1 Galderak

Diseinuaren konplexutasunaren eta sistema elektronikoen integrazioaren eskala handian handitu denez, erlojuaren abiadura eta gailuaren igoera denborak gero eta azkarragoak dira, eta abiadura handiko PCBa diseinua diseinu prozesuaren zati garrantzitsu bat bihurtu da. Abiadura handiko zirkuituaren diseinuan, zirkuitu plakako lineako induktantzia eta kapazitateak kablea transmisio-lerro baten baliokide bihurtzen du. Amaiera-osagaien diseinu okerrak edo abiadura handiko seinaleen kableatu okerrak transmisio-lerroaren efektu-arazoak sor ditzakete, eta, ondorioz, sistemaren datu-irteera okerra, zirkuituaren funtzionamendu anormala edo funtzionamendurik ez izatea eragin dezakete. Transmisio-lerroaren ereduan oinarrituta, laburbilduz, transmisio-lineak efektu kaltegarriak ekarriko dizkio zirkuituaren diseinuari, hala nola seinalearen isla, diafonia, interferentzia elektromagnetikoak, elikadura-hornidura eta lurreko zarata.

Era fidagarrian funtziona dezakeen abiadura handiko PCB zirkuitu plaka bat diseinatzeko, diseinua guztiz eta arretaz kontuan hartu behar da diseinuan eta bideratzean gerta daitezkeen arazo fidagarri batzuk konpontzeko, produktuaren garapen-zikloa laburtzeko eta merkatuaren lehiakortasuna hobetzeko.

Nola erabili PROTEL diseinu tresnak abiadura handiko PCB diseinurako

2 Maiztasun handiko sistemaren diseinua

Zirkuituaren PCB diseinuan, diseinua lotura garrantzitsua da. Diseinuaren emaitzak kablearen efektuari eta sistemaren fidagarritasunari zuzenean eragingo dio, hau da, zirkuitu inprimatutako plaka osoaren diseinuan denbora gehien eta zaila dena. Maiztasun handiko PCBaren ingurune konplexuak maiztasun handiko sistemaren diseinua zaila egiten du ikasitako ezagutza teorikoa erabiltzea. Eskatzen duen pertsonak abiadura handiko PCB fabrikazioan esperientzia aberatsa izan behar du, diseinu prozesuan saihesbideak saihesteko. Zirkuituen lanaren fidagarritasuna eta eraginkortasuna hobetzea. Diseinu prozesuan, egitura mekanikoa, beroa xahutzea, interferentzia elektromagnetikoak, etorkizuneko kableatuaren erosotasuna eta estetika kontuan hartu behar dira.

Lehenik eta behin, diseinuaren aurretik, zirkuitu osoa funtzioetan banatzen da. Maiztasun handiko zirkuitua maiztasun baxuko zirkuitutik bereizten da, eta zirkuitu analogikoa eta zirkuitu digitala bereizten dira. Zirkuitu funtzional bakoitza txiparen erdigunetik ahalik eta hurbilen jartzen da. Saihestu gehiegizko kable luzeek eragindako transmisio-atzerapena eta hobetu kondentsadoreen desakoplamendu-efektua. Horrez gain, arreta jarri pinen eta zirkuituko osagaien eta beste hodi batzuen arteko posizio eta norabide erlatiboei elkarrekiko eragina murrizteko. Maiztasun handiko osagai guztiak xasisetik eta beste plaka metalikoetatik urrun egon behar dira akoplamendu parasitoak murrizteko.

Bigarrenik, diseinuan zehar osagaien arteko efektu termiko eta elektromagnetikoei erreparatu behar zaie. Ondorio hauek bereziki larriak dira maiztasun handiko sistemetan, eta urrundu edo isolatzeko, berotzeko eta babesteko neurriak hartu behar dira. Potentzia handiko zuzengailu-hodiak eta doikuntza-hodiak erradiadore batez hornitu behar dira eta transformadoretik urrun mantendu. Beroarekiko erresistenteak diren osagaiak, hala nola kondentsadore elektrolitikoak bezalako osagaiak berotzeko osagaietatik urrun egon behar dira, bestela elektrolitoa lehortu egingo da, erresistentzia handiagoa eta errendimendu eskasa eraginez, zirkuituaren egonkortasuna eragingo duena. Diseinuan leku nahikoa utzi behar da babes-egitura antolatzeko eta hainbat parasito-akoplamendu ez sartzeko. Zirkuitu inprimatuko plakako bobinen arteko akoplamendu elektromagnetikoa saihesteko, bi bobinak angelu zuzenetan jarri behar dira akoplamendu koefizientea murrizteko. Plaka bertikaleko isolamendu metodoa ere erabil daiteke. Hobe da zuzenean zirkuituari soldatu beharreko osagaiaren beruna erabiltzea. Zenbat eta aldea laburragoa izan, orduan eta hobeto. Ez erabili konektoreak eta soldadura-fitxak ondoko soldadura-fitxaren artean kapazitate banatua eta induktantzia banatua daudelako. Saihestu zarata handiko osagaiak kristalezko osziladorearen, RIN, tentsio analogikoaren eta erreferentziako tentsioko seinaleen arrastoen inguruan jartzea.

Azkenik, berezko kalitatea eta fidagarritasuna bermatuz, edertasun orokorra kontuan hartuta, arrazoizko zirkuitu plaken plangintza egin behar da. Osagaiak taularen gainazalarekiko paraleloak edo perpendikularrak izan behar dira, eta taula nagusiaren ertzarekiko paraleloak edo perpendikularrak. Taularen gainazalean osagaien banaketa ahalik eta berdinena izan behar da eta dentsitatea koherentea izan behar du. Modu honetan, ederra ez ezik, muntatzeko eta soldatzeko erraza da, eta masa ekoizteko erraza da.

3 Maiztasun handiko sistemaren kableatzea

Maiztasun handiko zirkuituetan, konektatzeko kableen erresistentzia, kapazitatea, induktantzia eta elkarrekiko induktantziaren banaketa-parametroak ezin dira alde batera utzi. Interferentziaren aurkako ikuspegitik, zentzuzko kableatua zirkuituan lineako erresistentzia, kapazitate banatua eta induktanza galgarria murrizten saiatzea da. , Sortzen den eremu magnetiko galdua gutxienera murrizten da, beraz, banatutako kapazitantzia, isurketa-fluxu magnetikoa, elkarrekiko induktantzia elektromagnetikoa eta zaratak eragindako beste interferentzia batzuk kenduko dira.

Txinan PROTEL diseinu tresnen aplikazioa nahiko ohikoa izan da. Hala ere, diseinatzaile askok “banda zabaleko tasan” soilik jartzen dute arreta, eta gailuen ezaugarrien aldaketetara egokitzeko PROTEL diseinu-tresnek egindako hobekuntzak ez dira erabili diseinuan, eta horrek ez du soilik Diseinu-tresnaren baliabideak xahutzea gehiago da. larria, eta horrek zaildu egiten du gailu berri askoren errendimendu bikaina jokoan jartzea.

Jarraian PROTEL99 SE tresnak eman ditzakeen funtzio berezi batzuk aurkezten dira.

(1) Maiztasun handiko zirkuituaren gailuaren pinen arteko beruna ahalik eta gutxien okertu behar da. Hobe da lerro zuzen osoa erabiltzea. Tolestu behar denean, 45°-ko bihurguneak edo arkuak erabil daitezke, maiztasun handiko seinaleen kanpoko igorpena eta elkarrekiko interferentziak murrizteko. arteko akoplamendua. PROTEL bideratzeko erabiltzen duzunean, 45 gradu edo biribildua hauta dezakezu “Routing corners” atalean “Diseinua” menuko “arauak” menuan. Maius + zuriune teklak ere erabil ditzakezu lerro batetik bestera azkar aldatzeko.

(2) Zenbat eta laburragoa izan maiztasun handiko zirkuituaren gailuaren pinen arteko beruna, orduan eta hobeto.

PROTEL 99 Kablerik laburrenari erantzuteko modurik eraginkorrena kableatuaren hitzordua egitea da abiadura handiko sare indibidualentzat kableatu automatikoaren aurretik. “RouTing Topologia” “Diseinua” menuko “arauak” atalean

Hautatu laburrena.

(3) Berun-geruzen txandakatzea maiztasun handiko zirkuitu gailuen pinen artean ahalik eta txikiena da. Hau da, zenbat eta bide gutxiago erabili osagaien konexio prozesuan, orduan eta hobeto.

Bide batek 0.5pF banatutako kapazitatea ekar dezake eta bide kopurua murrizteak abiadura nabarmen handitu dezake.

(4) Maiztasun handiko zirkuituaren kableamendurako, arreta jarri seinale-lerroaren kableatu paraleloak, hau da, diafonia, sartutako “interferentzia gurutzatuari”. Banaketa paraleloa saihestezina bada, “lurraren” eremu handi bat jar daiteke seinale-lerro paraleloaren kontrako aldean.

Interferentziak asko murrizteko. Geruza berean kableatu paraleloa ia saihestezina da, baina ondoko bi geruzetan, kableatuaren norabidea bata bestearekiko perpendikularra izan behar da. Hau ez da zaila PROTELen egitea, baina erraza da ahaztu egiten. “RouTIngLayers”-n “Diseinua” menuko “arauak”, hautatu Horizontala Toplayer-erako eta BerTIkala Beheko Geruzarako. Horrez gain, “Polygonplane” ematen da “lekuan”

Sare poligonalaren kobrezko paperaren gainazalaren funtzioa, poligonoa zirkuitu inprimatutako plaka osoaren gainazal gisa jartzen baduzu eta kobre hau zirkuituaren GNDra konektatzen baduzu, maiztasun handiko interferentziaren aurkako gaitasuna hobetu dezake, gainera. onura handiagoak beroa xahutzeko eta inprimatzeko taularen indarrarentzat.

(5) Seinale-lerro edo tokiko unitate bereziki garrantzitsuak diren lur-hariaren itxitura-neurriak ezarri. “Hautatutako objektuen eskema” “Tresnak” atalean eskaintzen da, eta funtzio hau hautatutako seinale-lerro garrantzitsuen (adibidez, oszilazio zirkuitua LT eta X1) automatikoki “lurra biltzeko” erabil daiteke.

(6) Orokorrean, zirkuituaren elektrizitate-lerroa eta lurrerako lerroa seinale-lerroa baino zabalagoak dira. “Diseinua” menuko “Klasak” erabil dezakezu sarea sailkatzeko, hau da, energia-sare eta seinale-sarean banatuta. Erosoa da kableatzeko arauak ezartzea. Aldatu linea elektrikoaren eta seinalearen linearen lerroaren zabalera.

(7) Hainbat kableatu motak ezin dute begiztarik osatu, eta lurreko hariak ezin du korronte begiztarik osatu. Begizta zirkuitu bat sortzen bada, interferentzia asko eragingo ditu sisteman. Margarita katearen kableatuaren metodoa erabil daiteke horretarako, eta horrek modu eraginkorrean saihestu dezake begiztak, adarrak edo txortenak kableatu bitartean, baina kableatze erraza ez den arazoa ere ekarriko du.

(8) Hainbat txipren datuen eta diseinuaren arabera, kalkulatu elikadura-zirkuituak igarotzen duen korrontea eta zehaztu behar den hari-zabalera. Formula enpirikoaren arabera: W (lerroaren zabalera) ≥ L (mm/A) × I (A).

Korrontearen arabera, saiatu linea elektrikoaren zabalera handitzen eta begiztaren erresistentzia murrizten. Aldi berean, egin linea elektrikoaren eta lurreko linearen norabidea datu-transmisioaren norabidearekin bat datorrena, eta horrek zarataren aurkako gaitasuna hobetzen laguntzen du. Beharrezkoa denean, kobrezko alanbre ferritaz egindako maiztasun handiko txoke gailua gehi daiteke linea elektrikoari eta lurreko lineari, maiztasun handiko zarataren eroapena blokeatzeko.

(9) Sare bereko kablearen zabalera berdina mantendu behar da. Lerro-zabaleraren aldaketek lerroaren inpedantzia bereizgarria eragingo dute. Transmisio-abiadura handia denean, islapena gertatuko da, diseinuan ahalik eta gehien saihestu behar dena. Aldi berean, handitu lerro paraleloen lerroaren zabalera. Lerroaren erdigunearen distantzia lerroaren zabalera baino 3 aldiz handiagoa ez denean, eremu elektrikoaren % 70 elkarren arteko interferentziarik gabe mantendu daiteke, hau da, 3W printzipioa deitzen zaio. Horrela, lerro paraleloek eragindako kapazitate banatuaren eta induktantzia banatuaren eragina gainditu daiteke.

4 Elikatze-kablearen eta lurreko hariaren diseinua

Maiztasun handiko zirkuituak sartutako elikadura-zerbitzuaren zaratak eta linea-inpedantziak eragindako tentsio-jaitsiera konpontzeko, guztiz kontuan hartu behar da maiztasun handiko zirkuituan elikadura-sistemaren fidagarritasuna. Orokorrean bi irtenbide daude: bata kableatzeko power bus teknologia erabiltzea da; bestea, elikadura-hornidura-geruza bereizi bat erabiltzea da. Konparatuz, azken honen fabrikazio-prozesua korapilatsuagoa da eta kostua garestiagoa da. Hori dela eta, sare motako power bus teknologia kableatzeko erabil daiteke, osagai bakoitza begizta ezberdin batekoa izan dadin, eta sareko bus bakoitzeko korrontea orekatua izan ohi da, linearen inpedantziak eragindako tentsio jaitsiera murriztuz.

Maiztasun handiko transmisio-potentzia nahiko handia da, kobre-eremu handi bat erabil dezakezu eta gertu erresistentzia baxuko lurrezko plano bat aurki dezakezu hainbat lurretarako. Lurreratze berunaren induktantzia maiztasun eta luzerarekiko proportzionala denez, lurreko inpedantzia arrunta handitu egingo da funtzionamendu-maiztasuna handia denean, eta horrek lurreko inpedantzia komunak sortutako interferentzia elektromagnetikoa areagotuko du, beraz, lurreko kablearen luzera izango da. ahalik eta laburrena izan behar da. Saiatu seinale-lerroaren luzera murrizten eta lurreko begiztaren eremua handitzen.

Ezarri maiztasun handiko desakoplamendu-kondentsadore bat edo gehiago txiparen potentzian eta lurrean, txip integratuaren korronte iragankorrerako maiztasun handiko kanal bat eskaintzeko, korrontea elikadura-lerrotik begizta handi batekin igaro ez dadin. eremua, eta horrela asko murrizten da kanpora irradiatzen den zarata. Aukeratu maiztasun handiko seinale onak dituzten zeramikazko kondentsadore monolitikoak desakoplatzeko kondentsadore gisa. Erabili ahalmen handiko tantalio-kondentsadoreak edo poliester-kondentsadoreak kondentsadore elektrolitikoen ordez energia biltegiratzeko kondentsadore gisa zirkuitua kargatzeko. Kondentsadore elektrolitikoaren induktantzia banatua handia denez, maiztasun handiko baliogabea da. Kondentsadore elektrolitikoak erabiltzean, erabili binaka maiztasun handiko ezaugarri onak dituzten desakoplamendu-kondentsadoreekin.

5 Abiadura handiko zirkuituak diseinatzeko beste teknika batzuk

Inpedantzia parekatzeak funtzionamendu-egoerari egiten dio erreferentzia, non karga-inpedantzia eta kitzikapen-iturriaren barne-inpedantzia elkarren artean egokitzen diren potentzia-irteera maximoa lortzeko. Abiadura handiko PCB kableatuetarako, seinalearen isla saihesteko, zirkuituaren inpedantzia 50 Ω-koa izan behar da. Hau gutxi gorabeherako zifra bat da. Oro har, kable ardazkidearen oinarri-banda 50 Ω-koa dela, maiztasun-banda 75 Ω-koa dela eta bihurritutako alanbrea 100 Ω-koa dela ezartzen da. Zenbaki oso bat besterik ez da, parekatzeko erosotasunerako. Zirkuitu zehatzaren analisiaren arabera, AC amaiera paraleloa hartzen da eta erresistentzia eta kondentsadore sarea erabiltzen dira amaierako inpedantzia gisa. R amaierako erresistentzia transmisio-lerroaren inpedantzia Z0 baino txikiagoa edo berdina izan behar du, eta C kapazitantzia 100 pF baino handiagoa izan behar du. 0.1UF geruza anitzeko zeramikazko kondentsadoreak erabiltzea gomendatzen da. Kondentsadoreak maiztasun baxua blokeatzeko eta maiztasun altua pasatzeko funtzioa du, beraz, R erresistentzia ez da gidatzeko iturriaren DC karga, beraz, amaiera-metodo honek ez du DC energia-kontsumorik.

Crosstalk seinalea transmisio-lerroan hedatzen denean akoplamendu elektromagnetikoak aldameneko transmisio-lerroei eragiten dien tentsio-zarata interferentziari egiten dio erreferentzia. Akoplamendua akoplamendu kapazitiboan eta akoplamendu induktiboetan banatzen da. Gehiegizko diafoniak zirkuituaren abiarazte faltsuak eragin ditzake eta sistemak normalean ez funtzionatzea eragin dezake. Crosstalk-aren ezaugarri batzuen arabera, diafonia murrizteko hainbat metodo nagusi labur daitezke:

(1) Handitu lerro-tartea, murriztu paraleloen luzera eta erabili jog metodoa kableatzeko, beharrezkoa bada.

(2) Abiadura handiko seinale-lerroek baldintzak betetzen dituztenean, amaiera-konbinazioa gehitzeak islak murriztu edo desagerrarazi ditzake, eta, ondorioz, diafonia murrizten da.

(3) Mikrostrip transmisio-lerroetarako eta banda-transmisio-lerroetarako, traza-altuera lurreko planoaren barrutik mugatzeak diafonia nabarmen murrizten du.

(4) Kablearen espazioak baimentzen duenean, sartu lurreko kable bat bi kableen artean diafonia larriagoa duena, isolamenduan eta diafonia murrizten duen papera izan dezakeena.

PCB diseinu tradizionalean abiadura handiko analisi eta simulazio orientabiderik ez dagoenez, seinalearen kalitatea ezin da bermatu, eta arazo gehienak ezin dira aurkitu plakak egiteko proba arte. Horrek asko murrizten du diseinuaren eraginkortasuna eta kostua handitzen du, eta hori desabantaila da, jakina, merkatuko lehia gogorrean. Hori dela eta, abiadura handiko PCB diseinurako, industriako jendeak diseinu ideia berri bat proposatu du, “goitik behera” diseinu metodo bihurtu dena. Hainbat politika aztertu eta optimizatu ondoren, arazo posible gehienak saihestu dira eta asko aurreztu dira. Proiektuaren aurrekontua betetzen dela ziurtatzeko denbora, kalitate handiko inprimatutako oholak ekoizten dira eta proba akats aspergarriak eta garestiak saihesten dira.

Seinale digitalak transmititzeko lerro diferentzialak erabiltzea neurri eraginkorra da abiadura handiko zirkuitu digitaletan seinalearen osotasuna suntsitzen duten faktoreak kontrolatzeko. Zirkuitu inprimatuko plakako lerro diferentziala ia-TEM moduan lan egiten duen mikrouhin integratuko transmisio-line diferentzial baten parekoa da. Horien artean, PCBaren goiko edo beheko lerro diferentziala mikrobanda akoplatuaren lerroaren baliokidea da eta geruza anitzeko PCBaren barruko geruzan kokatzen da. Seinale digitala linea diferentzialean transmititzen da modu bakoitiaren transmisio-moduan, hau da, seinale positibo eta negatiboen arteko fase-aldea 180°-koa da, eta zarata lerro diferentzial pare batean akoplatzen da modu komun batean. Zirkuituaren tentsioa edo korrontea kentzen da, modu arrunteko zarata kentzeko seinalea lor daiteke. Linea diferentzialaren bikotearen tentsio baxuko anplitudea edo korronte unitatearen irteerak abiadura handiko integrazioaren eta potentzia-kontsumo baxuaren baldintzak betetzen ditu.

6 amaierako oharrak

Teknologia elektronikoaren etengabeko garapenarekin, ezinbestekoa da seinalearen osotasunaren teoria ulertzea abiadura handiko PCBen diseinua gidatzeko eta egiaztatzeko. Artikulu honetan laburbildutako esperientzia batzuk abiadura handiko zirkuituen PCB diseinatzaileei garapen-zikloa laburtzen lagun diezaieke, alferrikako desbideratzeak saihesten eta eskulana eta baliabide materialak aurrezten. Diseinatzaileek benetako lanean ikertzen eta arakatzen jarraitu behar dute, esperientzia pilatzen jarraitu eta teknologia berriak konbinatu behar dituzte abiadura handiko PCB zirkuitu plakak diseinatzeko errendimendu bikainarekin.