در طراحی از برد PCBبا افزایش سریع فرکانس ، تداخل زیادی ایجاد می شود که با برد مدار چاپی فرکانس پایین متفاوت است. علاوه بر این ، با افزایش فرکانس و تضاد بین کوچک سازی و هزینه کم تخته PCB ، این تداخل پیچیده تر و پیچیده تر می شود.

در تحقیقات واقعی ، می توان نتیجه گرفت که عمدتا چهار جنبه تداخل وجود دارد ، از جمله سر و صدای منبع تغذیه ، تداخل خط انتقال ، اتصال و تداخل الکترومغناطیسی (EMI). از طریق تجزیه و تحلیل مشکلات مختلف تداخل PCB با فرکانس بالا و ترکیب با تمرین در محل کار ، راه حل های موثری ارائه می شود.

اول ، سر و صدای منبع تغذیه

در مدار فرکانس بالا ، نویز منبع تغذیه تأثیر آشکاری بر سیگنال فرکانس بالا دارد. Therefore, the first requirement of the power supply is low noise. کف تمیز به اندازه برق تمیز اهمیت دارد. چرا؟ مشخصات قدرت در شکل 1 نشان داده شده است. بدیهی است که منبع تغذیه امپدانس خاصی دارد و امپدانس در کل منبع تغذیه توزیع می شود ، بنابراین ، سر و صدا به منبع تغذیه اضافه می شود.

Then we should minimize the impedance of the power supply, so it is best to have a dedicated power supply layer and grounding layer. در طراحی مدار hf ، بهتر است منبع تغذیه را بصورت لایه به عنوان یک گذرگاه در بیشتر موارد طراحی کنیم ، به طوری که حلقه همیشه بتواند مسیر حداقل امپدانس را طی کند.

علاوه بر این ، برد قدرت باید یک حلقه سیگنال برای همه سیگنال های تولید شده و دریافت شده روی PCB ارائه دهد. این امر حلقه سیگنال را به حداقل می رساند و در نتیجه نویز را کاهش می دهد ، که اغلب توسط طراحان مدارهای فرکانس پایین نادیده گرفته می شود.

طراحی PCB با فرکانس بالا راه حل های تداخلی را ایجاد می کند

شکل 1: ویژگی های قدرت

چندین روش برای حذف نویز قدرت در طراحی PCB وجود دارد:

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. اگر دهانه لایه منبع تغذیه بسیار بزرگ باشد ، حلقه سیگنال را تحت تأثیر قرار می دهد ، سیگنال مجبور به دور زدن می شود ، سطح حلقه افزایش می یابد و نویز افزایش می یابد. At the same time, if several signal lines are clustered near the opening and share the same loop, the common impedance will cause crosstalk. شکل 2 را ببینید

طراحی PCB با فرکانس بالا راه حل های تداخلی را ایجاد می کند

شکل 2: مسیر مشترک حلقه سیگنال بای پس

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. منبع تغذیه آنالوگ و دیجیتال برای جدا شدن: دستگاههای فرکانس بالا عموماً به نویز دیجیتالی بسیار حساس هستند ، بنابراین اگر سیگنال در قسمتهای آنالوگ و دیجیتال دستگاه باشد ، این دو باید از هم جدا شده و در ورودی منبع تغذیه به هم متصل شوند. کلمات را می توان در سیگنال یک حلقه قرار داد تا مساحت حلقه را کاهش دهد. دهانه دیجیتال آنالوگ مورد استفاده برای حلقه سیگنال در شکل 3 نشان داده شده است.

طراحی PCB با فرکانس بالا راه حل های تداخلی را ایجاد می کند

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.

طراحی PCB با فرکانس بالا راه حل های تداخلی را ایجاد می کند

شکل 4: سیم برق را در کنار خط سیگنال قرار دهید

Two, transmission line

فقط دو خط انتقال ممکن در PCB وجود دارد:

بزرگترین مشکل خط روبان و خط مایکروویو بازتاب است. بازتاب مشکلات زیادی ایجاد خواهد کرد. به عنوان مثال ، سیگنال بار روی هم قرار دادن سیگنال اصلی و سیگنال اکو خواهد بود که دشواری تجزیه و تحلیل سیگنال را افزایش می دهد. بازتاب باعث از دست دادن بازگشت (از دست دادن بازگشت) می شود ، که به همان اندازه تداخل نویز اضافی روی سیگنال تأثیر می گذارد:

1. سیگنال منعکس شده به منبع سیگنال باعث افزایش نویز سیستم می شود و تشخیص گیرنده از نویز از سیگنال را دشوارتر می کند.

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:

الف) از ناپیوستگی امپدانس خطوط انتقال اجتناب کنید. نقطه امپدانس ناپیوسته ، نقطه جهش خط انتقال است ، مانند گوشه مستقیم ، از طریق سوراخ و غیره ، تا آنجا که ممکن است باید اجتناب شود. روشها: برای جلوگیری از گوشه های مستقیم خط ، تا آنجا که ممکن است زاویه یا قوس 45 درجه را طی کنید ، زاویه بزرگ نیز می تواند باشد. تا آنجا که ممکن است از چند سوراخ استفاده کنید ، زیرا هر یک از سوراخ ها یک ناپیوستگی امپدانس است ، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 5 Signals from the outer layer avoid passing through the inner layer and vice versa.

طراحی PCB با فرکانس بالا راه حل های تداخلی را ایجاد می کند

Figure 5: Method for eliminating transmission line interference

(b) Do not use stake lines. زیرا هر خط شمع منبع سر و صدا است. اگر خط شمع کوتاه باشد ، می توان آن را در انتهای خط انتقال متصل کرد. اگر خط شمع طولانی باشد ، خط انتقال اصلی را به عنوان منبع در نظر گرفته و بازتاب زیادی ایجاد می کند ، که مشکل را پیچیده می کند. توصیه می شود از آن استفاده نکنید.

سوم ، اتصال

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.

طراحی PCB با فرکانس بالا راه حل های تداخلی را ایجاد می کند

شکل 6: اتصال امپدانس مشترک

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. این اتصال بسیار کاهش می یابد ، بنابراین می توان دو سیم را به هم پیچاند تا تداخل را کاهش دهد.

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. اندازه تقابل متقابل بستگی به مجاورت دو حلقه ، اندازه ناحیه حلقه و امپدانس بار تحت تاثیر دارد.

5. اتصال کابل برق: کابلهای برق AC یا DC با تداخل الکترومغناطیسی تداخل پیدا می کنند

انتقال به دستگاه های دیگر

There are several ways to eliminate crosstalk in PCB design:

1. هر دو نوع تقابل با افزایش امپدانس بار افزایش می یابد ، بنابراین خطوط سیگنال حساس به تداخل ناشی از تداخل باید به درستی خاتمه یابد.

2. حداکثر فاصله بین خطوط سیگنال را برای کاهش م effectivelyثر تداخل خازنی کاهش دهید. مدیریت زمین ، فاصله بین سیم کشی (مانند خطوط سیگنال فعال و خطوط زمین برای جداسازی ، به ویژه در حالت پرش بین خط سیگنال و زمین به فاصله) و کاهش القاء سرب.

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- برای هم اندیشی منطقی ، ناحیه حلقه باید به حداقل برسد و در صورت اجازه ، حلقه باید حذف شود.

5. Avoid signal sharing loops.

6. به یکپارچگی سیگنال توجه کنید: طراح باید انتهای فرایند جوشکاری را برای حل یکپارچگی سیگنال پیاده سازی کند. طراحانی که از این رویکرد استفاده می کنند می توانند بر روی طول میکرو نوار فویل مسی محافظ تمرکز کنند تا عملکرد خوبی از یکپارچگی سیگنال بدست آورند. 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.

چندین روش برای از بین بردن تداخل الکترومغناطیسی در طراحی PCB وجود دارد:

1. کاهش حلقه ها: هر حلقه معادل یک آنتن است ، بنابراین باید تعداد حلقه ها ، مساحت حلقه ها و اثر آنتن حلقه ها را به حداقل برسانیم. 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.

طراحی PCB با فرکانس بالا راه حل های تداخلی را ایجاد می کند

شکل 7: انواع فیلتر

3. The shielding. در نتیجه طولانی شدن موضوع و بسیاری از مقالات محافظ بحث ، دیگر مقدمه خاصی وجود ندارد.

4. Reduce the speed of high-frequency devices.

5. افزایش ثابت دی الکتریک تخته PCB ، که می تواند از تابش قطعات فرکانس بالا مانند خط انتقال در نزدیکی برد جلوگیری کند. 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. سیم کشی با دقت و خاتمه مناسب می تواند بازتاب ها را از بین ببرد.

3. سیم کشی با دقت در نظر گرفته شده و خاتمه مناسب می تواند تداخل خازنی و القایی را کاهش دهد.

4. سرکوب سر و صدا برای برآوردن الزامات EMC مورد نیاز است.