No deseño de Placa PCB, co rápido aumento da frecuencia, haberá moita interferencia diferente da tarxeta PCB de baixa frecuencia. Ademais, co aumento da frecuencia e a contradición entre a miniaturización e o baixo custo da placa PCB, estas interferencias serán cada vez máis complicadas.

Na investigación real podemos concluír que hai principalmente catro aspectos da interferencia, incluído o ruído da alimentación, a interferencia da liña de transmisión, o acoplamento e a interferencia electromagnética (EMI). Ao analizar varios problemas de interferencia de PCB de alta frecuencia e combinar coa práctica no traballo, propóñense solucións eficaces.

En primeiro lugar, o ruído da fonte de alimentación

No circuíto de alta frecuencia, o ruído da fonte de alimentación ten unha influencia evidente no sinal de alta frecuencia. Polo tanto, o primeiro requisito da fonte de alimentación é o baixo ruído. Os pisos limpos son tan importantes como a electricidade limpa. Por que? As características de potencia móstranse na figura 1. Obviamente, a fonte de alimentación ten unha certa impedancia e a impedancia distribúese por toda a fonte de alimentación, polo tanto, o ruído engadirase á fonte de alimentación.

A continuación, deberiamos minimizar a impedancia da fonte de alimentación, polo que é mellor ter unha capa de alimentación dedicada e unha capa de posta a terra. No deseño de circuítos hf, é moito mellor deseñar a fonte de alimentación como capa que como bus na maioría dos casos, de xeito que o lazo sempre pode seguir o camiño da impedancia mínima.

Ademais, a placa de alimentación debe proporcionar un lazo de sinal para todos os sinais xerados e recibidos no PCB. Isto minimiza o lazo de sinal e, polo tanto, reduce o ruído, que é frecuentemente ignorado polos deseñadores de circuítos de baixa frecuencia.

O deseño de PCB de alta frecuencia produce solucións de interferencia

Figura 1: Características de potencia

Hai varios xeitos de eliminar o ruído de enerxía no deseño de PCB:

1. Observe o burato pasante do taboleiro: o burato pasante require aberturas gravadas na capa de subministración de enerxía para deixar espazo para que poida pasar o burato pasante. Se a apertura da capa de subministración de enerxía é demasiado grande, está obrigada a afectar o lazo de sinal, o sinal obrígase a evitarse, a área do lazo aumenta e aumenta o ruído. Ao mesmo tempo, se varias liñas de sinal están agrupadas preto da abertura e comparten o mesmo bucle, a impedancia común causará diafonía. Vexa a Figura 2.

O deseño de PCB de alta frecuencia produce solucións de interferencia

Figura 2: Camiño común do lazo de sinal de derivación

2. A liña de conexión precisa terra suficiente: cada sinal ten que ter o seu propio lazo de sinal propietario e a área do lazo do sinal e do lazo é o máis pequena posible, é dicir, o sinal e o lazo deben ser paralelos.

3. Fonte de alimentación analóxica e dixital para separar: os dispositivos de alta frecuencia son xeralmente moi sensibles ao ruído dixital, polo que os dous deben estar separados, conectados xuntos na entrada da fonte de alimentación, se o sinal atravesa as partes analóxica e dixital do palabras, pódense colocar no sinal a través dun lazo para reducir a área do lazo. O espazo dixital-analóxico usado para o lazo de sinal móstrase na Figura 3.

O deseño de PCB de alta frecuencia produce solucións de interferencia

Figura 3: Espazo dixital – analóxico para o lazo de sinal

4. Evite a superposición de fontes de alimentación separadas entre capas: se non, o ruído do circuíto pode atravesar facilmente o parásito capacitivo.

5. Illar compoñentes sensibles: como PLL.

6. Coloque o cable de alimentación: para reducir o lazo de sinal, coloque o cable de alimentación no bordo da liña de sinal para reducir o ruído, como se mostra na Figura 4.

O deseño de PCB de alta frecuencia produce solucións de interferencia

Figura 4: coloque o cable de alimentación á beira da liña de sinal

Dous, liña de transmisión

Só hai dúas liñas de transmisión posibles nun PCB:

O maior problema da liña de cinta e a liña de microondas é a reflexión. A reflexión causará moitos problemas. Por exemplo, o sinal de carga será a superposición do sinal orixinal e o de eco, o que aumentará a dificultade de análise do sinal. A reflexión provoca a perda de retorno (perda de retorno), que afecta tan mal ao sinal como a interferencia de ruído aditivo:

1. O sinal reflectido de volta á fonte de sinal aumentará o ruído do sistema, facendo máis difícil para o receptor distinguir o ruído do sinal;

2. Calquera sinal reflectido degradará basicamente a calidade do sinal e cambiará a forma do sinal de entrada. En xeral, a solución é principalmente a correspondencia de impedancia (por exemplo, a impedancia da interconexión debería coincidir moito coa impedancia do sistema), pero ás veces o cálculo da impedancia é máis problemático, pode referirse a algún software de cálculo de impedancia de liña de transmisión. Os métodos para eliminar a interferencia das liñas de transmisión no deseño de PCB son os seguintes:

(a) Evitar a discontinuidade de impedancia das liñas de transmisión. O punto de impedancia descontinua é o punto de mutación da liña de transmisión, como esquina recta, burato pasante, etc., debe evitarse na medida do posible. Métodos: Para evitar esquinas rectas da liña, na medida do posible ir a un ángulo ou arco de 45 °, tamén pode ser un ángulo grande; Use o menor número de buratos pasantes posible, porque cada burato pasante é unha discontinuidade de impedancia, como se mostra na FIG. 5; Os sinais da capa exterior evitan pasar pola capa interna e viceversa.

O deseño de PCB de alta frecuencia produce solucións de interferencia

Figura 5: Método para eliminar a interferencia da liña de transmisión

(b) Non empregue liñas de estaca. Porque calquera liña de pila é unha fonte de ruído. Se a liña de pila é curta, pódese conectar ao final da liña de transmisión; Se a liña de pila é longa, tomará a liña de transmisión principal como fonte e producirá un gran reflexo, o que complicará o problema. Recoméndase non usalo.

En terceiro lugar, o acoplamento

1. Acoplamento de impedancia común: é unha canle de acoplamento común, é dicir, a fonte de interferencia e o dispositivo interferido adoitan compartir algúns condutores (como a alimentación de bucle, o bus e a posta a terra común), como se mostra na figura 6.

O deseño de PCB de alta frecuencia produce solucións de interferencia

Figura 6: Acoplamento de impedancia común

Nesta canle, a caída de volta do Ic provoca unha tensión de modo común no bucle de corrente da serie, que afecta ao receptor.

2. O acoplamento en modo común de campo fará que a fonte de radiación provoque tensións en modo común no bucle formado polo circuíto interferido e na superficie de referencia común.

Se o campo magnético é dominante, o valor da tensión de modo común xerado no circuíto de terra en serie é Vcm = – (△ B / △ t) * área (onde △ B = cambio na intensidade de indución magnética). Se é un campo electromagnético, cando se coñece o seu valor de campo eléctrico, a súa tensión inducida: Vcm = (L * H * F * E) / 48, a fórmula é adecuada para L (m) = 150 MHz, máis alá deste límite, o cálculo da tensión máxima inducida pode simplificarse como: Vcm = 2 * H * E.

3. Acoplamento de campo en modo diferencial: refírese á radiación directa por par de fíos ou placa de circuíto no cable e a súa indución de bucle recibida. Se te achegas o máis posible aos dous fíos. Este acoplamento redúcese moito, polo que os dous fíos poden xirarse xuntos para reducir a interferencia.

4. O acoplamento entre liñas (diafonía) pode provocar un acoplamento non desexado entre calquera circuíto de liña ou paralelo, o que prexudicará moito o rendemento do sistema. O seu tipo pódese dividir en diafonía capacitiva e diafonía perceptiva.

O primeiro débese a que a capacidade parasitaria entre as liñas fai que o ruído na fonte de ruído acoplado á liña de recepción de ruído a través da inxección de corrente. Pódese pensar neste último como o acoplamento de sinais entre as etapas primarias dun transformador parasitario non desexado. O tamaño da diafonía indutiva depende da proximidade dos dous bucles, do tamaño da área do lazo e da impedancia da carga afectada.

5. Acoplamento de cables de alimentación: os cables de alimentación de CA ou CC están interferidos por interferencias electromagnéticas

Transferir a outros dispositivos.

Hai varias formas de eliminar a diafonía no deseño de PCB:

1. Ambos os tipos de diafonía aumentan co aumento da impedancia de carga, polo que as liñas de sinal sensibles ás interferencias causadas pola diafonía deberían finalizarse correctamente.

2. Maximiza a distancia entre as liñas de sinal para reducir efectivamente a diafonía capacitiva. A xestión do chan, o espazamento entre o cableado (como as liñas de sinal activas e as liñas de terra para o illamento, especialmente no estado de salto entre a liña de sinal e a terra ao intervalo) e reducen a inductancia do chumbo.

3. A diafonía capacitiva tamén pode reducirse de forma efectiva inserindo un fío de terra entre as liñas de sinal adxacentes, que deben conectarse á formación cada cuarto de lonxitude de onda.

4. Para unha diafonía sensata, a área do bucle debería minimizarse e, se se permite, eliminar o bucle.

5. Evite os lazos para compartir o sinal.

6. Preste atención á integridade do sinal: o deseñador debe implementar extremos no proceso de soldadura para resolver a integridade do sinal. Os deseñadores que usan este enfoque poden centrarse na lonxitude de microtiras da folla de cobre blindada para obter un bo rendemento da integridade do sinal. Para sistemas con conectores densos na estrutura de comunicación, o deseñador pode usar un PCB como terminal.

Catro, interferencia electromagnética

A medida que aumenta a velocidade, o EMI faise cada vez máis grave e presenta moitos aspectos (como a interferencia electromagnética nas interconexións). Os dispositivos de alta velocidade son especialmente sensibles a isto e recibirán sinais espúreos de alta velocidade, mentres que os dispositivos de baixa velocidade ignorarán eses sinais espúreos.

Hai varias formas de eliminar as interferencias electromagnéticas no deseño de PCB:

1. Reducir bucles: cada bucle equivale a unha antena, polo que necesitamos minimizar o número de bucles, a área dos bucles e o efecto da antena dos bucles. Asegúrese de que o sinal só ten un camiño de bucle en dous puntos, evite bucles artificiais e use a capa de potencia sempre que sexa posible.

2. Filtrado: o filtrado pode usarse para reducir o EMI tanto na liña eléctrica como na liña de sinal. Hai tres métodos: condensador de desacoplamiento, filtro EMI e elemento magnético. O filtro EMI móstrase na Figura 7.

O deseño de PCB de alta frecuencia produce solucións de interferencia

Figura 7: Tipos de filtros

3. A blindaxe. Como resultado da duración do número máis moitos artigos sobre a protección da discusión, xa non hai introdución específica.

4. Reduce a velocidade dos dispositivos de alta frecuencia.

5. Aumenta a constante dieléctrica da placa PCB, que pode evitar que as partes de alta frecuencia como a liña de transmisión preto da placa radien cara a fóra; Aumentar o grosor da placa PCB, minimizar o espesor da liña de microstrip, pode evitar o derrame da liña electromagnética, tamén pode evitar a radiación.

Neste momento, podemos concluír que no deseño de PCB hf, debemos seguir os seguintes principios:

1. Unificación e estabilidade da alimentación eléctrica e do chan.

2. Un cableado considerado coidadosamente e as terminacións adecuadas poden eliminar os reflexos.

3. Un cableado considerado coidadosamente e as terminacións adecuadas poden reducir a diafonía capacitiva e indutiva.

4. É necesaria a supresión do ruído para cumprir os requisitos EMC.