1 Suallar

Dizayn mürəkkəbliyinin və elektron sistemlərin inteqrasiyasının geniş miqyaslı artması ilə saat sürətləri və cihazın yüksəlmə vaxtları getdikcə daha sürətli olur və yüksək sürətli PCB dizayn dizayn prosesinin mühüm hissəsinə çevrilmişdir. Yüksək sürətli dövrə dizaynında, dövrə lövhəsi xəttindəki endüktans və tutum teli ötürmə xəttinə ekvivalent edir. Sonlandırma komponentlərinin yanlış tərtibatı və ya yüksək sürətli siqnalların yanlış naqilləri ötürücü xətt effekti ilə bağlı problemlərə səbəb ola bilər, nəticədə sistemdən yanlış məlumat çıxışı, anormal dövrə işləməsi və ya ümumiyyətlə işləməməsi ilə nəticələnə bilər. Ötürmə xətti modelinə əsaslanaraq, yekunlaşdırmaq üçün ötürmə xətti dövrə dizaynına siqnalın əks olunması, çarpaz əlaqə, elektromaqnit müdaxiləsi, enerji təchizatı və torpaq səs-küyü kimi mənfi təsirlər gətirəcəkdir.

Etibarlı işləyə bilən yüksək sürətli PCB dövrə platasını layihələndirmək üçün tərtibat və marşrutlaşdırma zamanı baş verə biləcək bəzi etibarsız problemləri həll etmək, məhsulun inkişaf dövrünü qısaltmaq və bazarda rəqabət qabiliyyətini artırmaq üçün dizayn tam və diqqətlə nəzərdən keçirilməlidir.

Yüksək sürətli PCB dizaynı üçün PROTEL dizayn alətlərindən necə istifadə etmək olar

2 Yüksək tezlikli sistemin layout dizaynı

Dövrənin PCB dizaynında layout mühüm bir əlaqədir. Düzəlişin nəticəsi naqillərin təsirinə və sistemin etibarlılığına birbaşa təsir edəcəkdir, bu, bütün çap dövrə lövhəsinin dizaynında ən çox vaxt aparan və çətin olanıdır. Yüksək tezlikli PCB-nin mürəkkəb mühiti yüksək tezlikli sistemin layout dizaynını öyrənilən nəzəri biliklərdən istifadə etməyi çətinləşdirir. Bu, dizayn prosesində sapmaların qarşısını almaq üçün yüksək sürətli PCB istehsalında zəngin təcrübəyə malik olmasını tələb edir. Dövrə işinin etibarlılığını və effektivliyini artırın. Planlaşdırma prosesində mexaniki quruluşa, istilik yayılmasına, elektromaqnit müdaxiləsinə, gələcək naqillərin rahatlığına və estetikaya hərtərəfli diqqət yetirilməlidir.

Əvvəla, layoutdan əvvəl bütün dövrə funksiyalara bölünür. Yüksək tezlikli dövrə aşağı tezlikli dövrədən, analoq dövrə ilə rəqəmsal dövrə ayrılır. Hər bir funksional dövrə çipin mərkəzinə mümkün qədər yaxın yerləşdirilir. Həddindən artıq uzun naqillərin səbəb olduğu ötürmə gecikməsindən çəkinin və kondansatörlərin ayırma təsirini yaxşılaşdırın. Bundan əlavə, onların qarşılıqlı təsirini azaltmaq üçün sancaqlar və dövrə komponentləri və digər borular arasındakı nisbi mövqelərə və istiqamətlərə diqqət yetirin. Parazit birləşməni azaltmaq üçün bütün yüksək tezlikli komponentlər şassidən və digər metal lövhələrdən uzaq olmalıdır.

İkincisi, layout zamanı komponentlər arasında istilik və elektromaqnit təsirlərinə diqqət yetirilməlidir. Bu təsirlər yüksək tezlikli sistemlər üçün xüsusilə ciddidir və uzaq saxlamaq və ya təcrid etmək, istilik və qoruma tədbirləri görülməlidir. Yüksək güclü rektifikator borusu və tənzimləmə borusu radiatorla təchiz edilməli və transformatordan uzaqda saxlanılmalıdır. Elektrolitik kondansatörlər kimi istiliyədavamlı komponentlər qızdırıcı komponentlərdən uzaq saxlanılmalıdır, əks halda elektrolit quruyacaq, nəticədə müqavimət artacaq və dövrənin sabitliyinə təsir edəcək pis performans. Qoruyucu strukturu təşkil etmək və müxtəlif parazit muftaların daxil olmasının qarşısını almaq üçün planda kifayət qədər yer qalmalıdır. Çap dövrə lövhəsindəki rulonlar arasında elektromaqnit birləşməsinin qarşısını almaq üçün birləşmə əmsalını azaltmaq üçün iki rulon düzgün bucaq altında yerləşdirilməlidir. Şaquli boşqab izolyasiyası üsulu da istifadə edilə bilər. Dövrə lehimlənəcək komponentin başını birbaşa istifadə etmək yaxşıdır. Qurğuşun nə qədər qısa olsa, bir o qədər yaxşıdır. Qonşu lehimləmə lövhələri arasında paylanmış tutum və paylanmış endüktans olduğu üçün birləşdiricilərdən və lehimləmə lövhələrindən istifadə etməyin. Kristal osilator, RIN, analoq gərginlik və istinad gərginliyi siqnal izləri ətrafında yüksək səs-küylü komponentləri yerləşdirməyin.

Nəhayət, xas keyfiyyət və etibarlılığı təmin edərkən, ümumi gözəlliyi nəzərə alaraq, ağlabatan dövrə lövhəsinin planlaşdırılması aparılmalıdır. Komponentlər lövhənin səthinə paralel və ya perpendikulyar, əsas lövhənin kənarına paralel və ya perpendikulyar olmalıdır. Lövhənin səthində komponentlərin paylanması mümkün qədər bərabər olmalıdır və sıxlıq ardıcıl olmalıdır. Beləliklə, o, təkcə gözəl deyil, həm də montaj və qaynaq etmək asandır və kütləvi istehsal etmək asandır.

3 Yüksək tezlikli sistemin naqilləri

Yüksək tezlikli dövrələrdə birləşdirici naqillərin müqavimətinin, tutumunun, endüktansının və qarşılıqlı endüktansının paylanma parametrlərini nəzərə almamaq olmaz. Anti-müdaxilə nöqteyi-nəzərindən, ağlabatan naqillər dövrədə xəttin müqavimətini, paylanmış tutumu və sızan endüktansı azaltmağa çalışmaqdır. , Nəticədə çıxan maqnit sahəsi minimuma endirilir ki, paylanmış tutum, sızma maqnit axını, elektromaqnit qarşılıqlı endüktansı və səs-küyün yaratdığı digər müdaxilələr yatırılır.

PROTEL dizayn alətlərinin Çində tətbiqi olduqca geniş yayılmışdır. Bununla belə, bir çox dizaynerlər yalnız “genişzolaqlı sürətə” diqqət yetirirlər və PROTEL dizayn alətləri tərəfindən cihazın xüsusiyyətlərindəki dəyişikliklərə uyğunlaşmaq üçün edilən təkmilləşdirmələr dizaynda istifadə edilməmişdir, bu da dizayn alətlərinin resurslarının israf edilməsinə səbəb olur. ciddidir ki, bu da bir çox yeni cihazların əla performansını işə salmağı çətinləşdirir.

Aşağıda PROTEL99 SE alətinin təmin edə biləcəyi bəzi xüsusi funksiyalar təqdim olunur.

(1) Yüksək tezlikli dövrə cihazının sancaqları arasındakı tel mümkün qədər az əyilməlidir. Tam düz xəttdən istifadə etmək yaxşıdır. Bükülmə tələb olunduqda, yüksək tezlikli siqnalların xarici emissiyasını və qarşılıqlı müdaxiləni azalda bilən 45 ° əyilmələr və ya qövslər istifadə edilə bilər. Aralarındakı birləşmə. Marşrutlaşdırma üçün PROTEL-dən istifadə edərkən, siz “Dizayn” menyusunun “qaydalar” menyusunda “Marşrutlaşdırma küncləri”ndə 45 dərəcə və ya dairəvi seçə bilərsiniz. Sətirlər arasında cəld keçid etmək üçün shift + boşluq düymələrindən də istifadə edə bilərsiniz.

(2) Yüksək tezlikli dövrə cihazının sancaqları arasındakı tel nə qədər qısa olarsa, bir o qədər yaxşıdır.

PROTEL 99 Ən qısa naqillərə cavab vermənin ən təsirli yolu, avtomatik naqillərdən əvvəl fərdi əsas yüksək sürətli şəbəkələr üçün naqillərin təyin edilməsidir. “Dizayn” menyusunda “qaydalar”da “Marşrutlaşdırma Topologiyası”

Ən qısa seçin.

(3) Yüksək tezlikli dövrə cihazlarının sancaqları arasında qurğuşun təbəqələrinin növbələşməsi mümkün qədər azdır. Yəni komponentə qoşulma prosesində nə qədər az viza istifadə edilsə, bir o qədər yaxşıdır.

Bir keçid təxminən 0.5pF paylanmış tutum gətirə bilər və vizaların sayını azaltmaq sürəti əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər.

(4) Yüksək tezlikli dövrə naqilləri üçün siqnal xəttinin paralel naqilləri tərəfindən təqdim edilən “çarpaz müdaxiləyə”, yəni çarpaz əlaqəyə diqqət yetirin. Paralel paylama qaçınılmaz olarsa, paralel siqnal xəttinin əks tərəfində böyük bir “yer” sahəsi təşkil edilə bilər.

Müdaxiləni əhəmiyyətli dərəcədə azaltmaq üçün. Eyni təbəqədə paralel naqillər demək olar ki, qaçınılmazdır, lakin iki bitişik təbəqədə naqillərin istiqaməti bir-birinə perpendikulyar olmalıdır. PROTEL-də bunu etmək çətin deyil, ancaq gözdən qaçırmaq asandır. “Dizayn” menyusunun “qaydaları”nda “RoutingLayers” bölməsində Toplayer üçün Horizontal və BottomLayer üçün VerTIcal seçin. Bundan əlavə, “Polyqonplane” “yerində” təmin edilir

Çoxbucaqlı şəbəkənin mis folqa səthinin funksiyası, poliqonu bütün çap dövrə lövhəsinin səthi kimi yerləşdirsəniz və bu misi dövrənin GND-yə bağlasanız, yüksək tezlikli anti-müdaxilə qabiliyyətini təkmilləşdirə bilər. istilik yayılması və çap lövhəsinin möhkəmliyi üçün daha böyük faydalar.

(5) Xüsusilə vacib siqnal xətləri və ya yerli bölmələr üçün torpaq naqilinin bağlanması tədbirlərini həyata keçirin. “Seçilmiş obyektlərin konturları” “Alətlər”də təqdim edilmişdir və bu funksiya seçilmiş mühüm siqnal xətlərinin (məsələn, LT və X1 salınım dövrəsi kimi) avtomatik “torpaqla sarılması” üçün istifadə edilə bilər.

(6) Ümumiyyətlə, dövrənin elektrik xətti və torpaqlama xətti siqnal xəttindən daha genişdir. Enerji şəbəkəsi və siqnal şəbəkəsinə bölünən şəbəkəni təsnif etmək üçün “Dizayn” menyusunda “Siniflər”dən istifadə edə bilərsiniz. Kablolama qaydalarını təyin etmək rahatdır. Elektrik xəttinin və siqnal xəttinin xətti genişliyini dəyişdirin.

(7) Müxtəlif növ naqillər bir döngə yarada bilməz və torpaq naqili cari dövrə yarada bilməz. Döngə dövrəsi yaradılarsa, bu, sistemdə çoxlu müdaxiləyə səbəb olacaqdır. Bunun üçün naqillər zamanı döngələrin, budaqların və ya kötüklərin əmələ gəlməsinin qarşısını effektiv şəkildə ala bilən papatya zəncirinin məftil üsulundan istifadə edilə bilər, lakin bu, asan olmayan naqillər probleminə də səbəb olacaqdır.

(8) Müxtəlif çiplərin məlumatlarına və dizaynına görə, enerji təchizatı dövrəsindən keçən cərəyanı təxmin edin və tələb olunan telin enini təyin edin. Empirik düstura görə: W (xətt eni) ≥ L (mm/A) × I (A).

Cərəyana görə, elektrik xəttinin enini artırmağa və döngə müqavimətini azaltmağa çalışın. Eyni zamanda, elektrik xəttinin və yer xəttinin istiqamətini məlumatların ötürülməsi istiqamətinə uyğunlaşdırın ki, bu da səs-küy əleyhinə qabiliyyəti artırmağa kömək edir. Zəruri hallarda, yüksək tezlikli səs-küyün ötürülməsini maneə törətmək üçün elektrik xəttinə və torpaq xəttinə mis məftillə sarılmış ferritdən hazırlanmış yüksək tezlikli boğucu qurğu əlavə edilə bilər.

(9) Eyni şəbəkənin naqil eni eyni saxlanılmalıdır. Xətt genişliyindəki dəyişikliklər qeyri-bərabər xəttin xarakterik empedansına səbəb olacaqdır. Transmissiya sürəti yüksək olduqda, dizaynda mümkün qədər qaçınmaq lazım olan əksetmə baş verəcəkdir. Eyni zamanda, paralel xətlərin xətti genişliyini artırın. Xəttin mərkəzi məsafəsi xəttin eninin 3 qatından çox olmadıqda, elektrik sahəsinin 70% -i qarşılıqlı müdaxilə olmadan saxlanıla bilər ki, bu da 3W prinsipi adlanır. Bu yolla, paralel xətlərin yaratdığı paylanmış tutumun və paylanmış endüktansın təsirini aradan qaldırmaq olar.

4 Elektrik kabelinin və torpaq naqilinin dizaynı

Yüksək tezlikli dövrə tərəfindən daxil edilən enerji təchizatı səs-küyü və xətt empedansı nəticəsində yaranan gərginliyin düşməsini həll etmək üçün yüksək tezlikli dövrədə enerji təchizatı sisteminin etibarlılığı tam nəzərə alınmalıdır. Ümumiyyətlə, iki həll yolu var: biri naqillər üçün enerji avtobusu texnologiyasından istifadə etməkdir; digəri ayrı bir enerji təchizatı təbəqəsindən istifadə etməkdir. Müqayisə üçün, sonuncunun istehsal prosesi daha mürəkkəbdir və dəyəri daha bahadır. Buna görə də, şəbəkə tipli güc avtobusu texnologiyası naqillər üçün istifadə edilə bilər ki, hər bir komponent fərqli bir dövrəyə aiddir və şəbəkədəki hər bir avtobusda cərəyan balanslaşdırılmağa meyllidir, xəttin empedansının yaratdığı gərginlik düşməsini azaldır.

Yüksək tezlikli ötürmə gücü nisbətən böyükdür, böyük bir mis sahəsi istifadə edə bilərsiniz və çoxlu torpaqlama üçün yaxınlıqda aşağı müqavimətli yer təyyarəsi tapa bilərsiniz. Torpaqlama qurğusunun endüktansı tezliyə və uzunluğa mütənasib olduğundan, işləmə tezliyi yüksək olduqda ümumi torpaq empedansı artacaq, bu da ümumi torpaq empedansı ilə yaranan elektromaqnit müdaxiləsini artıracaq, buna görə də torpaq telinin uzunluğu mümkün qədər qısa olması tələb olunur. Siqnal xəttinin uzunluğunu azaltmağa və torpaq döngəsinin sahəsini artırmağa çalışın.

İnteqrasiya edilmiş çipin keçici cərəyanı üçün yaxınlıqdakı yüksək tezlikli kanalı təmin etmək üçün çipin gücünə və yerə bir və ya bir neçə yüksək tezlikli ayırıcı kondansatör qoyun ki, cərəyan böyük bir döngə ilə enerji təchizatı xəttindən keçməsin. sahəni, beləliklə, xaricə yayılan səs-küyü əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. Ayırma kondensatorları kimi yaxşı yüksək tezlikli siqnallara malik monolit keramika kondansatörləri seçin. Dövrənin doldurulması üçün enerji saxlama kondensatorları kimi elektrolitik kondansatörlər əvəzinə böyük tutumlu tantal kondensatorları və ya polyester kondansatörlərdən istifadə edin. Elektrolitik kondansatörün paylanmış endüktansı böyük olduğundan, yüksək tezlik üçün etibarsızdır. Elektrolitik kondansatörlərdən istifadə edərkən, onları yaxşı yüksək tezlikli xüsusiyyətləri olan ayırıcı kondansatörlərlə cüt istifadə edin.

5 Digər yüksək sürətli dövrə dizayn üsulları

Empedans uyğunluğu maksimum güc çıxışını əldə etmək üçün yük empedansının və həyəcan mənbəyinin daxili empedansının bir-birinə uyğunlaşdırıldığı bir iş vəziyyətinə aiddir. Yüksək sürətli PCB naqilləri üçün siqnalın əks olunmasının qarşısını almaq üçün dövrənin empedansının 50 Ω olması tələb olunur. Bu təxmini rəqəmdir. Ümumiyyətlə, koaksial kabelin əsas diapazonunun 50 Ω, tezlik diapazonunun 75 Ω, bükülmüş telin isə 100 Ω olması nəzərdə tutulur. Uyğunlaşmanın rahatlığı üçün bu, sadəcə tam ədəddir. Xüsusi dövrə təhlilinə əsasən, paralel AC dayandırılması qəbul edilir və rezistor və kondansatör şəbəkəsi sonlanma empedansı kimi istifadə olunur. Sonlanma müqaviməti R ötürücü xəttinin empedansı Z0-dan az və ya ona bərabər olmalıdır və C tutumu 100 pF-dən çox olmalıdır. 0.1 UF çox qatlı keramika kondansatörlərindən istifadə etmək tövsiyə olunur. Kondansatör aşağı tezlikli bloklama və yüksək tezlikli keçmə funksiyasına malikdir, buna görə də R müqaviməti sürücülük mənbəyinin DC yükü deyil, buna görə də bu sonlandırma metodunda DC enerji istehlakı yoxdur.

Crossstalk siqnal ötürmə xəttində yayıldığı zaman qonşu ötürmə xətlərinə elektromaqnit birləşməsindən yaranan arzuolunmaz gərginlik səs-küy müdaxiləsinə aiddir. Bağlama kapasitiv birləşmə və induktiv birləşməyə bölünür. Həddindən artıq qarşılıqlı əlaqə dövrənin yanlış işə salınmasına və sistemin normal işləməməsinə səbəb ola bilər. Qarşıdurmanın bəzi xüsusiyyətlərinə görə, çarpazlığı azaltmaq üçün bir neçə əsas üsul ümumiləşdirilə bilər:

(1) Xəttlərarası məsafəni artırın, paralel uzunluğu azaldın və lazım olduqda naqillər üçün qaçış metodundan istifadə edin.

(2) Yüksək sürətli siqnal xətləri şərtlərə cavab verdikdə, sonlandırma uyğunluğunun əlavə edilməsi əksetmələri azalda və ya aradan qaldıra bilər, beləliklə, çarpaz əlaqəni azalda bilər.

(3) Mikrozolaqlı ötürmə xətləri və zolaqlı ötürmə xətləri üçün iz hündürlüyünün yer müstəvisindən yuxarı diapazon daxilində məhdudlaşdırılması çarpışmanı əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər.

(4) Naqillər sahəsi icazə verdikdə, izolyasiyada rol oynaya bilən və çarpaz əlaqəni azalda bilən daha ciddi çarpışmaya malik iki naqil arasına torpaq naqili daxil edin.

Ənənəvi PCB dizaynında yüksək sürətli analiz və simulyasiya təlimatının olmaması səbəbindən siqnal keyfiyyətinə zəmanət verilə bilməz və problemlərin əksəriyyəti boşqab hazırlama testinə qədər aşkar edilə bilməz. Bu, dizaynın səmərəliliyini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır və maya dəyərini artırır ki, bu da şiddətli bazar rəqabətində açıq şəkildə əlverişsizdir. Buna görə də, yüksək sürətli PCB dizaynı üçün sənayedəki insanlar “yuxarıdan aşağı” dizayn metoduna çevrilmiş yeni dizayn ideyasını təklif etdilər. Müxtəlif siyasət təhlili və optimallaşdırmadan sonra mümkün problemlərin əksəriyyətinin qarşısı alındı ​​və xeyli qənaət edildi. Layihə büdcəsinin yerinə yetirilməsini, yüksək keyfiyyətli çap lövhələrinin istehsalını, yorucu və bahalı sınaq səhvlərinin qarşısını almaq üçün vaxt lazımdır.

Rəqəmsal siqnalların ötürülməsi üçün diferensial xətlərin istifadəsi yüksək sürətli rəqəmsal sxemlərdə siqnal bütövlüyünü pozan amillərə nəzarət etmək üçün effektiv tədbirdir. Çap dövrə lövhəsindəki diferensial xətt kvazi-TEM rejimində işləyən diferensial mikrodalğalı inteqrasiya edilmiş ötürmə xətti cütlüyünə bərabərdir. Onların arasında, PCB-nin yuxarı və ya altındakı diferensial xətt birləşdirilmiş mikrostrip xəttinə bərabərdir və çox qatlı PCB-nin daxili təbəqəsində yerləşir Diferensial xətt geniş birləşdirilmiş zolaq xəttinə bərabərdir. Rəqəmsal siqnal diferensial xətt üzrə tək rejimli ötürmə rejimində ötürülür, yəni müsbət və mənfi siqnallar arasındakı faza fərqi 180°-dir və səs-küy ümumi rejimdə bir cüt diferensial xətt üzərində birləşir. Dövrənin gərginliyi və ya cərəyanı çıxarılır, beləliklə ümumi rejim səs-küyünü aradan qaldırmaq üçün siqnal əldə edilə bilər. Diferensial xətt cütünün aşağı gərginlikli amplituda və ya cərəyan sürücüsü çıxışı yüksək sürətli inteqrasiya və aşağı enerji istehlakı tələblərini yerinə yetirir.

6 yekun qeyd

Elektron texnologiyanın davamlı inkişafı ilə yüksək sürətli PCB-lərin dizaynını istiqamətləndirmək və yoxlamaq üçün siqnal bütövlüyü nəzəriyyəsini başa düşmək vacibdir. Bu məqalədə ümumiləşdirilmiş bəzi təcrübə yüksək sürətli dövrə PCB dizaynerlərinə inkişaf dövrünü qısaltmağa, lazımsız yollardan qaçmağa və işçi qüvvəsinə və maddi resurslara qənaət etməyə kömək edə bilər. Dizaynerlər araşdırmaya və faktiki işdə tədqiq etməyə davam etməli, təcrübə toplamağa davam etməli və əla performansa malik yüksək sürətli PCB dövrə lövhələrini dizayn etmək üçün yeni texnologiyalar birləşdirməlidir.