У цяперашні час высокачашчынныя і высакахуткасная друкаваная плата дызайн стаў мэйнстрымам, і кожны інжынер-раскладчык друкаваных плат павінен быць дасведчаным. Далей Banermei падзеліцца з вамі некаторымі досведам праектавання экспертаў у галіне апаратных сродкаў у галіне высокачашчынных і высакахуткасных друкаваных плат, і я спадзяюся, што гэта будзе карысна для ўсіх.

1. Як пазбегнуць высокачашчынных перашкод?

Асноўная ідэя пазбягання высокачашчынных перашкод – звесці да мінімуму перашкоды электрамагнітнага поля высокачашчынных сігналаў, якія з’яўляюцца так званымі перакрыжаванымі перашкодамі (Crosstalk). Вы можаце павялічыць адлегласць паміж высакахуткасным сігналам і аналагавым сігналам або дадаць трасы заземляльнай абароны/шунтавання побач з аналагавым сігналам. Таксама звярніце ўвагу на шумавыя перашкоды ад лічбавай зямлі да аналагавай зямлі.

2. Як улічваць адпаведнасць імпедансу пры распрацоўцы схем дызайну высакахуткасных друкаваных плат?

Пры праектаванні высакахуткасных схем друкаванай платы ўзгадненне імпедансу з’яўляецца адным з элементаў канструкцыі. Значэнне імпедансу мае абсалютную сувязь з метадам праводкі, такім як праходжанне па павярхоўным пласце (мікрапалоска) або ўнутраным пластом (палоскавая / падвойная паласавой), адлегласць ад эталоннага пласта (слой харчавання або зазямлення), шырыня праводкі, матэрыял друкаванай платы і г.д. Абодва будуць уплываць на характэрнае значэнне імпедансу трасы. Гэта значыць, значэнне імпедансу можа быць вызначана толькі пасля праводкі. Як правіла, праграмнае забеспячэнне для мадэлявання не можа ўлічваць некаторыя ўмовы праводкі з перарывістым імпедансам з-за абмежавання мадэлі схемы або выкарыстоўванага матэматычнага алгарытму. У гэты час на прынцыповай дыяграме могуць быць зарэзерваваныя толькі некаторыя тэрмінатары (завяршэння), напрыклад, паслядоўнае супраціўленне. Палегчыць эфект разрыву ў следавым імпедансе. Сапраўднае рашэнне праблемы – паспрабаваць пазбегнуць разрываў імпедансу пры праводцы.

3. Пры распрацоўцы высакахуткасных друкаваных плат, якія аспекты дызайнер павінен улічваць правілы EMC і EMI?

Як правіла, пры праектаванні EMI/EMC неабходна адначасова ўлічваць як выпраменьваныя, так і кандукаваныя аспекты. Першы належыць да часткі з больш высокай частатой (<30 МГц), а другі – ніжняй частаты (<30 МГц). Такім чынам, вы не можаце проста звяртаць увагу на высокую частату і ігнараваць нізкачашчынную частку. Добрая канструкцыя EMI/EMC павінна ўлічваць размяшчэнне прылады, размяшчэнне стэка друкаванай платы, важны спосаб падлучэння, выбар прылады і г.д. у пачатку макета. Калі загадзя лепшай дамоўленасці не будзе, яна будзе вырашана пасля. Гэта дасць удвая большы вынік пры ўдвая меншых намаганняў і павялічыць кошт. Напрыклад, размяшчэнне тактавога генератара не павінна быць блізка да вонкавага раздыма. Высакахуткасныя сігналы павінны максімальна ісці на ўнутраны пласт. Звярніце ўвагу на характэрнае ўзгадненне імпедансу і бесперапыннасць апорнага пласта, каб паменшыць адлюстраванне. Хуткасць нарастання сігналу, які прасоўваецца прыладай, павінна быць як мага меншай, каб паменшыць вышыню. Частотныя складнікі, выбіраючы развязвае/абходны кандэнсатар, звяртайце ўвагу на тое, ці адпавядае яго частотная характарыстыка патрабаванням па зніжэнні шуму на сілавым плоскасці. Акрамя таго, звярніце ўвагу на зваротны шлях высокачашчыннага сігнальнага току, каб зрабіць плошчу завесы як мага меншай (гэта значыць супраціў шлейфа як мага меншы), каб паменшыць выпраменьванне. Зямлю таксама можна падзяліць, каб кантраляваць дыяпазон высокачашчыннага шуму. Нарэшце, правільна абярыце зазямленне шасі паміж друкаванай платай і корпусам.

4. Як выбраць друкаваную плату?

Пры выбары друкаванай платы павінен быць захаваны баланс паміж патрабаваннямі да дызайну і масавым вытворчасцю і коштам. Канструктыўныя патрабаванні ўключаюць як электрычныя, так і механічныя часткі. Звычайна гэтая матэрыяльная праблема з’яўляецца больш важнай пры распрацоўцы вельмі хуткасных друкаваных поплаткаў (частота больш за Ггц). Напрыклад, звычайна выкарыстоўваецца матэрыял FR-4, дыэлектрычныя страты на частаце некалькі Ггц будуць аказваць вялікі ўплыў на аслабленне сігналу і могуць не падыходзіць. Што тычыцца электрычнасці, звярніце ўвагу на тое, ці падыходзяць дыэлектрычная пранікальнасць і дыэлектрычныя страты для праектнай частаты.

5. Як максімальна задаволіць патрабаванні ЭМС, не выклікаючы занадта вялікага ціску на выдаткі?

Павышэнне кошту друкаванай платы з-за ЭМС звычайна звязана з павелічэннем колькасці слаёў зазямлення для ўзмацнення экраніруючага эфекту і даданнем ферытавых шарыкаў, дроселяў і іншых высокачашчынных прылад для падаўлення гармонік. Акрамя таго, звычайна неабходна супаставіць экраніруючую канструкцыю на іншых установах, каб уся сістэма адпавядала патрабаванням ЭМС. Ніжэй прыведзены толькі некаторыя метады праектавання друкаванай платы для памяншэння эфекту электрамагнітнага выпраменьвання, які ствараецца схемай.

Паспрабуйце выбраць прыладу з больш павольнай хуткасцю нарастання сігналу, каб паменшыць высокачашчынныя складнікі, генераваныя сігналам.

Звярніце ўвагу на размяшчэнне высокачашчынных кампанентаў, не занадта блізка да вонкавага раздыма.

Звярніце ўвагу на адпаведнасць імпедансу высокахуткасных сігналаў, пласта праводкі і яго зваротнага току, каб паменшыць высокачашчыннае адлюстраванне і выпраменьванне.

Размясціце дастатковую колькасць і адпаведныя развязныя кандэнсатары на штыфтах блока харчавання кожнай прылады, каб палегчыць шум на плоскасці харчавання і зазямлення. Звярніце асаблівую ўвагу на тое, ці адпавядаюць АЧХ і тэмпературныя характарыстыкі кандэнсатара канструктыўным патрабаванням.

Зазямленне каля вонкавага раздыма можа быць належным чынам аддзелена ад зямлі, а зазямленне раздыма можа быць падлучана да зазямлення шасі побач.

Сляды наземнай аховы/шунта могуць быць адпаведным чынам выкарыстаны побач з некаторымі адмысловымі высакахуткаснымі сігналамі. Але звярніце ўвагу на ўплыў ахоўных/шунтавых трас на характэрны імпеданс трасы.

Слой магутнасці сціскаецца на 20H ад пласта зямлі, а H – гэта адлегласць паміж слоем харчавання і зямным слоем.

6. На якія аспекты варта звярнуць увагу пры праектаванні, маршрутызацыі і размяшчэнні высокачашчынных друкаваных плат вышэй 2G?

Высокачашчынныя друкаваныя платы вышэй за 2G належаць да распрацоўкі радыёчастотных схем і не ўваходзяць у сферу абмеркавання высакахуткасных лічбавых схем. Размяшчэнне і маршрутызацыя радыёчастотнага контуру варта разглядаць разам са схемай, таму што размяшчэнне і маршрутызацыя будуць выклікаць эфекты размеркавання. Больш за тое, некаторыя пасіўныя прылады ў канструкцыі радыёчастотных схем рэалізуюцца з дапамогай параметраваных вызначэнняў і меднай фальгі спецыяльнай формы. Такім чынам, інструменты EDA неабходныя для забеспячэння параметраваных прылад і рэдагавання меднай фальгі спецыяльнай формы. Настольная станцыя Mentor’s boardstation мае спецыяльны модуль RF дызайну, які можа адпавядаць гэтым патрабаванням. Больш за тое, агульны дызайн ВЧ патрабуе спецыялізаваных інструментаў аналізу ВЧ ланцугоў. Найбольш вядомым у галіны з’яўляецца eesoft ад agilent, які мае добры інтэрфейс з інструментамі Mentor.

7. Ці паўплывае даданне тэставых кропак на якасць высакахуткасных сігналаў?

Ці паўплывае гэта на якасць сігналу, залежыць ад спосабу дадання тэставых кропак і ад таго, наколькі хуткі сігнал. У прынцыпе, дадатковыя тэставыя кропкі (не выкарыстоўвайце існуючы штыфт або DIP у якасці тэставых кропак) можна дадаць да лініі або выцягнуць кароткую лінію з лініі. Першае эквівалентна дадаванню невялікага кандэнсатара ў лінію, другое – дадатковая галіна. Абедзве гэтыя ўмовы будуць уплываць на высакахуткасны сігнал больш ці менш, і ступень эфекту звязана з частатой хуткасці сігналу і хуткасцю фронту сігналу. Велічыню ўздзеяння можна даведацца з дапамогай мадэлявання. У прынцыпе, чым менш тэставая кропка, тым лепш (вядома, яна павінна адпавядаць патрабаванням тэставага інструмента), чым карацей галіна, тым лепш.