供给不同的手机工作单元,像处理器、射频器件、相机模块等,使这些单元能够正常工作。PMU是将多个DC/DC转换器,数个LDO,充电以及保护电路、电量检测集成在一起的IC。
下图为:手机电源管理单元与手机功能模块之间连接。
PMU 布局注意事项:
① PMU在手机布局中,基本都是和BB DDR 等放置在一个屏蔽罩内,也有如本设计一般,把PMU放置在单独的屏蔽罩内,而且 通常PMU的旁边还布有 电池连接器,USB,或者其它的供电小模块。
② DCDC部分,需要找出输入输出的主干道,输入电容靠近PMIC的pin脚,并且按照一字型或者L型布局,让电流路径最短。
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布局之主器件(WCN)
手机WCN模块是指:手机的WLAN,BT,FM共用RF集成的芯片模块(俗称:三合一),有的也包括GPS模块(俗称:四合一)。
GPS在手机上一般有下面三种方式:
①独立的GPS
是指单个芯片实现GPS功能,这个时候需要给GPS模块提供独立的屏蔽罩。
②GPS和 BT WiFi FM 都整合在一个WCN模块内
整合后的WCN模块同样需要单独的屏蔽罩,而且各个功能的器件布局需要尽量隔离。
③GPS和RF整合在一起(高通平台)GPS同样也需要屏蔽罩。
WCN 布局注意事项:
① 耳机管脚处的滤波电感和磁珠需靠近耳机放置。
② LC震荡电路中,电感离WCN芯片更近,电容在电感的外面,匹配器件需要紧靠,路径需要直,顺。
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