Was sind die Fähigkeiten des PCB-Designs für Hochfrequenzschaltungen?

Die Gestaltung der Hochfrequenz-Leiterplatte ist ein komplizierter Prozess, und viele Faktoren können die Arbeitsleistung der Hochfrequenzschaltung direkt beeinflussen. Hochfrequenz-Schaltungsdesign und -Verdrahtung sind für das gesamte Design sehr wichtig. Die folgenden zehn Tipps für das PCB-Design von Hochfrequenzschaltungen sind besonders zu empfehlen:

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1. Mehrschichtige Platinenverkabelung

Hochfrequenzschaltungen neigen dazu, eine hohe Integration und eine hohe Verdrahtungsdichte aufzuweisen. Der Einsatz von Multilayer-Platinen ist nicht nur für die Verdrahtung notwendig, sondern auch ein wirksames Mittel, um Störungen zu reduzieren. In der PCB-Layout-Phase kann eine vernünftige Auswahl der Leiterplattengröße mit einer bestimmten Anzahl von Schichten die Zwischenschicht vollständig nutzen, um die Abschirmung einzurichten, die nächste Erdung besser zu realisieren und die parasitäre Induktivität effektiv zu reduzieren und das Signal zu verkürzen Übertragungslänge unter Beibehaltung einer großen Alle diese Verfahren sind vorteilhaft für die Zuverlässigkeit von Hochfrequenzschaltungen, wie beispielsweise die Amplitudenreduzierung von Signalüberlagerungen. Einige Daten zeigen, dass bei Verwendung des gleichen Materials das Geräusch der vierschichtigen Platte 20 dB niedriger ist als das der doppelseitigen Platte. Es gibt jedoch auch ein Problem. Je höher die Anzahl der PCB-Halblagen, desto komplexer der Herstellungsprozess und desto höher die Stückkosten. Dies erfordert, dass wir beim PCB-Layout Leiterplatten mit der entsprechenden Anzahl von Schichten auswählen. Angemessene Planung des Komponentenlayouts und Verwendung der richtigen Verdrahtungsregeln, um das Design abzuschließen.

2. Je weniger sich das Blei zwischen den Pins von elektronischen Hochgeschwindigkeitsgeräten verbiegt, desto besser

Der Anschlussdraht der Hochfrequenzschaltungsverkabelung ist am besten eine vollständige gerade Linie, die gedreht werden muss. Es kann um eine 45-Grad-gestrichelte Linie oder einen Kreisbogen gedreht werden. Diese Anforderung wird nur verwendet, um die Befestigungsfestigkeit der Kupferfolie in Niederfrequenzschaltungen zu verbessern, während diese Anforderung in Hochfrequenzschaltungen erfüllt wird. Eine Anforderung kann die externe Emission und gegenseitige Kopplung von Hochfrequenzsignalen reduzieren.

3. Je kürzer die Leitung zwischen den Pins des Hochfrequenzschaltkreises ist, desto besser

Die Strahlungsintensität des Signals ist proportional zur Spurlänge der Signallinie. Je länger die Hochfrequenz-Signalleitung ist, desto einfacher ist die Ankopplung an die nahegelegenen Komponenten. Daher müssen für den Signaltakt, Quarzoszillator, DDR-Daten, LVDS-Leitungen, USB-Leitungen, HDMI-Leitungen und andere Hochfrequenz-Signalleitungen so kurz wie möglich sein.

4. Je weniger die Bleischicht zwischen den Pins des Hochfrequenzschaltkreises wechselt, desto besser

Das sogenannte „Je weniger der Schichtwechsel der Leitungen, desto besser“ bedeutet, dass je weniger Vias (Via) im Bauteilverbindungsprozess verwendet werden, desto besser. Laut der Seite kann ein Via eine verteilte Kapazität von 0.5 pF bewirken, und die Reduzierung der Anzahl der Vias kann die Geschwindigkeit erheblich erhöhen und die Möglichkeit von Datenfehlern reduzieren.

5. Achten Sie auf das „Übersprechen“, das durch die Signalleitung bei eng parallelem Routing entsteht

Bei der Verdrahtung von Hochfrequenzschaltungen sollte auf das „Übersprechen“ geachtet werden, das durch die enge Parallelführung der Signalleitungen entsteht. Übersprechen bezieht sich auf das Kopplungsphänomen zwischen Signalleitungen, die nicht direkt verbunden sind. Da hochfrequente Signale in Form von elektromagnetischen Wellen entlang der Übertragungsleitung übertragen werden, fungiert die Signalleitung als Antenne und die Energie des elektromagnetischen Feldes wird um die Übertragungsleitung emittiert. Aufgrund der gegenseitigen Kopplung elektromagnetischer Felder zwischen den Signalen werden unerwünschte Rauschsignale erzeugt. Übersprechen (Crosstalk) genannt. Die Parameter der PCB-Schicht, der Abstand der Signalleitungen, die elektrischen Eigenschaften des Treiberendes und des Empfangsendes und das Signalleitungsabschlussverfahren haben alle einen gewissen Einfluss auf das Übersprechen. Um das Übersprechen von Hochfrequenzsignalen zu reduzieren, ist daher bei der Verdrahtung so weit wie möglich Folgendes zu beachten:

Wenn es der Verdrahtungsraum zulässt, kann das Einfügen eines Erdungsdrahts oder einer Erdungsplatte zwischen die beiden Drähte mit stärkerem Übersprechen eine Rolle bei der Isolierung spielen und das Übersprechen reduzieren. Wenn im Raum um die Signalleitung ein zeitlich veränderliches elektromagnetisches Feld vorhanden ist und eine Parallelverteilung nicht vermieden werden kann, kann eine große Fläche „Erde“ auf der gegenüberliegenden Seite der parallelen Signalleitung angeordnet werden, um Störungen stark zu reduzieren.

Unter der Voraussetzung, dass der Verdrahtungsraum es zulässt, den Abstand zwischen benachbarten Signalleitungen vergrößern, die parallele Länge der Signalleitungen reduzieren und versuchen, die Taktleitung senkrecht zur Schlüsselsignalleitung statt parallel zu machen. Wenn eine parallele Verdrahtung in derselben Lage fast unvermeidbar ist, müssen in zwei benachbarten Lagen die Richtungen der Verdrahtung senkrecht zueinander stehen.

In digitalen Schaltungen sind die üblichen Taktsignale Signale mit schnellen Flankenwechseln, die ein hohes externes Übersprechen aufweisen. Daher sollte bei der Konstruktion die Taktleitung von einer Masseleitung umgeben sein und mehr Masseleitungslöcher gestanzt werden, um die verteilte Kapazität zu reduzieren, wodurch das Übersprechen reduziert wird. Versuchen Sie bei hochfrequenten Signaltakten, differenzielle Taktsignale mit niedriger Spannung zu verwenden und den Massemodus zu umschließen, und achten Sie auf die Integrität der Gehäuseerdungsstanzung.

Der nicht verwendete Eingangsanschluss sollte nicht aufgehängt, sondern geerdet oder an die Stromversorgung angeschlossen werden (die Stromversorgung ist auch in der Hochfrequenz-Signalschleife geerdet), da die aufgehängte Leitung der Sendeantenne entsprechen kann und die Erdung verhindert werden kann die Emission. Die Praxis hat bewiesen, dass die Verwendung dieser Methode zur Beseitigung von Übersprechen manchmal zu sofortigen Ergebnissen führen kann.

6. Fügen Sie dem Stromversorgungsstift des integrierten Schaltungsblocks einen Hochfrequenz-Entkopplungskondensator hinzu

Ein Hochfrequenz-Entkopplungskondensator wird dem Stromversorgungspin jedes nahe gelegenen integrierten Schaltungsblocks hinzugefügt. Durch Erhöhen des Hochfrequenz-Entkopplungskondensators des Stromversorgungsstifts kann die Störung hochfrequenter Oberwellen am Stromversorgungsstift effektiv unterdrückt werden.

7. Isolieren Sie das Erdungskabel des Hochfrequenz-Digitalsignals und des Analogsignal-Erdungskabels

Wenn das analoge Erdungskabel, das digitale Erdungskabel usw. an das öffentliche Erdungskabel angeschlossen sind, verwenden Sie Hochfrequenz-Drosselmagnetperlen zum Verbinden oder direkten Isolieren und wählen Sie einen geeigneten Ort für die Einzelpunktverbindung. Das Massepotential des Massedrahtes des hochfrequenten Digitalsignals ist im Allgemeinen inkonsistent. Zwischen den beiden besteht oft direkt eine gewisse Spannungsdifferenz. Darüber hinaus enthält die Masseleitung des hochfrequenten digitalen Signals oft sehr reiche harmonische Komponenten des hochfrequenten Signals. Wenn die Masseleitung des digitalen Signals und die Masseleitung des analogen Signals direkt verbunden sind, stören die Oberwellen des Hochfrequenzsignals das analoge Signal durch die Masseleitungskopplung. Daher sind unter normalen Umständen der Erdungsdraht des Hochfrequenz-Digitalsignals und der Erdungsdraht des Analogsignals zu isolieren, und es kann an einer geeigneten Stelle ein Einzelpunktverbindungsverfahren oder ein Hochfrequenzverfahren verwendet werden. Frequenzdrossel-Magnetperlenverbindung kann verwendet werden.

8. Vermeiden Sie Schleifen durch die Verkabelung

Alle Arten von hochfrequenten Signalspuren sollten möglichst keine Schleife bilden. Wenn es unvermeidbar ist, sollte die Schleifenfläche so klein wie möglich sein.

9. Muss eine gute Signalimpedanzanpassung sicherstellen

Bei der Signalübertragung wird das Signal, wenn die Impedanz nicht übereinstimmt, im Übertragungskanal reflektiert, und die Reflexion bewirkt, dass das synthetisierte Signal ein Überschwingen bildet, wodurch das Signal in der Nähe des logischen Schwellenwerts schwankt.

Der grundlegende Weg, Reflexionen zu eliminieren, besteht darin, die Impedanz des Übertragungssignals gut anzupassen. Da die Reflexion umso größer ist, je größer die Differenz zwischen der Lastimpedanz und der charakteristischen Impedanz der Übertragungsleitung ist, sollte die charakteristische Impedanz der Signalübertragungsleitung so weit wie möglich gleich der Lastimpedanz gemacht werden. Beachten Sie gleichzeitig, dass die Übertragungsleitung auf der Leiterplatte keine plötzlichen Änderungen oder Ecken aufweisen kann, und versuchen Sie, die Impedanz jedes Punkts der Übertragungsleitung kontinuierlich zu halten, da sonst Reflexionen zwischen den verschiedenen Abschnitten der Übertragungsleitung auftreten. Dies erfordert, dass bei der Highspeed-Leiterplattenverdrahtung folgende Verdrahtungsregeln beachtet werden:

Regeln für die USB-Verkabelung. Erfordert differenzielles USB-Signal-Routing, die Linienbreite beträgt 10 mil, der Zeilenabstand beträgt 6 mil und der Masse- und Signalleitungsabstand beträgt 6 mil.

Regeln für die HDMI-Verkabelung. Das differenzielle Routing des HDMI-Signals ist erforderlich, die Linienbreite beträgt 10 mil, der Zeilenabstand beträgt 6 mil und der Abstand zwischen jeweils zwei Sätzen von HDMI-Differenzsignalpaaren überschreitet 20 mil.

LVDS-Verkabelungsregeln. Erfordert differentielles Routing des LVDS-Signals, die Linienbreite beträgt 7 mil, der Zeilenabstand beträgt 6 mil, der Zweck besteht darin, die differenzielle Signalimpedanz von HDMI auf 100 +-15% Ohm zu steuern

DDR-Verkabelungsregeln. DDR1-Leiterbahnen erfordern, dass Signale so weit wie möglich nicht durch Löcher gehen, Signalleitungen haben die gleiche Breite und die Leitungen sind gleich beabstandet. Die Leiterbahnen müssen dem 2W-Prinzip entsprechen, um das Übersprechen zwischen den Signalen zu reduzieren. Für Hochgeschwindigkeitsgeräte von DDR2 und höher sind auch Hochfrequenzdaten erforderlich. Die Leitungen sind gleich lang, um die Impedanzanpassung des Signals zu gewährleisten.

10. Gewährleistung der Integrität der Übertragung

Bewahren Sie die Integrität der Signalübertragung und verhindern Sie das durch Masseaufspaltung verursachte „Ground-Bounce-Phänomen“.