Na actualidade, de alta frecuencia e PCB de alta velocidade o deseño converteuse na corrente principal, e todos os enxeñeiros de deseño de PCB deben ser competentes. A continuación, Banermei compartirá contigo algunhas das experiencias de deseño de expertos en hardware en circuítos PCB de alta frecuencia e alta velocidade, e espero que sexa útil para todos.

1. Como evitar interferencias de alta frecuencia?

A idea básica de evitar a interferencia de alta frecuencia é minimizar a interferencia do campo electromagnético dos sinais de alta frecuencia, que é a chamada diafonía (Crosstalk). Pode aumentar a distancia entre o sinal de alta velocidade e o sinal analóxico, ou engadir trazos de protección de terra/shunt xunto ao sinal analóxico. Tamén preste atención ás interferencias de ruído desde a terra dixital ata a terra analóxica.

2. Como considerar a correspondencia de impedancia ao deseñar esquemas de deseño de PCB de alta velocidade?

Ao deseñar circuítos de PCB de alta velocidade, a correspondencia de impedancia é un dos elementos de deseño. O valor de impedancia ten unha relación absoluta co método de cableado, como camiñar na capa superficial (microstrip) ou na capa interna (stripline/dobre stripline), a distancia desde a capa de referencia (capa de potencia ou capa de terra), ancho de cableado, material de PCB , etc. Ambos afectarán ao valor de impedancia característico da traza. É dicir, o valor da impedancia só se pode determinar despois do cableado. Polo xeral, o software de simulación non pode ter en conta algunhas condicións de cableado con impedancia descontinua debido á limitación do modelo de circuíto ou do algoritmo matemático utilizado. Neste momento, só se poden reservar algúns terminadores (terminación), como a resistencia en serie, no diagrama esquemático. Aliviar o efecto da discontinuidade na impedancia da traza. A verdadeira solución ao problema é tratar de evitar descontinuidades de impedancia ao cablear.

3. No deseño de PCB de alta velocidade, que aspectos debería considerar o deseñador as regras EMC e EMI?

Xeralmente, o deseño EMI/EMC debe considerar os aspectos radiados e conducidos ao mesmo tempo. O primeiro pertence á parte de frecuencia máis alta (<30MHz) e o segundo é a parte de frecuencia máis baixa (<30MHz). Polo tanto, non podes só prestar atención á alta frecuencia e ignorar a parte de baixa frecuencia. Un bo deseño EMI/EMC debe ter en conta a localización do dispositivo, a disposición da pila de PCB, o método de conexión importante, a selección do dispositivo, etc. ao comezo do deseño. Se non hai mellor arranxo previamente, resolverase posteriormente. Fará o dobre do resultado coa metade do esforzo e aumentará o custo. Por exemplo, a localización do xerador do reloxo non debe estar preto do conector externo. Os sinais de alta velocidade deben ir á capa interna na medida do posible. Preste atención á adaptación da impedancia característica e á continuidade da capa de referencia para reducir as reflexións. A taxa de variación do sinal empuxado polo dispositivo debe ser o menor posible para reducir a altura. Os compoñentes de frecuencia, ao elixir un capacitor de desacoplamento/bypass, presten atención a se a súa resposta en frecuencia cumpre os requisitos para reducir o ruído no plano de potencia. Ademais, preste atención ao camiño de retorno da corrente de sinal de alta frecuencia para que a área do bucle sexa o máis pequena posible (é dicir, a impedancia do bucle o máis pequena posible) para reducir a radiación. O chan tamén se pode dividir para controlar o rango de ruído de alta frecuencia. Finalmente, escolla correctamente a terra do chasis entre a PCB e a carcasa.

4. Como elixir a placa PCB?

A elección da placa PCB debe atopar un equilibrio entre o cumprimento dos requisitos de deseño e a produción en masa e o custo. Os requisitos de deseño inclúen partes eléctricas e mecánicas. Normalmente este problema material é máis importante cando se deseñan placas PCB de moi alta velocidade (frecuencia superior a GHz). Por exemplo, o material FR-4 de uso común, a perda dieléctrica a unha frecuencia de varios GHz terá unha gran influencia na atenuación do sinal e pode non ser axeitado. No que se refire á electricidade, preste atención a se a constante dieléctrica e a perda dieléctrica son adecuadas para a frecuencia deseñada.

5. Como cumprir os requisitos EMC na medida do posible sen causar demasiada presión sobre os custos?

O aumento do custo da placa PCB debido á EMC adoita ser debido ao aumento do número de capas de terra para mellorar o efecto de blindaxe e á adición de perlas de ferrita, estranguladores e outros dispositivos de supresión de harmónicos de alta frecuencia. Ademais, adoita ser necesario facer coincidir a estrutura de blindaxe noutras institucións para que todo o sistema cumpra os requisitos EMC. O seguinte ofrece só algunhas técnicas de deseño de placas PCB para reducir o efecto da radiación electromagnética xerada polo circuíto.

Tenta escoller un dispositivo cunha taxa de variación do sinal máis lenta para reducir os compoñentes de alta frecuencia xerados polo sinal.

Preste atención á colocación de compoñentes de alta frecuencia, non moi preto do conector externo.

Preste atención á adaptación da impedancia dos sinais de alta velocidade, á capa de cableado e á súa ruta de retorno de corrente, para reducir a reflexión e a radiación de alta frecuencia.

Coloque capacitores de desacoplamento suficientes e axeitados nos pinos da fonte de alimentación de cada dispositivo para aliviar o ruído no plano de potencia e no plano de terra. Preste especial atención a se a resposta en frecuencia e as características de temperatura do capacitor cumpren os requisitos de deseño.

A terra preto do conector externo pódese separar correctamente do chan e a terra do conector pódese conectar á terra do chasis nas proximidades.

As trazas de garda/derivación do chan pódense utilizar adecuadamente xunto a algúns sinais especiais de alta velocidade. Pero preste atención á influencia das trazas de garda/shunt na impedancia característica da traza.

A capa de enerxía encolle 20 H desde a capa de terra, e H é a distancia entre a capa de enerxía e a capa de terra.

6. En que aspectos se debe prestar atención ao deseño, enrutamento e disposición de PCB de alta frecuencia por riba de 2G?

Os PCB de alta frecuencia superiores a 2G pertencen ao deseño de circuítos de radiofrecuencia e non están dentro do ámbito da discusión do deseño de circuítos dixitais de alta velocidade. O esquema e o enrutamento do circuíto de radiofrecuencia deben considerarse xunto co esquema, porque o trazado e o enrutamento provocarán efectos de distribución. Ademais, algúns dispositivos pasivos no deseño de circuítos de radiofrecuencia realízanse mediante definicións parametrizadas e follas de cobre con forma especial. Polo tanto, as ferramentas EDA son necesarias para proporcionar dispositivos parametrizados e editar follas de cobre con formas especiais. A boardstation de Mentor ten un módulo especial de deseño de RF que pode cumprir estes requisitos. Ademais, o deseño xeral de RF require ferramentas especializadas de análise de circuítos de RF. O máis famoso da industria é eesoft de agilent, que ten unha boa interface coas ferramentas de Mentor.

7. A adición de puntos de proba afectará a calidade dos sinais de alta velocidade?

Se afectará á calidade do sinal depende do método de engadir puntos de proba e da rapidez do sinal. Basicamente, pódense engadir puntos de proba adicionais (non usar o pin de vía ou DIP existente como puntos de proba) á liña ou tirar unha liña curta da liña. O primeiro equivale a engadir un pequeno capacitor na liña, o segundo é unha rama adicional. Ambas as dúas condicións afectarán máis ou menos ao sinal de alta velocidade, e a extensión do efecto está relacionada coa velocidade de frecuencia do sinal e a taxa de borde do sinal. A magnitude do impacto pódese coñecer mediante simulación. En principio, canto menor sexa o punto de proba, mellor (por suposto, debe cumprir os requisitos da ferramenta de proba) canto máis curta sexa a rama, mellor.