Στο σχεδιασμό του PCB συμβούλιο, με την ταχεία αύξηση της συχνότητας, θα υπάρξουν πολλές παρεμβολές που είναι διαφορετικές από αυτές της πλακέτας PCB χαμηλής συχνότητας. Επιπλέον, με την αύξηση της συχνότητας και την αντίφαση μεταξύ της μικρογραφίας και του χαμηλού κόστους της πλακέτας PCB, αυτές οι παρεμβολές θα γίνονται όλο και πιο περίπλοκες.

Στην πραγματική έρευνα, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι υπάρχουν κυρίως τέσσερις πτυχές παρεμβολών, συμπεριλαμβανομένου του θορύβου τροφοδοσίας ρεύματος, παρεμβολών γραμμών μεταφοράς, ζεύξης και ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών (EMI). Μέσω της ανάλυσης διαφόρων προβλημάτων παρεμβολών των PCB υψηλής συχνότητας και συνδυασμού με την πρακτική στην εργασία, προτείνονται αποτελεσματικές λύσεις.

Πρώτον, θόρυβος τροφοδοσίας

Στο κύκλωμα υψηλής συχνότητας, ο θόρυβος της τροφοδοσίας έχει προφανή επίδραση στο σήμα υψηλής συχνότητας. Therefore, the first requirement of the power supply is low noise. Τα καθαρά δάπεδα είναι εξίσου σημαντικά με τον καθαρό ηλεκτρισμό. Γιατί; Τα χαρακτηριστικά ισχύος φαίνονται στο σχήμα 1. Προφανώς, το τροφοδοτικό έχει μια ορισμένη σύνθετη αντίσταση και η σύνθετη αντίσταση κατανέμεται σε ολόκληρο το τροφοδοτικό, επομένως, ο θόρυβος θα προστεθεί στην τροφοδοσία.

Then we should minimize the impedance of the power supply, so it is best to have a dedicated power supply layer and grounding layer. Στο σχεδιασμό κυκλώματος hf, είναι πολύ καλύτερο να σχεδιάσετε την παροχή ρεύματος ως στρώμα παρά ως δίαυλο στις περισσότερες περιπτώσεις, έτσι ώστε ο βρόχος να μπορεί πάντα να ακολουθεί τη διαδρομή της ελάχιστης σύνθετης αντίστασης.

In addition, the power board must provide a signal loop for all generated and received signals on the PCB. This minimizes the signal loop and thus reduces noise, which is often overlooked by low-frequency circuit designers.

Ο σχεδιασμός PCB υψηλής συχνότητας εμφανίζει λύσεις παρεμβολών

Εικόνα 1: Χαρακτηριστικά ισχύος

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι εξάλειψης του θορύβου ισχύος στο σχεδιασμό 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. If the opening of the power supply layer is too large, it is bound to affect the signal loop, the signal is forced to bypass, the loop area increases, and the noise increases. At the same time, if several signal lines are clustered near the opening and share the same loop, the common impedance will cause crosstalk. Δείτε το σχήμα 2.

Ο σχεδιασμός PCB υψηλής συχνότητας εμφανίζει λύσεις παρεμβολών

Εικόνα 2: Κοινή διαδρομή βρόχου σήματος παράκαμψης

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. Αναλογική και ψηφιακή τροφοδοσία για διαχωρισμό: οι συσκευές υψηλής συχνότητας είναι γενικά πολύ ευαίσθητες στον ψηφιακό θόρυβο, οπότε οι δύο θα πρέπει να διαχωρίζονται, να συνδέονται μεταξύ τους στην είσοδο του τροφοδοτικού, εάν το σήμα διασταυρώσει τα αναλογικά και ψηφιακά μέρη του λέξεις, μπορούν να τοποθετηθούν στο σήμα σε έναν βρόχο για να μειώσουν την περιοχή του βρόχου. Το ψηφιακό-αναλογικό εύρος που χρησιμοποιείται για το βρόχο σήματος φαίνεται στο σχήμα 3.

Ο σχεδιασμός PCB υψηλής συχνότητας εμφανίζει λύσεις παρεμβολών

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.

Ο σχεδιασμός PCB υψηλής συχνότητας εμφανίζει λύσεις παρεμβολών

Εικόνα 4: Τοποθετήστε το καλώδιο τροφοδοσίας δίπλα στη γραμμή σήματος

Two, transmission line

Υπάρχουν μόνο δύο πιθανές γραμμές μεταφοράς σε ένα PCB:

Το μεγαλύτερο πρόβλημα της γραμμής κορδέλας και της γραμμής μικροκυμάτων είναι η αντανάκλαση. Ο προβληματισμός θα προκαλέσει πολλά προβλήματα. Για παράδειγμα, το σήμα φόρτωσης θα είναι η υπέρθεση του αρχικού σήματος και του σήματος ηχώ, γεγονός που θα αυξήσει τη δυσκολία ανάλυσης σήματος. Η αντανάκλαση προκαλεί απώλεια επιστροφής (απώλεια επιστροφής), η οποία επηρεάζει το σήμα τόσο άσχημα όσο η πρόσθετη παρεμβολή θορύβου:

1. Το σήμα που αντανακλάται πίσω στην πηγή σήματος θα αυξήσει τον θόρυβο του συστήματος, καθιστώντας πιο δύσκολο για τον δέκτη να διακρίνει τον θόρυβο από το σήμα.

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:

(α) Αποφύγετε την ασυνέχεια της σύνθετης αντίστασης των γραμμών μεταφοράς. Το σημείο της ασυνεχούς σύνθετης αντίστασης είναι το σημείο της μετάλλαξης της γραμμής μεταφοράς, όπως ευθεία γωνία, μέσω οπής κ.λπ., θα πρέπει να αποφεύγεται όσο το δυνατόν περισσότερο. Μέθοδοι: Για να αποφύγετε τις ευθείες γωνίες της γραμμής, όσο το δυνατόν περισσότερο για να φτάσετε 45 ° Γωνία ή τόξο, μπορεί επίσης να είναι μεγάλη γωνία. Χρησιμοποιήστε όσο το δυνατόν λιγότερες οπές, διότι κάθε διαμπερή οπή είναι ασυνέχεια αντίστασης, όπως φαίνεται στο ΣΧ. 5; Signals from the outer layer avoid passing through the inner layer and vice versa.

Ο σχεδιασμός PCB υψηλής συχνότητας εμφανίζει λύσεις παρεμβολών

Figure 5: Method for eliminating transmission line interference

(b) Do not use stake lines. Επειδή οποιαδήποτε γραμμή σωρού είναι πηγή θορύβου. Εάν η γραμμή σωρού είναι μικρή, μπορεί να συνδεθεί στο τέλος της γραμμής μεταφοράς. Εάν η γραμμή σωρού είναι μεγάλη, θα πάρει την κύρια γραμμή μεταφοράς ως πηγή και θα παράγει μεγάλη αντανάκλαση, γεγονός που θα περιπλέξει το πρόβλημα. Συνιστάται να μην το χρησιμοποιήσετε.

Τρίτον, η σύζευξη

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.

Ο σχεδιασμός PCB υψηλής συχνότητας εμφανίζει λύσεις παρεμβολών

Εικόνα 6: Ζεύξη κοινής σύνθετης αντίστασης

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. Αυτός ο σύνδεσμος μειώνεται σημαντικά, έτσι ώστε τα δύο σύρματα να μπορούν να στρίβουν μεταξύ τους για να μειώσουν τις παρεμβολές.

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. Το μέγεθος της επαγωγικής αντιπαράθεσης εξαρτάται από την εγγύτητα των δύο βρόχων, το μέγεθος της περιοχής του βρόχου και τη σύνθετη αντίσταση του επηρεαζόμενου φορτίου.

5. Σύζευξη καλωδίου τροφοδοσίας: Τα καλώδια τροφοδοσίας AC ή DC παρεμποδίζονται από ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές

Μεταφορά σε άλλες συσκευές.

There are several ways to eliminate crosstalk in PCB design:

1. Και οι δύο τύποι διασταύρωσης αυξάνονται με την αύξηση της σύνθετης αντίστασης φορτίου, οπότε οι γραμμές σήματος που είναι ευαίσθητες στις παρεμβολές που προκαλούνται από τη διασταύρωση θα πρέπει να τερματιστούν σωστά.

2. Μεγιστοποιήστε την απόσταση μεταξύ των γραμμών σήματος για να μειώσετε αποτελεσματικά τη χωρητική αντιπαράθεση. Διαχείριση εδάφους, απόσταση μεταξύ καλωδίωσης (όπως ενεργές γραμμές σήματος και γραμμές γείωσης για απομόνωση, ειδικά σε κατάσταση άλματος μεταξύ της γραμμής σήματος και της γείωσης στο διάστημα) και μείωση της επαγωγής του μολύβδου.

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. Για λογική διασταύρωση, η περιοχή του βρόχου πρέπει να ελαχιστοποιηθεί και, εάν επιτρέπεται, ο βρόχος πρέπει να εξαλειφθεί.

5. Avoid signal sharing loops.

6. Δώστε προσοχή στην ακεραιότητα του σήματος: ο σχεδιαστής πρέπει να εφαρμόσει άκρα στη διαδικασία συγκόλλησης για να λύσει την ακεραιότητα του σήματος. Οι σχεδιαστές που χρησιμοποιούν αυτήν την προσέγγιση μπορούν να επικεντρωθούν στο μήκος της μικρής λωρίδας του φύλλου χαλκού θωράκισης για να επιτύχουν καλή απόδοση ακεραιότητας σήματος. 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.

There are several ways to eliminate electromagnetic interference in PCB design:

1. Μειώστε τους βρόχους: Κάθε βρόχος ισοδυναμεί με κεραία, οπότε πρέπει να ελαχιστοποιήσουμε τον αριθμό των βρόχων, την περιοχή των βρόχων και την επίδραση της κεραίας των βρόχων. 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.

Ο σχεδιασμός PCB υψηλής συχνότητας εμφανίζει λύσεις παρεμβολών

Εικόνα 7: Τύποι φίλτρων

3. The shielding. Ως αποτέλεσμα της έκτασης του τεύχους καθώς και πολλών άρθρων που προστατεύουν τη συζήτηση, δεν υπάρχει πλέον ειδική εισαγωγή.

4. Reduce the speed of high-frequency devices.

5. Αυξήστε τη διηλεκτρική σταθερά της πλακέτας PCB, η οποία μπορεί να αποτρέψει τα μέρη υψηλής συχνότητας, όπως η γραμμή μεταφοράς κοντά στον πίνακα, να ακτινοβολεί προς τα έξω. 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. Carefully considered wiring and proper terminations can eliminate reflections.

3. Η καλωδίωση που εξετάστηκε προσεκτικά και οι σωστοί τερματισμοί μπορούν να μειώσουν τη χωρητική και επαγωγική αντιπαράθεση.

4. Απαιτείται καταστολή θορύβου για να πληρούνται οι απαιτήσεις EMC.