Προς το παρόν, υψηλής συχνότητας και PCB υψηλής ταχύτητας Ο σχεδιασμός έχει γίνει το κύριο ρεύμα και κάθε μηχανικός διάταξης PCB θα πρέπει να είναι ικανός. Στη συνέχεια, η Banermei θα μοιραστεί μαζί σας λίγη από τη σχεδιαστική εμπειρία ειδικών υλικού σε κυκλώματα PCB υψηλής συχνότητας και υψηλής ταχύτητας και ελπίζω ότι θα είναι χρήσιμο σε όλους.

1. Πώς να αποφύγετε τις παρεμβολές υψηλής συχνότητας;

Η βασική ιδέα της αποφυγής παρεμβολών υψηλής συχνότητας είναι η ελαχιστοποίηση της παρεμβολής ηλεκτρομαγνητικού πεδίου των σημάτων υψηλής συχνότητας, που είναι το λεγόμενο crosstalk (Crosstalk). Μπορείτε να αυξήσετε την απόσταση μεταξύ του σήματος υψηλής ταχύτητας και του αναλογικού σήματος ή να προσθέσετε ίχνη προστασίας εδάφους/διαφυγής δίπλα στο αναλογικό σήμα. Προσέξτε επίσης την παρεμβολή θορύβου από την ψηφιακή γείωση στην αναλογική γείωση.

2. Πώς να εξετάσετε την αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης όταν σχεδιάζετε σχήματα σχεδιασμού PCB υψηλής ταχύτητας;

Κατά το σχεδιασμό κυκλωμάτων PCB υψηλής ταχύτητας, η αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης είναι ένα από τα στοιχεία σχεδιασμού. Η τιμή της σύνθετης αντίστασης έχει απόλυτη σχέση με τη μέθοδο καλωδίωσης, όπως το περπάτημα στο επιφανειακό στρώμα (microstrip) ή στο εσωτερικό στρώμα (stripline/double stripline), απόσταση από το στρώμα αναφοράς (power layer ή ground layer), πλάτος καλωδίωσης, υλικό PCB , κλπ. Και τα δύο θα επηρεάσουν τη χαρακτηριστική τιμή αντίστασης του ίχνους. Δηλαδή, η τιμή της σύνθετης αντίστασης μπορεί να προσδιοριστεί μόνο μετά την καλωδίωση. Γενικά, το λογισμικό προσομοίωσης δεν μπορεί να λάβει υπόψη ορισμένες συνθήκες καλωδίωσης με ασυνεχή σύνθετη αντίσταση λόγω του περιορισμού του μοντέλου κυκλώματος ή του μαθηματικού αλγορίθμου που χρησιμοποιείται. Αυτή τη στιγμή, μόνο ορισμένοι τερματιστές (τερματισμός), όπως η αντίσταση σειράς, μπορούν να δεσμευτούν στο σχηματικό διάγραμμα. Μετριάστε την επίδραση της ασυνέχειας στην αντίσταση ίχνους. Η πραγματική λύση στο πρόβλημα είναι να προσπαθήσετε να αποφύγετε τις ασυνέχειες της σύνθετης αντίστασης κατά την καλωδίωση.

3. Στο σχεδιασμό PCB υψηλής ταχύτητας, ποιες πτυχές πρέπει να λάβει ο σχεδιαστής τους κανόνες EMC και EMI;

Γενικά, ο σχεδιασμός EMI/EMC πρέπει να λαμβάνει υπόψη τόσο τις ακτινοβολούμενες όσο και τις αγωγές πτυχές ταυτόχρονα. Το πρώτο ανήκει στο τμήμα υψηλότερης συχνότητας (<30MHz) και το δεύτερο είναι το τμήμα χαμηλότερης συχνότητας (<30MHz). Δεν μπορείτε λοιπόν να δώσετε προσοχή στην υψηλή συχνότητα και να αγνοήσετε το κομμάτι της χαμηλής συχνότητας. Ένας καλός σχεδιασμός EMI/EMC πρέπει να λαμβάνει υπόψη τη θέση της συσκευής, τη διάταξη της στοίβας PCB, τη σημαντική μέθοδο σύνδεσης, την επιλογή συσκευής κ.λπ. στην αρχή της διάταξης. Αν δεν υπάρξει καλύτερη διευθέτηση εκ των προτέρων, θα λυθεί εκ των υστέρων. Θα κάνει διπλάσιο αποτέλεσμα με τη μισή προσπάθεια και θα αυξήσει το κόστος. Για παράδειγμα, η θέση της γεννήτριας ρολογιού δεν πρέπει να είναι κοντά στον εξωτερικό σύνδεσμο. Τα σήματα υψηλής ταχύτητας πρέπει να πηγαίνουν στο εσωτερικό στρώμα όσο το δυνατόν περισσότερο. Δώστε προσοχή στη χαρακτηριστική αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης και στη συνέχεια του στρώματος αναφοράς για να μειώσετε τις ανακλάσεις. Ο ρυθμός περιστροφής του σήματος που ωθείται από τη συσκευή πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερος για να μειωθεί το ύψος. Τα στοιχεία συχνότητας, όταν επιλέγετε έναν πυκνωτή αποσύνδεσης/παράκαμψης, προσέξτε εάν η απόκριση συχνότητάς του πληροί τις απαιτήσεις για τη μείωση του θορύβου στο επίπεδο ισχύος. Επιπλέον, δώστε προσοχή στη διαδρομή επιστροφής του ρεύματος σήματος υψηλής συχνότητας για να κάνετε την περιοχή βρόχου όσο το δυνατόν μικρότερη (δηλαδή, την αντίσταση βρόχου όσο το δυνατόν μικρότερη) για να μειώσετε την ακτινοβολία. Το έδαφος μπορεί επίσης να χωριστεί για τον έλεγχο του εύρους του θορύβου υψηλής συχνότητας. Τέλος, επιλέξτε σωστά τη γείωση του πλαισίου ανάμεσα στο PCB και το περίβλημα.

4. Πώς να επιλέξετε πλακέτα PCB;

Η επιλογή της πλακέτας PCB πρέπει να επιτύχει μια ισορροπία μεταξύ της ικανοποίησης των απαιτήσεων σχεδιασμού και της μαζικής παραγωγής και του κόστους. Οι απαιτήσεις σχεδιασμού περιλαμβάνουν τόσο ηλεκτρικά όσο και μηχανικά μέρη. Συνήθως αυτό το πρόβλημα υλικού είναι πιο σημαντικό όταν σχεδιάζουμε πλακέτες PCB πολύ υψηλής ταχύτητας (συχνότητα μεγαλύτερη από GHz). Για παράδειγμα, το συνήθως χρησιμοποιούμενο υλικό FR-4, η διηλεκτρική απώλεια σε συχνότητα πολλών GHz θα έχει μεγάλη επίδραση στην εξασθένηση του σήματος και μπορεί να μην είναι κατάλληλη. Όσον αφορά την ηλεκτρική ενέργεια, προσέξτε εάν η διηλεκτρική σταθερά και η διηλεκτρική απώλεια είναι κατάλληλες για τη σχεδιασμένη συχνότητα.

5. Πώς να ικανοποιήσετε όσο το δυνατόν περισσότερο τις απαιτήσεις ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας χωρίς να προκαλείτε υπερβολική πίεση κόστους;

Το αυξημένο κόστος της πλακέτας PCB λόγω EMC οφείλεται συνήθως στην αύξηση του αριθμού των στρώσεων εδάφους για ενίσχυση της θωράκισης και στην προσθήκη σφαιριδίων φερρίτη, τσοκ και άλλων συσκευών καταστολής αρμονικών υψηλής συχνότητας. Επιπλέον, είναι συνήθως απαραίτητο να ταιριάξουμε τη δομή θωράκισης σε άλλα ιδρύματα ώστε ολόκληρο το σύστημα να πληροί τις απαιτήσεις EMC. Τα παρακάτω παρέχουν μόνο μερικές τεχνικές σχεδιασμού πλακέτας PCB για τη μείωση του φαινομένου της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που δημιουργείται από το κύκλωμα.

Προσπαθήστε να επιλέξετε μια συσκευή με πιο αργό ρυθμό μετάδοσης σήματος για να μειώσετε τα στοιχεία υψηλής συχνότητας που παράγονται από το σήμα.

Δώστε προσοχή στην τοποθέτηση των εξαρτημάτων υψηλής συχνότητας, όχι πολύ κοντά στον εξωτερικό σύνδεσμο.

Δώστε προσοχή στην αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης των σημάτων υψηλής ταχύτητας, του στρώματος καλωδίωσης και της διαδρομής του ρεύματος επιστροφής, για να μειώσετε την ανάκλαση και την ακτινοβολία υψηλής συχνότητας.

Τοποθετήστε επαρκείς και κατάλληλους πυκνωτές αποσύνδεσης στις ακίδες τροφοδοσίας κάθε συσκευής για να μετριαστεί ο θόρυβος στο επίπεδο ισχύος και στο επίπεδο γείωσης. Δώστε ιδιαίτερη προσοχή στο εάν η απόκριση συχνότητας και τα χαρακτηριστικά θερμοκρασίας του πυκνωτή πληρούν τις απαιτήσεις σχεδιασμού.

Η γείωση κοντά στον εξωτερικό σύνδεσμο μπορεί να διαχωριστεί σωστά από τη γείωση και η γείωση του συνδετήρα μπορεί να συνδεθεί στη γείωση του πλαισίου που βρίσκεται κοντά.

Μπορούν να χρησιμοποιηθούν κατάλληλα ίχνη προστασίας εδάφους/διαφυγής δίπλα σε ορισμένα ειδικά σήματα υψηλής ταχύτητας. Προσέξτε όμως την επιρροή των ιχνών προστασίας/διαφυγής στη χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση του ίχνους.

Το στρώμα ισχύος συρρικνώνεται κατά 20 H από το στρώμα εδάφους και H είναι η απόσταση μεταξύ του στρώματος ισχύος και του στρώματος εδάφους.

6. Ποιες πτυχές πρέπει να δίνονται προσοχή κατά το σχεδιασμό, τη δρομολόγηση και τη διάταξη PCB υψηλής συχνότητας πάνω από 2G;

Τα PCB υψηλής συχνότητας άνω των 2G ανήκουν στη σχεδίαση κυκλωμάτων ραδιοσυχνοτήτων και δεν εμπίπτουν στο πεδίο συζήτησης του σχεδιασμού ψηφιακών κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας. Η διάταξη και η δρομολόγηση του κυκλώματος ραδιοσυχνοτήτων θα πρέπει να ληφθούν υπόψη μαζί με το σχηματικό, επειδή η διάταξη και η δρομολόγηση θα προκαλέσουν φαινόμενα διανομής. Επιπλέον, ορισμένες παθητικές συσκευές στο σχεδιασμό κυκλωμάτων ραδιοσυχνοτήτων πραγματοποιούνται μέσω παραμετροποιημένων ορισμών και ειδικού σχήματος φύλλου χαλκού. Επομένως, τα εργαλεία EDA απαιτούνται για την παροχή παραμετροποιημένων συσκευών και την επεξεργασία φύλλων χαλκού ειδικού σχήματος. Το boardstation του Mentor διαθέτει μια ειδική μονάδα σχεδιασμού RF που μπορεί να καλύψει αυτές τις απαιτήσεις. Επιπλέον, ο γενικός σχεδιασμός RF απαιτεί εξειδικευμένα εργαλεία ανάλυσης κυκλωμάτων RF. Το πιο διάσημο στον κλάδο είναι το eesoft της agilent, το οποίο έχει καλή διεπαφή με τα εργαλεία του Mentor.

7. Η προσθήκη σημείων δοκιμής θα επηρεάσει την ποιότητα των σημάτων υψηλής ταχύτητας;

Το αν θα επηρεάσει την ποιότητα του σήματος εξαρτάται από τη μέθοδο προσθήκης σημείων δοκιμής και από το πόσο γρήγορο είναι το σήμα. Βασικά, επιπλέον σημεία δοκιμής (μην χρησιμοποιείτε την υπάρχουσα ακίδα μέσω ή DIP ως σημεία δοκιμής) μπορεί να προστεθούν στη γραμμή ή να τραβήξετε μια μικρή γραμμή από τη γραμμή. Το πρώτο ισοδυναμεί με την προσθήκη ενός μικρού πυκνωτή στη γραμμή, ο δεύτερος είναι ένας επιπλέον κλάδος. Και οι δύο αυτές συνθήκες θα επηρεάσουν περισσότερο ή λιγότερο το σήμα υψηλής ταχύτητας και η έκταση του αποτελέσματος σχετίζεται με την ταχύτητα συχνότητας του σήματος και τον ρυθμό ακμής του σήματος. Το μέγεθος της πρόσκρουσης μπορεί να γίνει γνωστό μέσω της προσομοίωσης. Κατ ‘αρχήν, όσο μικρότερο είναι το σημείο δοκιμής, τόσο το καλύτερο (φυσικά, πρέπει να πληροί τις απαιτήσεις του εργαλείου δοκιμής) όσο μικρότερος είναι ο κλάδος, τόσο το καλύτερο.