På nuværende tidspunkt er højfrekvente og højhastigheds-printkort design er blevet mainstream, og enhver PCB Layout-ingeniør bør være dygtig. Dernæst vil Banermei dele noget af designoplevelsen fra hardwareeksperter i højfrekvente og højhastigheds-PCB-kredsløb med dig, og jeg håber, det vil være nyttigt for alle.

1. Hvordan undgår man højfrekvent interferens?

Den grundlæggende idé med at undgå højfrekvent interferens er at minimere den elektromagnetiske feltinterferens fra højfrekvente signaler, som er den såkaldte crosstalk (Crosstalk). Du kan øge afstanden mellem højhastighedssignalet og det analoge signal eller tilføje jordbeskyttelses-/shuntspor ved siden af ​​det analoge signal. Vær også opmærksom på støjinterferensen fra den digitale jord til den analoge jord.

2.Hvordan overvejer man impedansmatchning, når man designer high-speed PCB design skemaer?

Ved design af højhastigheds PCB-kredsløb er impedanstilpasning et af designelementerne. Impedansværdien har et absolut forhold til ledningsmetoden, såsom at gå på overfladelaget (mikrostrip) eller indre lag (stripline/dobbelt stripline), afstand fra referencelaget (strømlag eller jordlag), ledningsbredde, PCB-materiale , osv. Begge vil påvirke kurvens karakteristiske impedansværdi. Det vil sige, at impedansværdien kun kan bestemmes efter ledningsføring. Generelt kan simuleringssoftware ikke tage højde for nogle ledningsforhold med diskontinuerlig impedans på grund af begrænsningen af ​​kredsløbsmodellen eller den anvendte matematiske algoritme. På dette tidspunkt kan kun nogle terminatorer (terminering), såsom seriemodstand, reserveres på det skematiske diagram. Afhjælp virkningen af ​​diskontinuitet i sporimpedans. Den egentlige løsning på problemet er at forsøge at undgå impedansdiskontinuiteter ved ledningsføring.

3. Hvilke aspekter skal designeren overveje EMC- og EMI-regler i højhastigheds-PCB-design?

Generelt skal EMI/EMC-design tage hensyn til både udstrålede og ledede aspekter på samme tid. Førstnævnte hører til den højere frekvensdel (<30MHz), og sidstnævnte er den lavere frekvensdel (<30MHz). Så du kan ikke bare være opmærksom på den høje frekvens og ignorere den lavfrekvente del. Et godt EMI/EMC design skal tage højde for placeringen af ​​enheden, PCB stak arrangement, vigtig tilslutningsmetode, enhedsvalg osv. i starten af ​​layoutet. Hvis der ikke er en bedre ordning på forhånd, vil det blive løst efterfølgende. Det vil gøre det dobbelte af resultatet med halvdelen af ​​indsatsen og øge omkostningerne. For eksempel bør placeringen af ​​urgeneratoren ikke være tæt på det eksterne stik. Højhastighedssignaler bør gå til det indre lag så meget som muligt. Vær opmærksom på den karakteristiske impedanstilpasning og kontinuiteten af ​​referencelaget for at reducere refleksioner. Svinghastigheden for signalet, der skubbes af enheden, skal være så lille som muligt for at reducere højden. Frekvenskomponenter skal, når du vælger en afkoblings-/bypass-kondensator, være opmærksom på, om dens frekvensgang opfylder kravene til at reducere støj på effektplanet. Vær desuden opmærksom på returvejen for højfrekvent signalstrøm for at gøre sløjfeområdet så lille som muligt (det vil sige sløjfeimpedansen så lille som muligt) for at reducere strålingen. Jorden kan også opdeles for at kontrollere rækkevidden af ​​højfrekvent støj. Til sidst skal du vælge chassisjorden mellem printkortet og huset korrekt.

4. Hvordan vælger man printkort?

Valget af printkort skal skabe balance mellem opfyldelse af designkrav og masseproduktion og omkostninger. Designkravene omfatter både elektriske og mekaniske dele. Normalt er dette materialeproblem vigtigere, når man designer printkort med meget høj hastighed (frekvens større end GHz). For eksempel vil det almindeligt anvendte FR-4-materiale, det dielektriske tab ved en frekvens på flere GHz have stor indflydelse på signaldæmpningen og er muligvis ikke egnet. Hvad angår elektricitet, skal du være opmærksom på, om dielektricitetskonstanten og dielektriske tab er egnede til den designede frekvens.

5. Hvordan opfylder man EMC-kravene så meget som muligt uden at forårsage for stort omkostningspres?

De øgede omkostninger til PCB-kort på grund af EMC skyldes normalt stigningen i antallet af jordlag for at forbedre afskærmningseffekten og tilføjelsen af ​​ferritperler, choker og andre højfrekvente harmoniske undertrykkelsesanordninger. Derudover er det normalt nødvendigt at matche afskærmningsstrukturen på andre institutioner for at få hele systemet til at opfylde EMC-kravene. Det følgende giver kun nogle få printkortdesignteknikker til at reducere den elektromagnetiske strålingseffekt, der genereres af kredsløbet.

Prøv at vælge en enhed med en langsommere signaldrejningshastighed for at reducere de højfrekvente komponenter, der genereres af signalet.

Vær opmærksom på placeringen af ​​højfrekvente komponenter, ikke for tæt på det eksterne stik.

Vær opmærksom på impedanstilpasningen af ​​højhastighedssignaler, ledningslaget og dets returstrømvej for at reducere højfrekvent refleksion og stråling.

Anbring tilstrækkelige og passende afkoblingskondensatorer på strømforsyningens ben på hver enhed for at afhjælpe støjen på strømplanet og stelplanet. Vær særlig opmærksom på, om kondensatorens frekvensgang og temperaturkarakteristika opfylder designkravene.

Jorden i nærheden af ​​det eksterne stik kan adskilles korrekt fra jorden, og stikkets jord kan forbindes til chassisets jord i nærheden.

Jordbeskyttelses-/shuntspor kan passende bruges ved siden af ​​nogle specielle højhastighedssignaler. Vær dog opmærksom på vagt-/shuntspors indflydelse på sporets karakteristiske impedans.

Kraftlaget krymper 20H fra jordlaget, og H er afstanden mellem kraftlaget og jordlaget.

6. Hvilke aspekter skal man være opmærksom på ved design, routing og layout af højfrekvente PCB over 2G?

Højfrekvente PCB’er over 2G hører til design af radiofrekvenskredsløb og er ikke inden for diskussionsomfanget af højhastigheds digitalt kredsløbsdesign. Layoutet og routingen af ​​radiofrekvenskredsløbet bør overvejes sammen med skemaet, fordi layoutet og routingen vil forårsage fordelingseffekter. Desuden er nogle passive enheder i design af radiofrekvenskredsløb realiseret gennem parametriserede definitioner og specialformede kobberfolier. Derfor kræves EDA-værktøjer til at levere parametriserede enheder og redigere specialformede kobberfolier. Mentors boardstation har et særligt RF-designmodul, der kan opfylde disse krav. Desuden kræver generelt RF-design specialiserede RF-kredsløbsanalyseværktøjer. Den mest kendte i branchen er agilents eesoft, som har et godt interface med Mentors værktøjer.

7. Vil tilføjelse af testpunkter påvirke kvaliteten af ​​højhastighedssignaler?

Om det vil påvirke signalkvaliteten afhænger af metoden til at tilføje testpunkter og hvor hurtigt signalet er. Grundlæggende kan yderligere testpunkter (brug ikke den eksisterende via- eller DIP-pin som testpunkter) tilføjes til linjen eller trækkes en kort linje fra linjen. Førstnævnte svarer til at tilføje en lille kondensator på linjen, sidstnævnte er en ekstra gren. Begge disse forhold vil påvirke højhastighedssignalet mere eller mindre, og omfanget af effekten er relateret til signalets frekvenshastighed og signalets kanthastighed. Størrelsen af ​​påvirkningen kan kendes gennem simulering. I princippet gælder det, at jo mindre testpunktet er, jo bedre (selvfølgelig skal det opfylde kravene til testværktøjet) jo kortere grenen er, jo bedre.