What are the skills of high-frequency circuit PCB design?

A concepción do PCB de alta frecuencia é un proceso complicado e moitos factores poden afectar directamente o rendemento do circuíto de alta frecuencia. O deseño e a fiación de circuítos de alta frecuencia son moi importantes para todo o deseño. Recoméndanse especialmente os seguintes dez consellos para o deseño de PCB de circuítos de alta frecuencia:

ipcb

1. Cableado da placa multicapa

Os circuítos de alta frecuencia tenden a ter unha alta integración e unha alta densidade de cableado. O uso de placas multicapa non só é necesario para a fiación, senón tamén un medio eficaz para reducir as interferencias. Na fase de deseño de PCB, unha selección razoable do tamaño da placa impresa cun certo número de capas pode facer un uso completo da capa intermedia para configurar o escudo, realizar mellor a conexión a terra máis próxima e reducir eficazmente a inductancia parasitaria e acurtar o sinal. lonxitude de transmisión, aínda que se mantén un gran Todos estes métodos son beneficiosos para a fiabilidade dos circuítos de alta frecuencia, como a redución da amplitude da interferencia cruzada do sinal. Algúns datos mostran que cando se usa o mesmo material, o ruído da placa de catro capas é 20 dB menor que o da placa de dobre cara. Non obstante, tamén hai un problema. Canto maior sexa o número de medias capas de PCB, máis complexo será o proceso de fabricación e maior será o custo unitario. Isto esixe que seleccionemos placas de PCB co número adecuado de capas ao realizar o deseño de PCB. Planificación razoable do deseño dos compoñentes e utilizar regras de cableado correctas para completar o deseño.

2. Canto menos se dobra o chumbo entre os pinos dos dispositivos electrónicos de alta velocidade, mellor

O fío condutor do cableado do circuíto de alta frecuencia é mellor adoptar unha liña recta completa, que debe ser xirada. Pódese xirar mediante unha liña discontinua de 45 graos ou un arco circular. Este requisito só se usa para mellorar a resistencia de fixación da folla de cobre en circuítos de baixa frecuencia, mentres que en circuítos de alta frecuencia cúmprese este requisito. Un requisito pode reducir a emisión externa e o acoplamento mutuo dos sinais de alta frecuencia.

3. Canto máis curto sexa o cable entre os pinos do dispositivo de circuíto de alta frecuencia, mellor

A intensidade de radiación do sinal é proporcional á lonxitude da traza da liña de sinal. Canto máis longo sexa o cable do sinal de alta frecuencia, máis fácil será acoplalo aos compoñentes próximos a el. Polo tanto, para o reloxo de sinal, o oscilador de cristal, os datos DDR, as liñas LVDS, as liñas USB, as liñas HDMI e outras liñas de sinal de alta frecuencia deben ser o máis curtas posible.

4. Canto menos se alterne a capa de chumbo entre os pinos do dispositivo de circuíto de alta frecuencia, mellor

O chamado “canto menor sexa a alternancia entre capas dos cables, mellor” significa que cantos menos vías (Via) se utilicen no proceso de conexión de compoñentes, mellor. Segundo o lado, unha vía pode traer unha capacitancia distribuída de 0.5 pF, e reducir o número de vías pode aumentar significativamente a velocidade e reducir a posibilidade de erros de datos.

5. Preste atención á “diafonía” introducida pola liña de sinal nun enrutamento paralelo próximo

O cableado do circuíto de alta frecuencia debe prestar atención á “diafonía” introducida polo enrutamento paralelo próximo das liñas de sinal. A diafonía refírese ao fenómeno de acoplamento entre liñas de sinal que non están conectadas directamente. Dado que os sinais de alta frecuencia transmítense en forma de ondas electromagnéticas ao longo da liña de transmisión, a liña de sinal actuará como antena e a enerxía do campo electromagnético emitirase ao redor da liña de transmisión. Os sinais de ruído indesexables xéranse debido ao acoplamento mutuo de campos electromagnéticos entre os sinais. Chamado diafonía (Crosstalk). Os parámetros da capa de PCB, o espazamento das liñas de sinal, as características eléctricas do extremo condutor e do extremo receptor e o método de terminación da liña de sinal teñen un certo impacto na diafonía. Polo tanto, para reducir a diafonía dos sinais de alta frecuencia, cómpre facer o seguinte ao realizar o cableado:

Se o espazo de cableado o permite, inserir un cable de terra ou un plano de terra entre os dous cables cunha diafonía máis grave pode desempeñar un papel illado e reducir a diafonía. Cando hai un campo electromagnético variable no espazo no espazo que rodea a liña de sinal, se non se pode evitar a distribución paralela, pódese dispor unha gran área de “terra” no lado oposto da liña de sinal paralela para reducir moito a interferencia.

Baixo a premisa de que o espazo de cableado o permite, aumenta o espazo entre as liñas de sinal adxacentes, reduce a lonxitude paralela das liñas de sinal e intenta que a liña do reloxo sexa perpendicular á liña de sinal clave en lugar de paralela. Se o cableado paralelo nunha mesma capa é case inevitable, en dúas capas adxacentes, as direccións do cableado deben ser perpendiculares entre si.

Nos circuítos dixitais, os sinais de reloxo habituais son sinais con cambios de bordo rápidos, que teñen alta diafonía externa. Polo tanto, no deseño, a liña do reloxo debe estar rodeada por unha liña de terra e perforar máis buratos de liña de terra para reducir a capacitancia distribuída, reducindo así a diafonía. Para os reloxos de sinal de alta frecuencia, intente usar sinais de reloxo diferencial de baixa tensión e envolve o modo de chan e preste atención á integridade da perforación do paquete.

O terminal de entrada non utilizado non debe estar suspendido, senón conectado a terra ou conectado á fonte de alimentación (a fonte de alimentación tamén está conectada a terra no bucle de sinal de alta frecuencia), porque a liña suspendida pode ser equivalente á antena de transmisión e a posta a terra pode inhibir a emisión. A práctica demostrou que usar este método para eliminar a diafonía ás veces pode producir resultados inmediatos.

6. Engade un capacitor de desacoplamento de alta frecuencia ao pin da fonte de alimentación do bloque de circuítos integrados

Engádese un capacitor de desacoplamento de alta frecuencia ao pin da fonte de alimentación de cada bloque de circuíto integrado próximo. O aumento do capacitor de desacoplamento de alta frecuencia do pin da fonte de alimentación pode suprimir eficazmente a interferencia dos harmónicos de alta frecuencia no pin da fonte de alimentación.

7. Illa o fío de terra do sinal dixital de alta frecuencia e do fío de terra do sinal analóxico

Cando o fío de terra analóxico, o fío dixital de terra, etc. están conectados ao fío público de terra, use esferas magnéticas de estrangulamento de alta frecuencia para conectar ou illar directamente e seleccione un lugar axeitado para a interconexión dun só punto. O potencial de terra do fío de terra do sinal dixital de alta frecuencia é xeralmente inconsistente. Moitas veces hai unha certa diferenza de voltaxe entre ambos directamente. Ademais, o fío de terra do sinal dixital de alta frecuencia contén moitas veces compoñentes harmónicos moi ricos do sinal de alta frecuencia. Cando o fío de terra do sinal dixital e o fío de terra do sinal analóxico están conectados directamente, os harmónicos do sinal de alta frecuencia interferirán co sinal analóxico a través do acoplamento do fío de terra. Polo tanto, en circunstancias normais, o fío de terra do sinal dixital de alta frecuencia e o fío de terra do sinal analóxico deben ser illados, e pódese utilizar un método de interconexión dun só punto nunha posición adecuada ou un método de alta frecuencia. Pódese utilizar a interconexión de perlas magnéticas de estrangulamento de frecuencia.

8. Evitar bucles formados polo cableado

Todo tipo de trazos de sinal de alta frecuencia non deberían formar un bucle na medida do posible. Se é inevitable, a área do bucle debe ser o máis pequena posible.

9. Debe garantir unha boa adaptación da impedancia do sinal

No proceso de transmisión do sinal, cando a impedancia non coincide, o sinal reflectirase na canle de transmisión e a reflexión fará que o sinal sintetizado forme un exceso, facendo que o sinal flutue preto do limiar lóxico.

A forma fundamental de eliminar a reflexión é igualar ben a impedancia do sinal de transmisión. Dado que canto maior sexa a diferenza entre a impedancia de carga e a impedancia característica da liña de transmisión, maior será a reflexión, polo que a impedancia característica da liña de transmisión de sinal debe igualarse na medida do posible á impedancia de carga. Ao mesmo tempo, teña en conta que a liña de transmisión no PCB non pode ter cambios bruscos ou esquinas, e intente manter a impedancia de cada punto da liña de transmisión continua, se non, haberá reflexións entre as distintas seccións da liña de transmisión. Isto require que durante o cableado de PCB de alta velocidade, deben observarse as seguintes regras de cableado:

Regras de cableado USB. Require enrutamento diferencial do sinal USB, o ancho da liña é de 10 mil, o espazamento entre liñas é de 6 mil e a liña de terra e o espazo entre liñas de sinal é de 6 mil.

Regras de cableado HDMI. O enrutamento diferencial do sinal HDMI é necesario, o ancho da liña é de 10 mil, o espazamento entre liñas é de 6 mil e o espazo entre cada dous conxuntos de pares de sinais diferenciais HDMI supera os 20 mil.

Regras de cableado LVDS. Require un enrutamento diferencial de sinal LVDS, o ancho da liña é de 7 mil, o espazo entre liñas é de 6 mil, o propósito é controlar a impedancia diferencial do sinal de HDMI a 100 + -15% ohmios.

Regras de cableado DDR. Os rastros DDR1 requiren que os sinais non pasen por buratos o máximo posible, as liñas de sinal teñen o mesmo ancho e as liñas están igualmente espaciadas. As trazas deben cumprir o principio de 2W para reducir a diafonía entre sinais. Para os dispositivos de alta velocidade de DDR2 ou superior, tamén se requiren datos de alta frecuencia. As liñas son iguais en lonxitude para garantir a coincidencia de impedancia do sinal.

10. Garantir a integridade da transmisión

Manter a integridade da transmisión do sinal e evitar o “fenómeno de rebote do chan” causado pola división do chan.