U dizajnu PCB ploča, s naglim povećanjem frekvencije, bit će mnogo smetnji koje se razlikuju od onih na niskofrekventnim PCB pločama. Štoviše, s povećanjem frekvencije i kontradikcijom između minijaturizacije i niske cijene PCB ploče, ove smetnje postat će sve kompliciranije.

U stvarnom istraživanju možemo zaključiti da postoje uglavnom četiri aspekta smetnji, uključujući šum napajanja, smetnje u dalekovodu, sprezanje i elektromagnetske smetnje (EMI). Analizom različitih problema smetnji visokofrekventnih PCB-a i kombiniranjem s praksom u radu, dolaze se do učinkovitih rješenja.

Prvo, buka napajanja

U visokofrekventnom krugu šum napajanja ima očigledan utjecaj na visokofrekventni signal. Stoga je prvi zahtjev napajanja niska buka. Čisti podovi su jednako važni kao i čista električna energija. Zašto? Karakteristike snage prikazane su na slici 1. Očigledno, napajanje ima određenu impedanciju, a impedancija je raspoređena po cijelom napajanju, pa će se napajanju dodati i buka.

Tada bismo trebali minimizirati impedanciju napajanja, pa je najbolje imati namjenski sloj napajanja i sloj uzemljenja. U dizajnu visokofrekvencijskog kruga, mnogo je bolje dizajnirati napajanje kao sloj nego kao sabirnicu u većini slučajeva, tako da petlja uvijek može pratiti put minimalne impedanse.

Osim toga, ploča za napajanje mora osigurati signalnu petlju za sve generirane i primljene signale na PCB -u. Ovo minimizira signalnu petlju i na taj način smanjuje šum, što dizajneri niskofrekventnih kola često zanemaruju.

Dizajn PCB-a visoke frekvencije javlja se smetnjama

Slika 1: Karakteristike snage

Postoji nekoliko načina za uklanjanje šuma napajanja u dizajnu PCB -a:

1. Zabilježite prolaznu rupu na ploči: prolazna rupa zahtijeva urezane otvore na sloju napajanja kako bi se ostavio prostor za prolaz kroz rupu. Ako je otvor sloja napajanja prevelik, mora utjecati na signalnu petlju, signal je prisiljen zaobići, područje petlje se povećava, a šum se povećava. U isto vrijeme, ako je nekoliko signalnih linija grupirano u blizini otvora i dijele istu petlju, zajednička impedancija uzrokovat će preslušavanje. Vidi sliku 2.

Dizajn PCB-a visoke frekvencije javlja se smetnjama

Slika 2: Zajednička putanja petlje zaobilaznog signala

2. Priključnoj liniji je potrebno dovoljno uzemljenja: svaki signal mora imati vlastitu vlasničku signalnu petlju, a područje petlje signala i petlje je što je moguće manje, odnosno signal i petlja trebaju biti paralelni.

3. Analogno i digitalno napajanje za odvajanje: visokofrekventni uređaji općenito su vrlo osjetljivi na digitalnu buku, pa ih treba odvojiti, povezati zajedno na ulazu u izvor napajanja, ako signal preko analognog i digitalnog dijela riječi, mogu se postaviti u signal preko petlje kako bi se smanjilo područje petlje. Digitalno-analogni raspon koji se koristi za signalnu petlju prikazan je na slici 3.

Dizajn PCB-a visoke frekvencije javlja se smetnjama

Slika 3: Digitalno – analogni raspon za signalnu petlju

4. Izbjegavajte preklapanje zasebnih izvora napajanja između slojeva: u protivnom šum kruga može lako proći kroz parazitsku kapacitivnu spregu.

5. Izolirajte osjetljive komponente: kao što je PLL.

6. Postavite kabel za napajanje: Da biste smanjili signalnu petlju, postavite kabel za napajanje na ivicu signalne linije kako biste smanjili šum, kao što je prikazano na slici 4.

Dizajn PCB-a visoke frekvencije javlja se smetnjama

Slika 4: Kabel za napajanje postavite pored signalne linije

Drugo, dalekovod

U PCB -u postoje samo dva moguća dalekovoda:

Najveći problem linije vrpce i mikrovalne linije je refleksija. Refleksija će uzrokovati mnoge probleme. Na primjer, signal opterećenja bit će superpozicija originalnog signala i eho signala, što će povećati poteškoće u analizi signala. Refleksija uzrokuje povratni gubitak (povratni gubitak), koji utječe na signal jednako kao i aditivne smetnje u buci:

1. Signal koji se reflektira natrag do izvora signala povećat će šum sistema, otežavajući prijemniku razlikovanje šuma od signala;

2. Svaki reflektirani signal će u osnovi pogoršati kvalitetu signala i promijeniti oblik ulaznog signala. Općenito govoreći, rješenje je uglavnom podudaranje impedanse (na primjer, impedancija interkonekcije bi trebala vrlo odgovarati impedanciji sustava), ali ponekad je izračun impedancije problematičniji, možete se obratiti nekom softveru za proračun impedanse prijenosne linije. Metode uklanjanja smetnji dalekovoda u dizajnu PCB -a su sljedeće:

(a) Izbjegavajte prekid impedancije dalekovoda. Točku diskontinuirane impedancije je tačka mutacije dalekovoda, poput pravog ugla, kroz rupu itd., Koju treba izbjegavati što je više moguće. Metode: Da biste izbjegli ravne uglove linije, što je moguće dalje do kuta ili luka od 45 °, veliki kut također može biti; Upotrijebite što je moguće manje prolaznih otvora, jer je svaki prolazni otvor diskontinuitet impedanse, kao što je prikazano na Sl. 5; Signali iz vanjskog sloja izbjegavaju prolaz kroz unutrašnji sloj i obrnuto.

Dizajn PCB-a visoke frekvencije javlja se smetnjama

Slika 5: Metoda za uklanjanje smetnji u dalekovodu

(b) Ne koristite linije uloga. Jer svaka linija gomile izvor je buke. Ako je vod za hrpu kratak, može se spojiti na kraju dalekovoda; Ako je linija gomile dugačka, ona će uzeti glavni dalekovod kao izvor i proizvesti veliku refleksiju, što će zakomplicirati problem. Preporučuje se da ga ne koristite.

Treće, spojnica

1. Spajanje zajedničke impedanse: to je zajednički spojni kanal, odnosno izvor smetnji i smetnji često dijele neke vodiče (poput napajanja petlje, sabirnice i zajedničkog uzemljenja), kao što je prikazano na slici 6.

Dizajn PCB-a visoke frekvencije javlja se smetnjama

Slika 6: Spojnica zajedničke impedanse

U ovom kanalu, pad Ic uzrokuje zajednički mod napona u strujnoj petlji serije, što utječe na prijemnik.

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.

Ako je magnetsko polje dominantno, vrijednost napona u zajedničkom modu generiranog u krugu serijskog uzemljenja je Vcm =-(△ B/△ t)* područje (gdje je △ B = promjena intenziteta magnetske indukcije). Ako se radi o elektromagnetskom polju, kada je poznata njegova vrijednost električnog polja, njegov inducirani napon: Vcm = (L*H*F*E)/48, formula je prikladna za L (m) = 150MHz, izvan ove granice, proračun maksimalnog induciranog napona može se pojednostaviti kao: Vcm = 2*H*E.

3. Spoj polja u diferencijalnom načinu rada: odnosi se na direktno zračenje parom žica ili pločom na elektrodi i primljenom indukcijom njegove petlje. Ako se približite dvjema žicama što je više moguće. Ova spojka je znatno smanjena, pa se dvije žice mogu uviti zajedno kako bi se smanjile smetnje.

4. Inter-line coupling (crosstalk) can cause unwanted coupling between any line or parallel circuit, which will greatly damage the performance of the system. Njegov tip se može podijeliti na kapacitivne preslušavanja i perceptivne preslušavanja.

Prvi je zato što parazitski kapacitet između vodova stvara buku na izvoru buke spojenu s linijom za primanje buke kroz ubrizgavanje struje. Ovo posljednje se može smatrati spregom signala između primarnih stupnjeva neželjenog parazitskog transformatora. Veličina induktivnog preslušavanja ovisi o blizini dvije petlje, veličini područja petlje i impedanciji opterećenja.

5. Spoj kabla za napajanje: Naizmenične ili jednosmerne kablove za napajanje ometaju elektromagnetne smetnje

Prenos na druge uređaje.

Postoji nekoliko načina za uklanjanje preslušavanja u dizajnu PCB -a:

1. Obje vrste preslušavanja rastu s povećanjem impedanse opterećenja, tako da signalne linije osjetljive na smetnje uzrokovane preslušavanjem trebaju biti pravilno prekinute.

2. Povećajte udaljenost između signalnih vodova za efikasno smanjenje kapacitivnih preslušavanja. Upravljanje uzemljenjem, razmak između ožičenja (kao što su aktivni signalni vodovi i vodovi uzemljenja za izolaciju, posebno u stanju skoka između signalnog voda i uzemljenja prema intervalu) i smanjenje induktivnosti olova.

3. Kapacitivni preslušavanje se također može efikasno smanjiti umetanjem žice za uzemljenje između susjednih signalnih vodova, koja mora biti povezana s formacijom svake četvrtine valne duljine.

4. Radi razumnog preslušavanja, područje petlje treba minimizirati, a ako je dozvoljeno, petlju treba ukloniti.

5. Izbjegavajte petlje za dijeljenje signala.

6. Obratite pažnju na integritet signala: projektant bi trebao implementirati krajeve u proces zavarivanja kako bi riješio integritet signala. Dizajneri koji koriste ovaj pristup mogu se usredotočiti na dužinu mikrotrake zaštitne bakrene folije kako bi postigli dobre performanse integriteta signala. Za sustave s gustim konektorima u komunikacijskoj strukturi, dizajner može koristiti PCB kao terminal.

Četiri, elektromagnetske smetnje

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.

Postoji nekoliko načina za uklanjanje elektromagnetskih smetnji u dizajnu PCB -a:

1. Smanjite petlje: Svaka petlja je ekvivalentna anteni, pa moramo minimizirati broj petlji, površinu petlji i antenski učinak petlji. Make sure the signal has only one loop path at any two points, avoid artificial loops and use the power layer whenever possible.

2. Filtriranje: Filtriranje se može koristiti za smanjenje EMI i na električnom i na signalnom vodu. Postoje tri metode: odvajanje kondenzatora, EMI filter i magnetski element. EMI filter prikazan je na slici 7.

Dizajn PCB-a visoke frekvencije javlja se smetnjama

Slika 7: Vrste filtera

3. Zaštita. Kao rezultat duljine izdanja plus mnogo diskusija o zaštićenim člancima, nema više konkretnog uvoda.

4. Smanjite brzinu visokofrekventnih uređaja.

5. Povećajte dielektričnu konstantu PCB ploče, što može spriječiti da visokofrekventni dijelovi, poput dalekovoda u blizini ploče, zrače prema van; Povećajte debljinu PCB ploče, minimizirajte debljinu mikrotrakaste linije, možete spriječiti prelijevanje elektromagnetskih linija, također možete spriječiti zračenje.

Na ovom mjestu možemo zaključiti da bismo u dizajnu hf PCB -a trebali slijediti sljedeće principe:

1. Unifikacija i stabilnost napajanja i uzemljenja.

2. Pažljivo razmotreno ožičenje i odgovarajući završeci mogu ukloniti refleksije.

3. Pažljivo razmotreno ožičenje i odgovarajući završeci mogu smanjiti kapacitivne i induktivne preslušavanja.

4. Suzbijanje buke je potrebno kako bi se ispunili EMC zahtjevi.