В дизайна на PCB борда, с бързото увеличаване на честотата, ще има много смущения, които са различни от тези на нискочестотната печатна платка. Освен това, с увеличаването на честотата и противоречието между миниатюризацията и ниската цена на печатната платка, тези смущения ще стават все по -сложни.

В действителното изследване можем да заключим, че има основно четири аспекта на смущенията, включително шум от захранването, смущения в преносната линия, свързване и електромагнитни смущения (EMI). Чрез анализиране на различни проблеми с смущенията на високочестотни печатни платки и комбиниране с практиката в работата се предлагат ефективни решения.

Първо, шум от захранването

Във високочестотната верига шумът от захранването има очевидно влияние върху високочестотния сигнал. Therefore, the first requirement of the power supply is low noise. Чистите подове са също толкова важни, колкото и чистото електричество. Защо? Характеристиките на мощността са показани на фигура 1. Очевидно е, че захранването има определен импеданс и импедансът се разпределя по цялото захранване, следователно шумът ще бъде добавен към захранването.

Then we should minimize the impedance of the power supply, so it is best to have a dedicated power supply layer and grounding layer. При проектирането на hf верига е много по -добре да се проектира захранването като слой, отколкото като шина в повечето случаи, така че контурът винаги да може да следва пътя на минималния импеданс.

In addition, the power board must provide a signal loop for all generated and received signals on the PCB. This minimizes the signal loop and thus reduces noise, which is often overlooked by low-frequency circuit designers.

При високочестотния дизайн на печатни платки се появяват решения за смущения

Фигура 1: Характеристики на мощността

Има няколко начина за премахване на шума от захранването в дизайна на печатни платки:

1. Note the through hole on the board: the through hole requires etched openings on the power supply layer to leave space for the through hole to pass through. Ако отворът на захранващия слой е твърде голям, той е длъжен да повлияе на сигналния контур, сигналът е принуден да заобиколи, зоната на контура се увеличава и шумът се увеличава. At the same time, if several signal lines are clustered near the opening and share the same loop, the common impedance will cause crosstalk. Вижте Фигура 2.

При високочестотния дизайн на печатни платки се появяват решения за смущения

Фигура 2: Общ път на контура на байпасен сигнал

2. The connection line needs enough ground: each signal needs to have its own proprietary signal loop, and the loop area of the signal and loop is as small as possible, that is to say, the signal and loop should be parallel.

3. Аналогово и цифрово захранване за разделяне: високочестотните устройства обикновено са много чувствителни към цифров шум, така че двете трябва да бъдат разделени, свързани заедно на входа на захранването, ако сигналът през аналоговата и цифровата част на думи, могат да бъдат поставени в сигнала през цикъл, за да се намали площта на цикъла. Цифрово-аналоговият диапазон, използван за сигналния контур, е показан на фигура 3.

При високочестотния дизайн на печатни платки се появяват решения за смущения

Figure 3: Digital – analog span for signal loop

4. Avoid overlapping of separate power supplies between layers: otherwise circuit noise can easily pass through parasitic capacitive coupling.

5. Isolate sensitive components: such as PLL.

6. Place the power cable: To reduce the signal loop, place the power cable on the edge of the signal line to reduce the noise, as shown in Figure 4.

При високочестотния дизайн на печатни платки се появяват решения за смущения

Фигура 4: Поставете захранващия кабел до сигналната линия

Two, transmission line

В печатни платки има само две възможни преносни линии:

Най -големият проблем на лентовата линия и микровълновата линия е отражението. Отразяването ще причини много проблеми. Например, сигналът за натоварване ще бъде суперпозицията на оригиналния сигнал и ехо сигнала, което ще увеличи трудността на анализа на сигнала. Отражението причинява загуба на връщане (загуба на връщане), което влияе на сигнала толкова зле, колкото и допълнителните смущения:

1. Сигналът, отражен обратно към източника на сигнал, ще увеличи шума на системата, което ще затрудни приемника да различава шума от сигнала;

2. Any reflected signal will basically degrade the signal quality and change the shape of the input signal. Generally speaking, the solution is mainly impedance matching (for example, the impedance of the interconnection should very match the impedance of the system), but sometimes the calculation of impedance is more troublesome, you can refer to some transmission line impedance calculation software. The methods of eliminating transmission line interference in PCB design are as follows:

а) Избягвайте прекъсванията на импеданса на преносните линии. Точката на прекъснат импеданс е точката на мутация на преносна линия, като прав ъгъл, през дупка и т.н., трябва да се избягва, доколкото е възможно. Методи: За да се избегнат прави ъгли на линията, доколкото е възможно да се отиде под ъгъл 45 ° или дъга, голям ъгъл също може да бъде; Използвайте възможно най -малко проходни отвори, тъй като всеки проходен отвор представлява прекъсване на импеданса, както е показано на фиг. 5; Signals from the outer layer avoid passing through the inner layer and vice versa.

При високочестотния дизайн на печатни платки се появяват решения за смущения

Figure 5: Method for eliminating transmission line interference

(b) Do not use stake lines. Защото всяка купчина е източник на шум. Ако купчината е къса, тя може да бъде свързана в края на преносната линия; Ако купчината е дълга, тя ще вземе главната преносна линия като източник и ще произведе голямо отражение, което ще усложни проблема. Препоръчително е да не го използвате.

Трето, свързването

1. Common impedance coupling: it is a common coupling channel, that is, the interference source and the interfered device often share some conductors (such as loop power supply, bus, and common grounding), as shown in Figure 6.

При високочестотния дизайн на печатни платки се появяват решения за смущения

Фигура 6: Общ импедансен съединител

In this channel, the drop back of the Ic causes a common-mode voltage in the series current loop, affecting the receiver.

2. The field common-mode coupling will cause the radiation source to cause common-mode voltages in the loop formed by the interfered circuit and on the common reference surface.

If the magnetic field is dominant, the value of the common-mode voltage generated in the series ground circuit is Vcm=-(△B/△t)* area (where △B= change in magnetic induction intensity). If it is an electromagnetic field, when its electric field value is known, its induced voltage: Vcm=(L* H *F*E)/48, the formula is suitable for L(m)=150MHz, beyond this limit, the calculation of the maximum induced voltage can be simplified as: Vcm=2* H *E.

3. Differential mode field coupling: refers to the direct radiation by wire pair or circuit board on the lead and its loop induction received. If you get as close to the two wires as possible. Тази връзка е значително намалена, така че двата проводника могат да бъдат усукани заедно, за да се намалят смущенията.

4. Inter-line coupling (crosstalk) can cause unwanted coupling between any line or parallel circuit, which will greatly damage the performance of the system. Its type can be divided into capacitive crosstalk and perceptual crosstalk.

The former is because the parasitic capacitance between the lines makes the noise on the noise source coupled to the noise receiving line through current injection. The latter can be thought of as the coupling of signals between the primary stages of an unwanted parasitic transformer. Размерът на индуктивните кръстосани връзки зависи от близостта на двата контура, размера на зоната на контура и импеданса на засегнатия товар.

5. Свързване на захранващ кабел: Захранващите или постояннотоковите захранващи кабели се смущават от електромагнитни смущения

Прехвърляне на други устройства.

There are several ways to eliminate crosstalk in PCB design:

1. И двата вида кръстосани връзки се увеличават с увеличаването на импеданса на натоварване, така че сигналните линии, чувствителни към смущения, причинени от кръстосани помехи, трябва да бъдат правилно прекратени.

2. Увеличете максимално разстоянието между сигналните линии, за да намалите ефективно капацитивните кръстосани смущения. Управление на земята, разстояние между окабеляването (като активни сигнални линии и заземителни линии за изолация, особено в състояние на скок между сигналната линия и земята към интервал) и намаляване на индуктивността на проводника.

3. Capacitive crosstalk can also be effectively reduced by inserting a ground wire between adjacent signal lines, which must be connected to the formation every quarter of a wavelength.

4. За разумно кръстосване, зоната на контура трябва да бъде сведена до минимум, а ако е позволено, цикълът трябва да бъде елиминиран.

5. Avoid signal sharing loops.

6. Обърнете внимание на целостта на сигнала: дизайнерът трябва да внедри краищата в процеса на заваряване, за да реши целостта на сигнала. Дизайнерите, използващи този подход, могат да се съсредоточат върху дължината на микролентата на екраниращото медно фолио, за да постигнат добро представяне на целостта на сигнала. For systems with dense connectors in the communication structure, the designer can use a PCB as the terminal.

Four, electromagnetic interference

As the speed increases, EMI becomes more and more serious and presents in many aspects (such as electromagnetic interference at interconnects). High-speed devices are particularly sensitive to this and will receive high-speed spurious signals, while low-speed devices will ignore such spurious signals.

Има няколко начина за премахване на електромагнитни смущения в дизайна на печатни платки:

1. Намаляване на контурите: Всеки контур е еквивалентен на антена, така че трябва да сведем до минимум броя на контурите, площта на контурите и антенния ефект на контурите. Make sure the signal has only one loop path at any two points, avoid artificial loops and use the power layer whenever possible.

2. Filtering: Filtering can be used to reduce EMI on both the power line and the signal line. There are three methods: decoupling capacitor, EMI filter and magnetic element. EMI filter is shown in Figure 7.

При високочестотния дизайн на печатни платки се появяват решения за смущения

Фигура 7: Видове филтри

3. The shielding. В резултат на продължителността на въпроса плюс много дискусионни статии, които вече не съдържат конкретно въведение.

4. Reduce the speed of high-frequency devices.

5. Увеличете диелектричната константа на печатната платка, което може да предотврати излъчването на високочестотни части, като например преносна линия в близост до платката; Increase the thickness of PCB board, minimize the thickness of microstrip line, can prevent electromagnetic line spillover, can also prevent radiation.

At this point, we can conclude that in hf PCB design, we should follow the following principles:

1. Unification and stability of power supply and ground.

2. Carefully considered wiring and proper terminations can eliminate reflections.

3. Внимателно обмисленото окабеляване и правилните завършвания могат да намалят капацитивните и индуктивните кръстосани смущения.

4. Потискането на шума е необходимо, за да отговори на изискванията за ЕМС.