En el disseny de Placa PCB, amb el ràpid augment de freqüència, hi haurà molta interferència que és diferent de la de la placa PCB de baixa freqüència. A més, amb l’augment de la freqüència i la contradicció entre la miniaturització i el baix cost de la placa PCB, aquestes interferències seran cada cop més complicades.

En la investigació real, podem concloure que hi ha principalment quatre aspectes de la interferència, inclosos el soroll de la font d’alimentació, la interferència de la línia de transmissió, l’acoblament i la interferència electromagnètica (EMI). Mitjançant l’anàlisi de diversos problemes d’interferència de PCB d’alta freqüència i la combinació amb la pràctica en el treball, es presenten solucions efectives.

En primer lloc, el soroll de la font d’alimentació

Al circuit d’alta freqüència, el soroll de la font d’alimentació té una influència evident sobre el senyal d’alta freqüència. Therefore, the first requirement of the power supply is low noise. Els terres nets són tan importants com l’electricitat neta. Per què? Les característiques de potència es mostren a la figura 1. Viouslybviament, la font d’alimentació té una certa impedància i la impedància es distribueix per tota la font d’alimentació, per tant, el soroll s’afegirà a la font d’alimentació.

Then we should minimize the impedance of the power supply, so it is best to have a dedicated power supply layer and grounding layer. En el disseny de circuits hf, és molt millor dissenyar la font d’alimentació com a capa que com a bus en la majoria dels casos, de manera que el bucle sempre pot seguir el camí de la impedància mínima.

A més, la placa d’alimentació ha de proporcionar un bucle de senyal per a tots els senyals generats i rebuts al PCB. Això minimitza el bucle de senyal i, per tant, redueix el soroll, que sovint és passat per alt pels dissenyadors de circuits de baixa freqüència.

El disseny de PCB d’alta freqüència produeix solucions d’interferència

Figura 1: Característiques de potència

Hi ha diverses maneres d’eliminar el soroll de potència en el disseny de PCB:

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. Si l’obertura de la capa d’alimentació és massa gran, afectarà el bucle del senyal, el senyal es forçarà a passar per alt, l’àrea del bucle augmenta i el soroll augmenta. At the same time, if several signal lines are clustered near the opening and share the same loop, the common impedance will cause crosstalk. Vegeu la figura 2.

El disseny de PCB d’alta freqüència produeix solucions d’interferència

Figura 2: Camí comú del bucle de senyal de bypass

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. Font d’alimentació analògica i digital per separar: els dispositius d’alta freqüència solen ser molt sensibles al soroll digital, de manera que els dos han d’estar separats, connectats junts a l’entrada de la font d’alimentació, si el senyal a través de les parts analògiques i digitals del paraules, es poden col·locar al senyal a través d’un bucle per reduir l’àrea del bucle. L’abast digital-analògic utilitzat per al bucle de senyal es mostra a la figura 3.

El disseny de PCB d’alta freqüència produeix solucions d’interferència

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.

El disseny de PCB d’alta freqüència produeix solucions d’interferència

Figura 4: Col·loqueu el cable d’alimentació al costat de la línia de senyal

Two, transmission line

Només hi ha dues línies de transmissió possibles en un PCB:

El problema més gran de la línia de cintes i la línia de microones és la reflexió. La reflexió causarà molts problemes. Per exemple, el senyal de càrrega serà la superposició del senyal original i el senyal d’eco, cosa que augmentarà la dificultat d’anàlisi del senyal. La reflexió provoca la pèrdua de retorn (pèrdua de retorn), que afecta tan fort el senyal com la interferència additiva de soroll:

1. El senyal reflectit de nou a la font del senyal augmentarà el soroll del sistema, cosa que farà més difícil per al receptor distingir el soroll del senyal;

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:

(a) Eviteu la discontinuïtat d’impedància de les línies de transmissió. El punt d’impedància discontínua és el punt de mutació de la línia de transmissió, com ara cantonada recta, forat passant, etc., que s’ha d’evitar en la mesura del possible. Mètodes: per evitar cantonades rectes de la línia, fins a un angle o arc de 45 °, també es pot fer un angle gran; Utilitzeu el mínim de forats passants perquè cada forat passant és una discontinuïtat d’impedància, tal com es mostra a la FIG. 5; Signals from the outer layer avoid passing through the inner layer and vice versa.

El disseny de PCB d’alta freqüència produeix solucions d’interferència

Figure 5: Method for eliminating transmission line interference

(b) Do not use stake lines. Perquè qualsevol fil conductor és una font de soroll. Si la línia de pila és curta, es pot connectar al final de la línia de transmissió; Si la línia de pila és llarga, prendrà la línia de transmissió principal com a font i produirà una gran reflexió, cosa que complicarà el problema. Es recomana no utilitzar-lo.

En tercer lloc, l’acoblament

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.

El disseny de PCB d’alta freqüència produeix solucions d’interferència

Figura 6: Acoblament d’impedància comú

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. Aquest acoblament es redueix considerablement, de manera que els dos cables es poden torçar junts per reduir les interferències.

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. La mida de la diafonía inductiva depèn de la proximitat dels dos bucles, de la mida de l’àrea del bucle i de la impedància de la càrrega afectada.

5. Acoblament del cable d’alimentació: els cables d’alimentació de corrent altern o CC estan interferits per interferències electromagnètiques

Transferència a altres dispositius.

There are several ways to eliminate crosstalk in PCB design:

1. Els dos tipus de diafonía augmenten amb l’augment de la impedància de càrrega, de manera que les línies de senyal sensibles a les interferències causades per la diafonía s’han de finalitzar correctament.

2. Maximitzeu la distància entre les línies de senyal per reduir eficaçment la diafonia capacitiva. Gestió de terra, espaiat entre cablejat (com ara línies de senyal actives i línies de terra per a aïllament, especialment en l’estat de salt entre la línia de senyal i terra a interval) i redueixen la inductància del cable.

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. Per a una diafonía sensible, s’ha de minimitzar l’àrea del bucle i, si es permet, s’ha d’eliminar el bucle.

5. Avoid signal sharing loops.

6. Presteu atenció a la integritat del senyal: el dissenyador ha d’implementar extrems en el procés de soldadura per resoldre la integritat del senyal. Els dissenyadors que utilitzen aquest enfocament poden centrar-se en la longitud de la microstrip de la làmina de coure apantalladora per obtenir un bon rendiment d’integritat del senyal. 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.

Hi ha diverses maneres d’eliminar les interferències electromagnètiques en el disseny de PCB:

1. Reduir bucles: cada bucle equival a una antena, de manera que hem de minimitzar el nombre de bucles, l’àrea de bucles i l’efecte d’antena dels bucles. 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.

El disseny de PCB d’alta freqüència produeix solucions d’interferència

Figura 7: Tipus de filtres

3. The shielding. Com a resultat de la durada del número i molts articles sobre protecció de la discussió, ja no es fa una introducció específica.

4. Reduce the speed of high-frequency devices.

5. Augmenteu la constant dielèctrica de la placa PCB, que pot evitar que les parts d’alta freqüència, com ara la línia de transmissió propera a la placa, irradien cap a l’exterior; 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. Un cablejat ben considerat i les terminacions adequades poden eliminar els reflexos.

3. Un cablejat ben considerat i les terminacions adequades poden reduir la diafonía capacitiva i inductiva.

4. Es requereix la supressió del soroll per complir els requisits EMC.