В момента високочестотни и високоскоростна печатна платка дизайнът се превърна в масово и всеки инженер по оформление на печатни платки трябва да е опитен. След това Banermei ще сподели с вас част от дизайнерския опит на хардуерни експерти във високочестотни и високоскоростни печатни платки и се надявам, че ще бъде полезен на всички.

1. Как да избегнем високочестотните смущения?

Основната идея за избягване на високочестотни смущения е да се сведе до минимум смущенията на електромагнитното поле на високочестотните сигнали, което е така нареченото кръстосано смущение (Crosstalk). Можете да увеличите разстоянието между високоскоростния сигнал и аналоговия сигнал или да добавите следи за защита/шунт до аналоговия сигнал. Обърнете внимание и на шумовите смущения от цифровата към аналоговата маса.

2. Как да вземем предвид съвпадението на импеданса при проектирането на схеми за проектиране на високоскоростни печатни платки?

При проектирането на високоскоростни PCB вериги, съвпадението на импеданса е един от елементите на дизайна. Стойността на импеданса има абсолютна връзка с метода на окабеляване, като ходене по повърхностния слой (микролента) или вътрешния слой (лентова/двойна лентова линия), разстояние от референтния слой (силов слой или заземен слой), ширина на окабеляването, материал на печатни платки и т.н. И двете ще повлияят на стойността на характерния импеданс на следата. Това означава, че стойността на импеданса може да се определи само след окабеляване. Обикновено софтуерът за симулация не може да вземе предвид някои условия на окабеляване с прекъснат импеданс поради ограничението на модела на веригата или използвания математически алгоритъм. Понастоящем само някои терминатори (терминация), като последователно съпротивление, могат да бъдат запазени на схематичната диаграма. Облекчаване на ефекта от прекъсване в следовия импеданс. Истинското решение на проблема е да се опитате да избегнете прекъсвания на импеданса при окабеляване.

3. При проектирането на високоскоростни печатни платки кои аспекти трябва да вземе предвид проектантът на правилата за ЕМС и ЕМИ?

Като цяло, дизайнът на EMI/EMC трябва да отчита едновременно излъчените и кондуктивните аспекти. Първият принадлежи към частта с по-висока честота (<30MHz), а втората е част с по-ниска честота (<30MHz). Така че не можете просто да обърнете внимание на високата честота и да пренебрегнете нискочестотната част. Добрият дизайн на EMI/EMC трябва да вземе предвид местоположението на устройството, разположението на стека на печатни платки, важен метод на свързване, избор на устройство и т.н. в началото на оформлението. Ако няма по-добро споразумение предварително, то ще бъде решено след това. Това ще направи два пъти по-голям резултат с половината усилия и ще увеличи разходите. Например, местоположението на генератора на часовник не трябва да е близо до външния конектор. Високоскоростните сигнали трябва да отиват във вътрешния слой колкото е възможно повече. Обърнете внимание на съвпадението на характеристиките на импеданса и непрекъснатостта на референтния слой, за да намалите отраженията. Скоростта на накланяне на сигнала, избутван от устройството, трябва да бъде възможно най-малка, за да се намали височината. Честотните компоненти, когато избирате кондензатор за разделяне/байпас, обърнете внимание дали неговата честотна характеристика отговаря на изискванията за намаляване на шума в захранващия самолет. Освен това обърнете внимание на обратния път на високочестотния сигнален ток, за да направите зоната на контура възможно най-малка (тоест импедансът на контура е възможно най-малък), за да намалите радиацията. Земята също може да бъде разделена, за да контролира обхвата на високочестотния шум. И накрая, изберете правилно заземяването на шасито между печатната платка и корпуса.

4. Как да изберем печатна платка?

Изборът на печатна платка трябва да постигне баланс между отговаряне на изискванията за проектиране и масово производство и цена. Изискванията за проектиране включват както електрически, така и механични части. Обикновено този материален проблем е по-важен при проектирането на много високоскоростни печатни платки (честота по-голяма от GHz). Например, често използвания материал FR-4, диелектричните загуби при честота от няколко GHz ще имат голямо влияние върху затихването на сигнала и може да не са подходящи. Що се отнася до електричеството, обърнете внимание дали диелектричната константа и диелектричните загуби са подходящи за проектираната честота.

5. Как да отговорим на изискванията за ЕМС, доколкото е възможно, без да причиняваме прекалено голям натиск върху разходите?

Повишената цена на печатната платка поради ЕМС обикновено се дължи на увеличаването на броя на заземените слоеве за подобряване на екраниращия ефект и добавянето на феритни перли, дросел и други устройства за потискане на високочестотни хармоници. Освен това обикновено е необходимо да се съпостави екраниращата структура на други институции, за да може цялата система да отговаря на изискванията за ЕМС. Следното предоставя само няколко техники за проектиране на печатни платки за намаляване на ефекта на електромагнитното излъчване, генериран от веригата.

Опитайте се да изберете устройство с по-бавна скорост на нарастване на сигнала, за да намалите високочестотните компоненти, генерирани от сигнала.

Обърнете внимание на поставянето на високочестотни компоненти, не твърде близо до външния конектор.

Обърнете внимание на съвпадението на импеданса на високоскоростните сигнали, слоя на окабеляването и неговия обратен ток, за да намалите високочестотното отражение и излъчване.

Поставете достатъчно и подходящи разделителни кондензатори на захранващите щифтове на всяко устройство, за да облекчите шума в захранващата равнина и заземяващата равнина. Обърнете специално внимание на това дали честотната характеристика и температурните характеристики на кондензатора отговарят на проектните изисквания.

Земята в близост до външния конектор може да бъде правилно отделена от земята, а земята на конектора може да бъде свързана към земята на шасито наблизо.

Следи за защита на земята/шунтове могат да се използват по подходящ начин в допълнение към някои специални високоскоростни сигнали. Но обърнете внимание на влиянието на следите за защита/шунт върху характерния импеданс на следата.

Силовият слой се свива на 20H от земния слой, а H е разстоянието между захранващия слой и земния слой.

6. На какви аспекти трябва да се обърне внимание при проектиране, маршрутизиране и разположение на високочестотна печатна платка над 2G?

Високочестотните печатни платки над 2G принадлежат към дизайна на радиочестотни вериги и не са в обхвата на обсъждане на дизайна на високоскоростни цифрови схеми. Оформлението и маршрутизирането на радиочестотната верига трябва да се разгледа заедно със схемата, тъй като оформлението и маршрутизирането ще предизвикат ефекти на разпределение. Освен това някои пасивни устройства при проектирането на радиочестотни вериги се реализират чрез параметризирани дефиниции и специално оформени медни фолиа. Следователно, инструментите на EDA са необходими за осигуряване на параметризирани устройства и редактиране на медни фолиа със специална форма. Boardstationът на Mentor има специален RF модул за проектиране, който може да отговори на тези изисквания. Освен това общият RF дизайн изисква специализирани инструменти за анализ на RF вериги. Най-известният в индустрията е eesoft на agilent, който има добър интерфейс с инструментите на Mentor.

7. Ще повлияе ли добавянето на тест точки върху качеството на високоскоростните сигнали?

Дали ще повлияе на качеството на сигнала зависи от метода на добавяне на тест точки и колко бърз е сигналът. По принцип, допълнителни тестови точки (не използвайте съществуващия междинен или DIP щифт като тестови точки) могат да бъдат добавени към линията или да се изтегли къса линия от линията. Първият е еквивалентен на добавяне на малък кондензатор към линията, вторият е допълнителен клон. И двете от тези условия ще повлияят повече или по-малко на високоскоростния сигнал, а степента на ефекта е свързана с честотната скорост на сигнала и честотата на фронта на сигнала. Големината на въздействието може да бъде известна чрез симулация. По принцип, колкото по-малка е точката на изпитване, толкова по-добре (разбира се, тя трябва да отговаря на изискванията на тестовия инструмент), колкото по-къс е клонът, толкова по-добре.