Dizajn visokofrekventni PCB je komplikovan proces i mnogi faktori mogu direktno uticati na rad visokofrekventnog kola. Dizajn visokofrekventnih kola i ožičenje vrlo su važni za cijeli dizajn. Sljedećih deset savjeta za dizajn PCB-a visokofrekventnih kola se posebno preporučuju:

1. Višeslojno ožičenje na ploči

Visokofrekventna kola imaju tendenciju da imaju visoku integraciju i veliku gustinu ožičenja. Upotreba višeslojnih ploča nije neophodna samo za ožičenje, već i efikasno sredstvo za smanjenje smetnji. U fazi PCB Layouta, razuman odabir veličine štampane ploče sa određenim brojem slojeva može u potpunosti iskoristiti srednji sloj za postavljanje štita, bolje realizovati najbliže uzemljenje i efikasno smanjiti parazitsku induktivnost i skratiti signal dužina prenosa, uz zadržavanje velike. Sve ove metode su korisne za pouzdanost visokofrekventnih kola, kao što je smanjenje amplitude unakrsnih smetnji signala. Neki podaci pokazuju da kada se koristi isti materijal, buka četveroslojne ploče je 20dB niža od buke dvostrane ploče. Međutim, postoji i problem. Što je veći broj poluslojeva PCB-a, to je složeniji proces proizvodnje i veći je jedinični trošak. Ovo zahteva od nas da izaberemo PCB ploče sa odgovarajućim brojem slojeva kada izvodimo PCB raspored. Razumno planiranje rasporeda komponenti i korištenje ispravnih pravila ožičenja za završetak dizajna.

2. Što se manje provodnik savija između pinova elektronskih uređaja velike brzine, to bolje

Vodeća žica ožičenja visokofrekventnog kola najbolje je usvojiti punu ravnu liniju, koju treba okrenuti. Može se okrenuti izlomljenom linijom za 45 stepeni ili kružnim lukom. Ovaj zahtjev se koristi samo za poboljšanje čvrstoće pričvršćivanja bakarne folije u niskofrekventnim krugovima, dok je u visokofrekventnim krugovima ovaj zahtjev zadovoljen. Jedan zahtjev može smanjiti eksternu emisiju i međusobno spajanje visokofrekventnih signala.

3. Što je kraći vod između pinova visokofrekventnog kola, to bolje

Intenzitet zračenja signala je proporcionalan dužini traga signalne linije. Što je duži visokofrekventni signalni vod, lakše ga je spojiti na komponente koje su mu blizu. Stoga, za signalni sat, kristalni oscilator, DDR podaci, LVDS linije, USB linije, HDMI linije i druge visokofrekventne signalne linije moraju biti što kraće.

4. Što se manje olovni sloj naizmjenično mijenja između pinova uređaja visokofrekventnog kola, to bolje

Takozvana „što je manja međuslojna izmjena vodova, to bolje“ znači da što se manje vias (Via) koristi u procesu povezivanja komponenti, to bolje. Prema strani, jedan vias može donijeti oko 0.5pF distribuirani kapacitet, a smanjenje broja vijaova može značajno povećati brzinu i smanjiti mogućnost grešaka u podacima.

5. Obratite pažnju na „preslušavanje“ koje uvodi signalna linija u bliskoj paralelnoj ruti

Ožičenje visokofrekventnih kola treba obratiti pažnju na “preslušavanje” koje se uvodi bliskim paralelnim usmjeravanjem signalnih linija. Preslušavanje se odnosi na fenomen spajanja između signalnih linija koje nisu direktno povezane. Pošto se visokofrekventni signali prenose u obliku elektromagnetnih talasa duž dalekovoda, signalna linija će delovati kao antena, a energija elektromagnetnog polja će se emitovati oko dalekovoda. Nepoželjni šumni signali nastaju zbog međusobnog spajanja elektromagnetnih polja između signala. Zove se preslušavanje (Crosstalk). Parametri sloja PCB-a, razmak signalnih linija, električne karakteristike pogonskog i prijemnog kraja, i metoda završetka signalne linije, svi imaju određeni uticaj na preslušavanje. Stoga, kako bi se smanjilo preslušavanje visokofrekventnih signala, potrebno je učiniti što je više moguće prilikom ožičenja:

Ako prostor za ožičenje dopušta, umetanje žice za uzemljenje ili uzemljenja između dvije žice sa ozbiljnijim preslušavanjem može igrati ulogu u izolaciji i smanjenju preslušavanja. Kada postoji vremenski promjenjivo elektromagnetno polje u prostoru koji okružuje signalnu liniju, ako se paralelna distribucija ne može izbjeći, velika površina “zemlja” može se rasporediti na suprotnoj strani paralelne signalne linije kako bi se uvelike smanjile smetnje.

Pod pretpostavkom da prostor za ožičenje dozvoljava, povećajte razmak između susjednih signalnih linija, smanjite paralelnu dužinu signalnih linija i pokušajte da linija sata bude okomita na ključnu signalnu liniju umjesto paralelna. Ako je paralelno ožičenje u istom sloju gotovo neizbježno, u dva susjedna sloja, smjerovi ožičenja moraju biti okomiti jedan na drugi.

U digitalnim kolima, uobičajeni taktni signali su signali sa brzim promjenama ivica, koji imaju visoke vanjske preslušavanja. Stoga, u dizajnu, taktna linija treba biti okružena linijom uzemljenja i probušiti više rupa za uzemljenje kako bi se smanjio distribuirani kapacitet, čime bi se smanjilo preslušavanje. Za visokofrekventne signalne taktove, pokušajte da koristite niskonaponske diferencijalne taktne signale i zamotajte uzemljeni način rada, i obratite pažnju na integritet uzemljenja paketa.

Ulazni terminal koji se ne koristi ne treba da bude suspendovan, već uzemljen ili spojen na napajanje (napajanje je takođe uzemljeno u petlji visokofrekventnog signala), jer suspendovani vod može biti ekvivalentan anteni za odašiljanje, a uzemljenje može da inhibira emisija. Praksa je pokazala da korištenje ove metode za uklanjanje preslušavanja ponekad može dati trenutne rezultate.

6. Dodajte kondenzator za razdvajanje visoke frekvencije na pin napajanja bloka integriranog kola

Visokofrekventni kondenzator za razdvajanje se dodaje na pin napajanja svakog bloka integrisanog kola u blizini. Povećanje kondenzatora za razdvajanje visoke frekvencije na pinu napajanja može efikasno potisnuti smetnje visokofrekventnih harmonika na pinu napajanja.

7. Izolirajte žicu za uzemljenje visokofrekventnog digitalnog signala i žicu za uzemljenje analognog signala

Kada su analogna žica za uzemljenje, digitalna žica za uzemljenje, itd. spojeni na javnu žicu za uzemljenje, koristite visokofrekventne magnetne perle za prigušnicu za povezivanje ili direktno izolovanje i odabir odgovarajućeg mjesta za međusobno povezivanje u jednoj tački. Potencijal uzemljenja žice za uzemljenje visokofrekventnog digitalnog signala općenito je nedosljedan. Često postoji određena razlika napona između ova dva direktno. Štaviše, žica za uzemljenje visokofrekventnog digitalnog signala često sadrži vrlo bogate harmonijske komponente visokofrekventnog signala. Kada su žica za uzemljenje digitalnog signala i žica za uzemljenje analognog signala direktno povezane, harmonici visokofrekventnog signala će interferirati sa analognim signalom kroz spojnicu žice za uzemljenje. Stoga, u normalnim okolnostima, žica za uzemljenje visokofrekventnog digitalnog signala i žica za uzemljenje analognog signala treba da se izoluju, a metoda međusobnog povezivanja u jednoj tački može se koristiti na odgovarajućem mestu, ili metoda visoke- može se koristiti magnetna interkonekcija prigušnice frekvencije.

8. Izbjegavajte petlje nastale ožičenjem

Sve vrste visokofrekventnih tragova signala ne bi trebalo da formiraju petlju što je više moguće. Ako je to neizbježno, područje petlje treba biti što je moguće manje.

9. Mora osigurati dobro usklađivanje impedancije signala

U procesu prijenosa signala, kada impedansa ne odgovara, signal će se reflektirati u kanalu prijenosa, a refleksija će uzrokovati da sintetizirani signal formira prekoračenje, uzrokujući fluktuaciju signala blizu logičkog praga.

Osnovni način da se eliminiše refleksija je dobro uskladiti impedanciju signala prenosa. Budući da je veća razlika između impedanse opterećenja i karakteristične impedanse dalekovoda, to je veća refleksija, pa karakterističnu impedansu prijenosne linije signala treba učiniti jednakom impedansi opterećenja što je više moguće. U isto vrijeme, imajte na umu da prijenosni vod na PCB-u ne može imati nagle promjene ili uglove, i pokušajte održati impedanciju svake točke dalekovoda kontinuiranom, inače će doći do refleksije između različitih dijelova dalekovoda. To zahtijeva da se tokom brzog ožičenja PCB-a moraju poštovati sljedeća pravila ožičenja:

Pravila USB ožičenja. Zahtijeva diferencijalno usmjeravanje USB signala, širina linije je 10 mil, razmak između linija je 6 mil, a razmak uzemljenja i signalnih linija je 6 mil.

Pravila HDMI ožičenja. Potrebna je diferencijalna ruta HDMI signala, širina linije je 10 mil, razmak između linija je 6 mil, a razmak između svaka dva seta para HDMI diferencijalnih signala prelazi 20 mil.

LVDS pravila ožičenja. Zahtijeva diferencijalno usmjeravanje LVDS signala, širina linije je 7 mil, razmak između linija je 6 mil, svrha je kontrola diferencijalne impedancije signala HDMI na 100+-15% ohma

DDR pravila ožičenja. DDR1 tragovi zahtevaju da signali ne prolaze kroz rupe što je više moguće, signalne linije su jednake širine, a linije su podjednako raspoređene. Tragovi moraju zadovoljiti 2W princip da bi se smanjilo preslušavanje između signala. Za uređaje velike brzine DDR2 i više, takođe su potrebni visokofrekventni podaci. Linije su jednake po dužini kako bi se osiguralo podudaranje impedanse signala.

10. Garantovati integritet prenosa

Održavajte integritet prijenosa signala i spriječite “fenomen odbijanja od tla” uzrokovan cijepanjem tla.