Dizajn visokofrekventni PCB je kompliciran proces i mnogi čimbenici mogu izravno utjecati na rad visokofrekventnog kruga. Dizajn visokofrekventnih krugova i ožičenje vrlo su važni za cijeli dizajn. Sljedećih deset savjeta za dizajn PCB-a visokofrekventnih krugova posebno se preporučuje:

1. Višeslojno ožičenje ploče

Visokofrekventni krugovi imaju visoku integraciju i veliku gustoću ožičenja. Korištenje višeslojnih ploča nije samo potrebno za ožičenje, već i učinkovito sredstvo za smanjenje smetnji. U fazi PCB Layouta, razuman odabir veličine tiskane ploče s određenim brojem slojeva može u potpunosti iskoristiti srednji sloj za postavljanje štita, bolje ostvariti najbliže uzemljenje i učinkovito smanjiti parazitsku induktivnost i skratiti signal duljina prijenosa, uz zadržavanje velike. Sve ove metode su korisne za pouzdanost visokofrekventnih sklopova, kao što je smanjenje amplitude unakrsnih smetnji signala. Neki podaci pokazuju da kada se koristi isti materijal, buka četveroslojne ploče je 20 dB niža od buke dvostrane ploče. Međutim, postoji i problem. Što je veći broj poluslojeva PCB-a, to je složeniji proizvodni proces i veći je jedinični trošak. To od nas zahtijeva da prilikom izvođenja rasporeda PCB-a odaberemo PCB ploče s odgovarajućim brojem slojeva. Razumno planiranje rasporeda komponenti i korištenje ispravnih pravila ožičenja za dovršetak dizajna.

2. Što se manje olovo savija između pinova elektroničkih uređaja velike brzine, to bolje

Vodeća žica ožičenja visokofrekventnog kruga najbolje je usvojiti punu ravnu liniju, koju je potrebno okrenuti. Može se okrenuti izlomljenom linijom za 45 stupnjeva ili kružnim lukom. Ovaj se zahtjev koristi samo za poboljšanje čvrstoće pričvršćivanja bakrene folije u niskofrekventnim krugovima, dok je u visokofrekventnim krugovima ovaj zahtjev zadovoljen. Jedan zahtjev može smanjiti vanjsku emisiju i međusobno spajanje visokofrekventnih signala.

3. Što je kraći vod između pinova uređaja visokofrekventnog kruga, to bolje

Intenzitet zračenja signala proporcionalan je duljini traga signalne linije. Što je duži visokofrekventni signalni kabel, lakše ga je spojiti na komponente koje su mu blizu. Stoga se za sat signala, kristalni oscilator, DDR podaci, LVDS linije, USB linije, HDMI linije i druge visokofrekventne signalne linije zahtijevaju da budu što kraći.

4. Što se manje olovni sloj izmjenjuje između pinova visokofrekventnog sklopa, to bolje

Takozvani “što je manja izmjena vodova među slojevima, to bolje” znači da što se manje spojeva (Via) koristi u procesu povezivanja komponenti, to bolje. Prema strani, jedan vias može donijeti oko 0.5pF raspoređeni kapacitet, a smanjenjem broja vias može značajno povećati brzinu i smanjiti mogućnost grešaka u podacima.

5. Obratite pozornost na “preslušavanje” koje uvodi signalna linija u bliskom paralelnom usmjeravanju

Ožičenje visokofrekventnih strujnih krugova treba obratiti pozornost na “preslušavanje” uvedeno bliskim paralelnim usmjeravanjem signalnih vodova. Preslušavanje se odnosi na fenomen spajanja između signalnih vodova koji nisu izravno povezani. Budući da se visokofrekventni signali prenose u obliku elektromagnetskih valova duž dalekovoda, signalna linija će djelovati kao antena, a energija elektromagnetskog polja emitirat će se oko dalekovoda. Nepoželjni šumni signali nastaju zbog međusobne sprege elektromagnetskih polja između signala. Zove se preslušavanje (Crosstalk). Parametri sloja PCB-a, razmak signalnih vodova, električne karakteristike pogonskog i prijamnog kraja i metoda završetka signalne linije imaju određeni utjecaj na preslušavanje. Stoga, kako bi se smanjio preslušavanje visokofrekventnih signala, potrebno je učiniti što je više moguće pri ožičenju:

Ako prostor za ožičenje dopušta, umetanje žice za uzemljenje ili uzemljenja između dvije žice s ozbiljnijim preslušavanjem može igrati ulogu u izolaciji i smanjenju preslušavanja. Kada postoji vremenski promjenjivo elektromagnetsko polje u prostoru koji okružuje signalnu liniju, ako se paralelna distribucija ne može izbjeći, velika površina “zemlja” može se rasporediti na suprotnoj strani paralelne signalne linije kako bi se uvelike smanjile smetnje.

Pod pretpostavkom da prostor za ožičenje dopušta, povećajte razmak između susjednih signalnih linija, smanjite paralelnu duljinu signalnih linija i pokušajte da linija sata bude okomita na ključnu signalnu liniju umjesto paralelna. Ako je paralelno ožičenje u istom sloju gotovo neizbježno, u dva susjedna sloja, smjerovi ožičenja moraju biti okomiti jedan na drugi.

U digitalnim sklopovima, uobičajeni taktni signali su signali s brzim promjenama rubova, koji imaju visoke vanjske preslušavanja. Stoga, u dizajnu, taktna linija treba biti okružena linijom za uzemljenje i probušiti više rupa za uzemljenje kako bi se smanjio distribuirani kapacitet, čime bi se smanjilo preslušavanje. Za visokofrekventne signalne satove, pokušajte koristiti niskonaponske diferencijalne taktne signale i zamotajte uzemljeni način rada te obratite pozornost na cjelovitost probijanja uzemljenja paketa.

Nekorišteni ulazni terminal ne smije biti suspendiran, već uzemljen ili spojen na napajanje (napajanje je također uzemljeno u petlji visokofrekventnog signala), jer suspendirani vod može biti ekvivalentan odašiljačkoj anteni, a uzemljenje može blokirati emisija. Praksa je pokazala da korištenje ove metode za uklanjanje preslušavanja ponekad može dati trenutne rezultate.

6. Dodajte visokofrekventni kondenzator za razdvajanje na pin napajanja bloka integriranog kruga

Visokofrekventni kondenzator za razdvajanje dodan je na pin napajanja svakog bloka integriranog kruga u blizini. Povećanjem visokofrekventnog kondenzatora za razdvajanje igle napajanja može se učinkovito suzbiti smetnje visokofrekventnih harmonika na pinu napajanja.

7. Izolirajte žicu za uzemljenje visokofrekventnog digitalnog signala i žicu za uzemljenje analognog signala

Kada su analogna žica za uzemljenje, digitalna žica za uzemljenje itd. spojena na javnu žicu za uzemljenje, upotrijebite visokofrekventne magnetske perle za spajanje ili izravno izoliranje i odabir prikladnog mjesta za međusobno povezivanje u jednoj točki. Potencijal uzemljenja žice za uzemljenje visokofrekventnog digitalnog signala općenito je nedosljedan. Često postoji određena razlika napona između njih izravno. Štoviše, žica za uzemljenje visokofrekventnog digitalnog signala često sadrži vrlo bogate harmonijske komponente visokofrekventnog signala. Kada su žica za uzemljenje digitalnog signala i žica za uzemljenje analognog signala izravno spojene, harmonici visokofrekventnog signala interferiraju s analognim signalom kroz spojnicu žice za uzemljenje. Stoga, u normalnim okolnostima, žica za uzemljenje visokofrekventnog digitalnog signala i žica za uzemljenje analognog signala moraju se izolirati, a metoda međusobnog povezivanja u jednoj točki može se koristiti na prikladnom mjestu, ili metoda visoke- može se koristiti magnetska međuveza prigušnice frekvencije.

8. Izbjegavajte petlje nastale ožičenjem

Sve vrste visokofrekventnih tragova signala ne bi smjele činiti petlju što je više moguće. Ako je to neizbježno, područje petlje treba biti što manje.

9. Mora osigurati dobro usklađivanje impedancije signala

U procesu prijenosa signala, kada impedancija ne odgovara, signal će se reflektirati u prijenosnom kanalu, a odraz će uzrokovati da sintetizirani signal formira prekoračenje, uzrokujući fluktuaciju signala blizu logičkog praga.

Temeljni način uklanjanja refleksije je dobro uskladiti impedanciju prijenosnog signala. Budući da je veća razlika između impedancije opterećenja i karakteristične impedancije dalekovoda, to je veća refleksija, pa karakterističnu impedanciju prijenosnog voda treba učiniti jednakom impedanciji opterećenja što je više moguće. Istodobno, imajte na umu da prijenosni vod na PCB-u ne može imati nagle promjene ili kutove, i pokušajte održati impedanciju svake točke dalekovoda kontinuiranom, inače će doći do refleksije između različitih dijelova dalekovoda. To zahtijeva da se tijekom brzog ožičenja PCB-a moraju poštivati ​​sljedeća pravila ožičenja:

Pravila USB ožičenja. Zahtijeva diferencijalno usmjeravanje USB signala, širina linije je 10 mil, razmak između linija je 6 mil, a razmak uzemljenja i signalnih linija je 6 mil.

Pravila za HDMI ožičenje. Potrebno je diferencijalno usmjeravanje HDMI signala, širina linije je 10 mil, razmak između linija je 6 mil, a razmak između svaka dva skupa para HDMI diferencijalnih signala prelazi 20 mil.

LVDS pravila ožičenja. Zahtijeva diferencijalno usmjeravanje signala LVDS, širina linije je 7 mil, razmak između linija je 6 mil, svrha je kontrolirati impedanciju diferencijalnog signala HDMI na 100+-15% ohma

DDR pravila ožičenja. DDR1 tragovi zahtijevaju da signali ne prolaze kroz rupe što je više moguće, signalne linije su jednake širine, a linije su jednako raspoređene. Tragovi moraju zadovoljiti 2W princip kako bi se smanjilo preslušavanje između signala. Za uređaje velike brzine DDR2 i više, također su potrebni visokofrekventni podaci. Linije su jednake duljine kako bi se osiguralo podudaranje impedancije signala.

10. Jamčiti integritet prijenosa

Održavajte integritet prijenosa signala i spriječite “fenomen odbijanja od tla” uzrokovan cijepanjem tla.