Tällä hetkellä korkeataajuisia ja nopea PCB suunnittelusta on tullut valtavirtaa, ja jokaisen PCB-asetteluinsinöörin tulee olla asiantunteva. Seuraavaksi Banermei jakaa kanssasi laitteisto-asiantuntijoiden suunnittelukokemuksia korkeataajuisista ja nopeista PCB-piireistä, ja toivon, että siitä on apua kaikille.

1. Kuinka välttää suurtaajuiset häiriöt?

Korkeataajuisten häiriöiden välttämisen perusideana on minimoida korkeataajuisten signaalien sähkömagneettisen kentän häiriö, joka on ns. ylikuuluminen (Crosstalk). Voit suurentaa nopean signaalin ja analogisen signaalin välistä etäisyyttä tai lisätä maasuoja-/shunttijäljet ​​analogisen signaalin viereen. Kiinnitä huomiota myös häiriöihin digitaalisesta maadosta analogiseen maahan.

2.Miten ottaa huomioon impedanssin sovitus suunniteltaessa nopeita PCB-suunnittelukaavioita?

Nopeita piirilevyjä suunniteltaessa impedanssisovitus on yksi suunnitteluelementeistä. Impedanssiarvolla on absoluuttinen suhde johdotusmenetelmään, kuten pintakerroksen (mikroliuska) tai sisäkerroksen (liuskajohto/kaksoisliuskajohto), etäisyys vertailukerroksesta (tehokerros tai maakerros), johdotuksen leveys, piirilevymateriaali. jne. Molemmat vaikuttavat jäljen ominaisimpedanssiarvoon. Toisin sanoen impedanssiarvo voidaan määrittää vasta johdotuksen jälkeen. Yleensä simulointiohjelmisto ei voi ottaa huomioon joitain kytkentäolosuhteita, joissa impedanssi on epäjatkuva piirimallin tai käytetyn matemaattisen algoritmin rajoituksista johtuen. Tällä hetkellä vain jotkin päätteet (pääte), kuten sarjavastus, voidaan varata kaaviossa. Lievittää jälkiimpedanssin epäjatkuvuuden vaikutusta. Todellinen ratkaisu ongelmaan on yrittää välttää impedanssikatkoksia johdotuksen aikana.

3. Mitä näkökohtia suunnittelijan tulee ottaa huomioon nopeiden piirilevyjen suunnittelussa EMC- ja EMI-säännöt?

Yleensä EMI/EMC-suunnittelussa on otettava huomioon sekä säteilevät että johdetut näkökohdat samanaikaisesti. Ensimmäinen kuuluu korkeamman taajuuden osaan (<30MHz) ja jälkimmäinen on matalataajuiseen osaan (<30MHz). Joten et voi vain kiinnittää huomiota korkeaan taajuuteen ja sivuuttaa matalataajuista osaa. Hyvässä EMI/EMC-suunnittelussa tulee ottaa layoutin alussa huomioon laitteen sijainti, piirilevypinon järjestely, tärkeä kytkentätapa, laitevalinta jne. Jos parempaa järjestelyä ei ole etukäteen tehty, se ratkaistaan ​​jälkeenpäin. Se tekee kaksinkertaisen tuloksen puolella vaivalla ja lisää kustannuksia. Esimerkiksi kellogeneraattorin sijainti ei saa olla lähellä ulkoista liitintä. Nopeiden signaalien tulisi mennä sisäkerrokseen mahdollisimman paljon. Kiinnitä huomiota ominaisimpedanssisovitukseen ja vertailukerroksen jatkuvuuteen heijastusten vähentämiseksi. Laitteen työntämän signaalin kääntönopeuden tulee olla mahdollisimman pieni korkeuden pienentämiseksi. Taajuuskomponentit, kun valitset erotus-/ohituskondensaattoria, kiinnitä huomiota siihen, täyttääkö sen taajuusvaste tehotason kohinan vähentämisvaatimukset. Kiinnitä lisäksi huomiota suurtaajuisen signaalivirran paluutiehen tehdäksesi silmukan alueen mahdollisimman pieneksi (eli silmukan impedanssin mahdollisimman pieneksi) säteilyn vähentämiseksi. Maa voidaan myös jakaa korkeataajuisen melun alueen ohjaamiseksi. Lopuksi valitse oikein alustan maadoitus piirilevyn ja kotelon väliltä.

4. Miten valita piirilevy?

Piirilevyn valinnassa on löydettävä tasapaino suunnitteluvaatimusten täyttämisen sekä massatuotannon ja kustannusten välillä. Suunnitteluvaatimukset sisältävät sekä sähköiset että mekaaniset osat. Yleensä tämä materiaaliongelma on tärkeämpi suunniteltaessa erittäin nopeita piirilevylevyjä (taajuus suurempi kuin GHz). Esimerkiksi yleisesti käytetyllä FR-4-materiaalilla dielektrinen häviö useiden GHz:ien taajuudella vaikuttaa suuresti signaalin vaimenemiseen, eikä se välttämättä ole sopivaa. Sähkön osalta kiinnitä huomiota siihen, ovatko dielektrisyysvakio ja dielektrisyyshäviö sopivat suunnitellulle taajuudelle.

5. Kuinka täyttää EMC-vaatimukset mahdollisimman paljon aiheuttamatta liikaa kustannuspaineita?

EMC:n aiheuttamat kohonneet PCB-levyn kustannukset johtuvat yleensä maadoituskerrosten määrän kasvusta suojausvaikutuksen parantamiseksi sekä ferriittihelmien, kuristimen ja muiden korkeataajuisten harmonisten vaimennuslaitteiden lisäämisestä. Lisäksi on yleensä tarpeen sovittaa muiden laitosten suojausrakenne, jotta koko järjestelmä läpäisi EMC-vaatimukset. Seuraavassa on vain muutamia piirilevyjen suunnittelutekniikoita, joilla vähennetään piirin tuottamaa sähkömagneettista säteilyä.

Yritä valita laite, jolla on hitaampi signaalin muutosnopeus, jotta signaalin tuottamat suurtaajuiset komponentit vähenevät.

Kiinnitä huomiota korkeataajuisten komponenttien sijoittamiseen, ei liian lähelle ulkoista liitintä.

Kiinnitä huomiota nopeiden signaalien impedanssisovitukseen, johdotuskerrokseen ja sen paluuvirtapolkuun suurtaajuisen heijastuksen ja säteilyn vähentämiseksi.

Sijoita riittävästi ja tarkoituksenmukaisia ​​erotuskondensaattoreita kunkin laitteen virransyöttönastoihin tehotason ja maatason kohinan vähentämiseksi. Kiinnitä erityistä huomiota siihen, täyttävätkö kondensaattorin taajuusvaste ja lämpötilaominaisuudet suunnitteluvaatimukset.

Ulkoisen liittimen lähellä oleva maa voidaan erottaa kunnolla maadosta, ja liittimen maadoitus voidaan yhdistää lähellä olevaan rungon maahan.

Maasuoja-/shunttijälkiä voidaan käyttää sopivasti joidenkin erityisten suurnopeussignaalien rinnalla. Mutta kiinnitä huomiota suoja-/shunttijälkien vaikutukseen jäljen ominaisimpedanssiin.

Tehokerros kutistuu 20H pohjakerroksesta, ja H on tehokerroksen ja maakerroksen välinen etäisyys.

6. Mihin näkökohtiin tulisi kiinnittää huomiota suunnitellessa, reititettäessä ja sijoitettaessa korkeataajuisia piirilevyjä 2G:n yläpuolella?

Yli 2G:n suurtaajuiset piirilevyt kuuluvat radiotaajuuspiirien suunnitteluun, eivätkä ne kuulu nopeiden digitaalisten piirien suunnittelun piiriin. Radiotaajuuspiirin layout ja reititys tulee harkita yhdessä kaavion kanssa, koska asettelu ja reititys aiheuttavat jakeluvaikutuksia. Lisäksi jotkut passiiviset laitteet radiotaajuuspiirien suunnittelussa on toteutettu parametroiduilla määritelmillä ja erikoismuotoisilla kuparikalvoilla. Siksi EDA-työkaluja tarvitaan parametroitujen laitteiden tarjoamiseen ja erikoismuotoisten kuparikalvojen muokkaamiseen. Mentorin boardstationissa on erityinen RF-suunnittelumoduuli, joka voi täyttää nämä vaatimukset. Lisäksi yleinen RF-suunnittelu vaatii erikoistuneita RF-piirianalyysityökaluja. Alan tunnetuin on agilentin eesoft, jolla on hyvä käyttöliittymä Mentorin työkaluihin.

7. Vaikuttaako testipisteiden lisääminen nopeiden signaalien laatuun?

Se, vaikuttaako se signaalin laatuun, riippuu menetelmästä, jolla testipisteet lisätään ja kuinka nopea signaali on. Periaatteessa ylimääräisiä testipisteitä (älä käytä olemassa olevaa läpivienti- tai DIP-nastaa testipisteinä) voidaan lisätä linjaan tai vetää lyhyt viiva linjasta. Edellinen vastaa pienen kondensaattorin lisäämistä linjaan, jälkimmäinen on ylimääräinen haara. Molemmat näistä olosuhteista vaikuttavat suurinopeuksiseen signaaliin enemmän tai vähemmän, ja vaikutuksen laajuus liittyy signaalin taajuusnopeuteen ja signaalin reunanopeuteen. Iskun suuruus voidaan tietää simuloinnilla. Periaatteessa mitä pienempi testipiste, sitä parempi (tietysti sen on täytettävä testityökalun vaatimukset), mitä lyhyempi haara, sitä parempi.