À l’heure actuelle, à haute fréquence et PCB haute vitesse la conception est devenue le courant dominant, et chaque ingénieur de mise en page PCB devrait être compétent. Ensuite, Banermei partagera avec vous une partie de l’expérience de conception d’experts en matériel dans les circuits PCB haute fréquence et haute vitesse, et j’espère que cela sera utile à tout le monde.

1. Comment éviter les interférences haute fréquence ?

L’idée de base pour éviter les interférences haute fréquence est de minimiser les interférences du champ électromagnétique des signaux haute fréquence, ce qu’on appelle la diaphonie (Crosstalk). Vous pouvez augmenter la distance entre le signal haute vitesse et le signal analogique, ou ajouter des traces de garde au sol/shunt à côté du signal analogique. Faites également attention aux interférences entre la masse numérique et la masse analogique.

2. Comment prendre en compte l’adaptation d’impédance lors de la conception de schémas de conception de circuits imprimés à grande vitesse ?

Lors de la conception de circuits PCB à grande vitesse, l’adaptation d’impédance est l’un des éléments de conception. La valeur d’impédance a une relation absolue avec la méthode de câblage, telle que la marche sur la couche de surface (microruban) ou la couche interne (stripline/double stripline), la distance par rapport à la couche de référence (couche d’alimentation ou couche de terre), la largeur du câblage, le matériau du PCB , etc. Les deux affecteront la valeur d’impédance caractéristique de la trace. C’est-à-dire que la valeur d’impédance ne peut être déterminée qu’après câblage. Généralement, les logiciels de simulation ne peuvent pas prendre en compte certaines conditions de câblage à impédance discontinue du fait de la limitation du modèle de circuit ou de l’algorithme mathématique utilisé. A ce stade, seules certaines terminaisons (terminaison), telles que la résistance série, peuvent être réservées sur le schéma de principe. Atténuer l’effet de discontinuité dans l’impédance de trace. La vraie solution au problème est d’essayer d’éviter les discontinuités d’impédance lors du câblage.

3. Dans la conception de circuits imprimés à grande vitesse, quels aspects le concepteur doit-il prendre en compte les règles CEM et EMI ?

En règle générale, la conception EMI/EMC doit prendre en compte à la fois les aspects rayonnés et conduits. La première appartient à la partie haute fréquence (<30MHz) et la seconde est la partie basse fréquence (<30MHz). Vous ne pouvez donc pas simplement faire attention à la haute fréquence et ignorer la partie basse fréquence. Une bonne conception EMI/EMC doit tenir compte de l’emplacement de l’appareil, de la disposition de la pile de circuits imprimés, de la méthode de connexion importante, de la sélection de l’appareil, etc. au début de la configuration. S’il n’y a pas de meilleur arrangement à l’avance, il sera résolu par la suite. Il fera deux fois le résultat avec la moitié de l’effort et augmentera le coût. Par exemple, l’emplacement du générateur d’horloge ne doit pas être proche du connecteur externe. Les signaux à grande vitesse doivent aller autant que possible vers la couche interne. Faites attention à l’adaptation d’impédance caractéristique et à la continuité de la couche de référence pour réduire les réflexions. La vitesse de balayage du signal poussé par l’appareil doit être aussi faible que possible pour réduire la hauteur. Les composants de fréquence, lors du choix d’un condensateur de découplage/dérivation, veillez à ce que sa réponse en fréquence réponde aux exigences de réduction du bruit sur le plan d’alimentation. De plus, faites attention au chemin de retour du courant de signal haute fréquence pour rendre la zone de boucle aussi petite que possible (c’est-à-dire, l’impédance de boucle aussi petite que possible) pour réduire le rayonnement. Le sol peut également être divisé pour contrôler la plage de bruit à haute fréquence. Enfin, choisissez correctement la masse du châssis entre le PCB et le boîtier.

4. Comment choisir la carte PCB ?

Le choix de la carte PCB doit trouver un équilibre entre le respect des exigences de conception et la production de masse et le coût. Les exigences de conception comprennent à la fois les pièces électriques et mécaniques. Habituellement, ce problème matériel est plus important lors de la conception de cartes de circuits imprimés à très grande vitesse (fréquence supérieure à GHz). Par exemple, le matériau FR-4 couramment utilisé, la perte diélectrique à une fréquence de plusieurs GHz aura une grande influence sur l’atténuation du signal, et peut ne pas convenir. En ce qui concerne l’électricité, faites attention à savoir si la constante diélectrique et la perte diélectrique sont adaptées à la fréquence conçue.

5. Comment répondre autant que possible aux exigences CEM sans trop peser sur les coûts ?

L’augmentation du coût des cartes de circuits imprimés due à la CEM est généralement due à l’augmentation du nombre de couches de masse pour améliorer l’effet de blindage et à l’ajout de billes de ferrite, d’étranglements et d’autres dispositifs de suppression d’harmoniques à haute fréquence. De plus, il est généralement nécessaire de faire correspondre la structure de blindage sur d’autres institutions pour que l’ensemble du système réponde aux exigences CEM. Ce qui suit ne fournit que quelques techniques de conception de cartes de circuits imprimés pour réduire l’effet de rayonnement électromagnétique généré par le circuit.

Essayez de choisir un appareil avec une vitesse de balayage du signal plus lente pour réduire les composantes haute fréquence générées par le signal.

Faites attention au placement des composants haute fréquence, pas trop près du connecteur externe.

Faites attention à l’adaptation d’impédance des signaux à grande vitesse, à la couche de câblage et à son chemin de courant de retour, afin de réduire la réflexion et le rayonnement haute fréquence.

Placez des condensateurs de découplage suffisants et appropriés sur les broches d’alimentation de chaque appareil pour atténuer le bruit sur le plan d’alimentation et le plan de masse. Faites particulièrement attention à savoir si la réponse en fréquence et les caractéristiques de température du condensateur répondent aux exigences de conception.

La terre près du connecteur externe peut être correctement séparée de la terre, et la terre du connecteur peut être connectée à la terre du châssis à proximité.

Les traces de garde au sol/shunt peuvent être utilisées de manière appropriée à côté de certains signaux spéciaux à grande vitesse. Mais attention à l’influence des traces de garde/shunt sur l’impédance caractéristique de la trace.

La couche d’alimentation rétrécit de 20H par rapport à la couche de sol et H est la distance entre la couche d’alimentation et la couche de sol.

6. À quels aspects faut-il prêter attention lors de la conception, du routage et de la disposition des PCB haute fréquence au-dessus de la 2G ?

Les circuits imprimés haute fréquence au-dessus de 2G appartiennent à la conception de circuits radiofréquence et ne relèvent pas de la discussion de la conception de circuits numériques à haute vitesse. La disposition et le routage du circuit radiofréquence doivent être considérés avec le schéma, car la disposition et le routage entraîneront des effets de distribution. De plus, certains dispositifs passifs dans la conception de circuits radiofréquences sont réalisés grâce à des définitions paramétrées et des feuilles de cuivre de forme spéciale. Par conséquent, les outils EDA sont nécessaires pour fournir des dispositifs paramétrés et éditer des feuilles de cuivre de forme spéciale. La boardstation de Mentor dispose d’un module de conception RF spécial qui peut répondre à ces exigences. De plus, la conception RF générale nécessite des outils d’analyse de circuits RF spécialisés. Le plus célèbre de l’industrie est eesoft d’agilent, qui a une bonne interface avec les outils de Mentor.

7. L’ajout de points de test affectera-t-il la qualité des signaux haute vitesse ?

L’impact sur la qualité du signal dépend de la méthode d’ajout de points de test et de la vitesse du signal. Fondamentalement, des points de test supplémentaires (n’utilisez pas la broche via ou DIP existante comme points de test) peuvent être ajoutés à la ligne ou tirés une ligne courte de la ligne. Le premier équivaut à ajouter un petit condensateur sur la ligne, le second est une branche supplémentaire. Ces deux conditions affecteront plus ou moins le signal à grande vitesse, et l’étendue de l’effet est liée à la vitesse de fréquence du signal et au taux de front du signal. L’ampleur de l’impact peut être connue par simulation. En principe, plus le point de test est petit, mieux c’est (bien sûr, il doit répondre aux exigences de l’outil de test), plus la branche est courte, mieux c’est.