Dans la conception de PCB bord, avec l’augmentation rapide de la fréquence, il y aura beaucoup d’interférences différentes de celles de la carte PCB basse fréquence. De plus, avec l’augmentation de la fréquence et la contradiction entre la miniaturisation et le faible coût des circuits imprimés, ces interférences deviendront de plus en plus compliquées.

Dans la recherche actuelle, nous pouvons conclure qu’il existe principalement quatre aspects des interférences, notamment le bruit de l’alimentation, les interférences de la ligne de transmission, le couplage et les interférences électromagnétiques (EMI). En analysant divers problèmes d’interférence des PCB haute fréquence et en les combinant avec la pratique du travail, des solutions efficaces sont proposées.

Tout d’abord, le bruit de l’alimentation

Dans le circuit haute fréquence, le bruit de l’alimentation a une influence évidente sur le signal haute fréquence. Therefore, the first requirement of the power supply is low noise. Des sols propres sont tout aussi importants qu’une électricité propre. Pourquoi? Les caractéristiques de puissance sont illustrées à la figure 1. De toute évidence, l’alimentation a une certaine impédance et l’impédance est répartie sur toute l’alimentation, par conséquent, le bruit sera ajouté à l’alimentation.

Then we should minimize the impedance of the power supply, so it is best to have a dedicated power supply layer and grounding layer. Dans la conception de circuits haute fréquence, il est bien préférable de concevoir l’alimentation en couche plutôt qu’en bus dans la plupart des cas, de sorte que la boucle puisse toujours suivre le chemin d’impédance minimale.

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.

La conception de circuits imprimés à haute fréquence produit des solutions d’interférence

Figure 1 : Caractéristiques de puissance

Il existe plusieurs façons d’éliminer le bruit de puissance dans la conception de circuits imprimés :

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. Voir la figure 2.

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Figure 2 : Chemin commun de la boucle de signal de dérivation

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. Alimentation analogique et numérique à séparer : les appareils haute fréquence sont généralement très sensibles au bruit numérique, les deux doivent donc être séparés, connectés ensemble à l’entrée de l’alimentation, si le signal traverse les parties analogique et numérique du mots, peuvent être placés dans le signal à travers une boucle pour réduire la zone de boucle. L’étendue numérique-analogique utilisée pour la boucle de signal est illustrée à la figure 3.

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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.

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Figure 4 : Placez le cordon d’alimentation à côté de la ligne de signal

Two, transmission line

Il n’y a que deux lignes de transmission possibles dans un PCB :

Le plus gros problème de la ligne ruban et de la ligne micro-ondes est la réflexion. La réflexion causera de nombreux problèmes. Par exemple, le signal de charge sera la superposition du signal d’origine et du signal d’écho, ce qui augmentera la difficulté d’analyse du signal. La réflexion provoque une perte de retour (perte de retour), qui affecte le signal aussi gravement que les interférences de bruit additif :

1. Le signal renvoyé vers la source du signal augmentera le bruit du système, ce qui rendra plus difficile pour le récepteur de distinguer le bruit du signal ;

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:

(a) Éviter la discontinuité d’impédance des lignes de transmission. Le point d’impédance discontinue est le point de mutation de la ligne de transmission, tel qu’un coin droit, un trou traversant, etc., doit être évité autant que possible. Méthodes : Pour éviter les coins droits de la ligne, autant que possible pour aller à 45° Angle ou arc, un grand Angle peut également être ; Utilisez aussi peu de trous traversants que possible, car chaque trou traversant est une discontinuité d’impédance, comme illustré à la FIG. 5 ; Signals from the outer layer avoid passing through the inner layer and vice versa.

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Figure 5: Method for eliminating transmission line interference

(b) Do not use stake lines. Car toute ligne de pieux est source de bruit. Si la ligne de pieux est courte, elle peut être connectée à l’extrémité de la ligne de transmission ; Si la ligne de pile est longue, elle prendra la ligne de transmission principale comme source et produira une grande réflexion, ce qui compliquera le problème. Il est recommandé de ne pas l’utiliser.

Troisièmement, le couplage

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.

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Figure 6 : Couplage d’impédance commune

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. Ce couplage est considérablement réduit, de sorte que les deux fils peuvent être torsadés ensemble pour réduire les interférences.

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. La taille de la diaphonie inductive dépend de la proximité des deux boucles, de la taille de la zone de boucle et de l’impédance de la charge affectée.

5. Couplage du câble d’alimentation : les câbles d’alimentation ca ou cc sont perturbés par des interférences électromagnétiques

Transférer vers d’autres appareils.

There are several ways to eliminate crosstalk in PCB design:

1. Les deux types de diaphonie augmentent avec l’augmentation de l’impédance de charge, de sorte que les lignes de signal sensibles aux interférences causées par la diaphonie doivent être correctement terminées.

2. Maximisez la distance entre les lignes de signal pour réduire efficacement la diaphonie capacitive. Gestion de la masse, espacement entre le câblage (tels que les lignes de signal actives et les lignes de masse pour l’isolement, en particulier dans l’état de saut entre la ligne de signal et la masse à l’intervalle) et réduction de l’inductance du fil.

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. Pour une diaphonie sensible, la zone de boucle doit être minimisée et, si elle est autorisée, la boucle doit être éliminée.

5. Avoid signal sharing loops.

6. Faites attention à l’intégrité du signal : le concepteur doit mettre en œuvre des extrémités dans le processus de soudage pour résoudre l’intégrité du signal. Les concepteurs utilisant cette approche peuvent se concentrer sur la longueur de microruban de la feuille de cuivre de blindage afin d’obtenir de bonnes performances d’intégrité du signal. 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. Réduire les boucles : Chaque boucle équivaut à une antenne, nous devons donc minimiser le nombre de boucles, la surface des boucles et l’effet d’antenne des boucles. 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.

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Figure 7 : Types de filtres

3. The shielding. En raison de la longueur du numéro et de nombreux articles protégeant la discussion, il n’y a plus d’introduction spécifique.

4. Reduce the speed of high-frequency devices.

5. Augmentez la constante diélectrique de la carte PCB, ce qui peut empêcher les pièces à haute fréquence telles que la ligne de transmission près de la carte de rayonner vers l’extérieur; 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. Carefully considered wiring and proper terminations can reduce capacitive and inductive crosstalk.

4. La suppression du bruit est requise pour répondre aux exigences CEM.