PCB Design Guidelines for SIRFstar III Implementation
1介紹
1.?1基本的PCB layout guidelines
A.?SIRF 典型的參考設計方案是:4層,6層,雙面貼片，標準FR4板
B.?所有的元件盡量采用貼片元件.
C.?連接器的安置要避免噪聲系統連接到cable并穿越GPS板。推薦使用小的連接器，并且接口要包地或隔開。
D.?所有的RF的元件擺放盡量使其是最小的線長和互相交叉.----這是RF設計成功的關鍵。.
E.?所有RF的pin要參考原理圖放置.所有IC的power pin都要在每個pin上放一個最小0.01uF的去耦電容.(實在不行也可以相鄰的power pin共用一個),并且盡量靠近IC.并且最好是直接打via到地.這樣可以盡可能的減少開關noise.
F.?保證足夠的間隔給RF和base band做屏蔽罩.(適當的屏蔽罩可以把敏感的RF區域,天線和別的噪聲源隔離開).屏蔽罩四周要連續的焊接在扳子上,不要有空隙,并且最少每隔100mils要打一個via到地.
G.?RF部分和數字部分要分開放置在板子的不同區域.
H.?所有的RF地要直接打via到地上,保證最短的內部線長.
I.?對于多pin的數位元件要保證盡可能少的多方向線段。（類似AU1200）
J.?TCXO和晶振等盡量和高速的數字信號隔開,熱隔離區要盡可能大以取得最好的性能，這個要求是必須遵循的。并保證良好的散熱.這是個折中的辦法,一個要靠近IC,保證好的performance,一個要保證好的散熱.
K.?所有的設計要能符合工藝要求,盡量的符合DFM/DFT的需要.強烈建議在開發階段盡量多加些測試點.
L.?盡量使用SIRF的參考設計中的BOM元件,如果要更換新的料件,要讓所選的料件和參考設計的參數完全兼容.
M.?保證RTC的區域遠離數位和RF區域.如果可能,RTC要直接走在緊鄰ground層的層上.另外要避免數字信號穿過RTC區域.圓桶型的晶振盡量不要選用.
以上是些基本layout規范,在布局的時候就要好好考慮到.
2.?RF設計
對于做低頻數字信號的設計者來說,RF信號設計是個新的挑戰.RF線路通常是納伏級的 (<-140dBm)級的,而且oscillators的穩定性也要求在PPB級（十億分之一）的. RF線路中它的信號特性已經改變很多。必須從RF的觀點去看待線路和器件。下面是基本的RF要求。
2.1 TRACK,PAD,和ground層
?? 大部分的RF信號都是要建立在一個統一的完整地平面以提供良好的退偶和電氣地.所有的Track, PAD,和元件之間都是會在互相鄰近的物理元件之間形成一個電容偶合.如果使用一個完整的地,那么將形成個大的電容對地.這個電容可以減少各個部件之間的偶合,同時給電流提供一個很好的回路.
?? PAD和地之間也會有個寄生電容.這個PAD被使用的時候每次都會增加一個小的電容對地.這個電容比100PF大一點還不是很大的問題,但是如果太大了就不行.如果PAD的物理尺寸很大,或則絕緣體(線路板絕緣層)很薄,那很可能這個電容就會很大,這樣就會發生問題.通常RF設計者會盡量減少這個電容.但是很不幸,通過銅導線的時候會有很多寄生的參數在里面.所有的在地平面上的Trace都會形成一個傳輸線,必須讓他們盡可能短.
? 打到地的via也會寄生一個很小的電感,那么這個電感也會對RF信號產生影響.RF信號需要一個很好的地.如果IC有好多個ground pin,那么每個pin都要直接分別打個via到地,以減少寄生電感.不要幾個ground pin共用一個via.這樣很可能會導致信號通過這種公共via的時候產生crosstalk.所以一個比較好的做法是,使用各自獨立的多重via分別接地.
2.2.RF器件.
?? 由于設計者對一些不是特別重要的器件會進行一些更換,所以有些RF和寄生的參數需要考慮.
A.?貼片電阻,在一般的使用中經常會忽略片阻上的一些寄生參數.但是在RF中卻是不能忽略.貼片電阻的RF參數中最重要的是它的串聯電感（ESL）。在GPS設計中對于GPS的頻率使用0603,0402的電阻通常不會有太大的問題,但如果使用0402,0201的時候,設計者還要考慮到這種器件的散熱問題.
B.?貼片電容,象貼片電阻一樣貼片電容最重要的RF參數也是寄生的串聯電感（ESL）的存在,而且不能忽視它.電容器本身的電容和串聯的電感會在某些頻點上形成諧振.設計者必須很小心的處理這個問題.一個12PF,0603的電容(再考慮到PAD和TRACE 電感)在GPS的頻率的時候就會產生諧振.這點可以利用來旁路電源線以防止RF信號跑到別的我們不希望的地方去.也可以利用來阻止直流電流并讓GPS信號不會損耗的通過.另外一個0.1uF的電容在30MHz的時候也會產生諧振.并且在高于此頻率，電容將諧振為一電感器件。所以對于高于100MHz的頻率是不能用0.1uF的旁路電容很好的解決.所以在GPS頻率的范圍內光用0.1uF旁路電容是不夠的.
C.?貼片電感,這是個最復雜的元件類型.它主要的寄生器件是個并聯的諧振器.這個諧振器由它的內部并聯電容,對地電容,和它本身的電感及寄生的內部電感組成.內部的并聯電容值每個廠家做的都差別很大.所以如果使用的電感接近于它的諧振點,并且要使用新的廠家的電感,那要保證它的參數要和原始的料件很接近.通常只有在通直流的時候電感的并聯諧振點才用于RF的開環回路（比如用于給RF CABLE供直流電源的T連接的時候）.一個很少回路的0603的電感,會使電路的電氣特性有很大的差異.特別是不同的廠家之間.同樣,在用于RF特性中的網絡電感更是可能由于繞法和貼裝也導致很大的不同.
高Q值的電感(>50-60,可能的話)通常用于LNA的輸入.同樣很重要的是屏蔽電感,或者盡可能的把它們放置在遠離躁聲的地方，以減少噪聲偶合進電感.相鄰的電感放置的時候它們之間要保證一個正確的角度,以減少它們之間的偶合效應.