Desain dari PCB frekuensi tinggi adalah proses yang rumit, dan banyak faktor dapat secara langsung mempengaruhi kinerja kerja sirkuit frekuensi tinggi. Desain sirkuit dan kabel frekuensi tinggi sangat penting untuk keseluruhan desain. Sepuluh tip berikut untuk desain PCB sirkuit frekuensi tinggi sangat direkomendasikan:

1. Kabel papan multilayer

Sirkuit frekuensi tinggi cenderung memiliki integrasi tinggi dan kerapatan kabel tinggi. Penggunaan papan multi-layer tidak hanya diperlukan untuk pengkabelan, tetapi juga merupakan cara yang efektif untuk mengurangi interferensi. Pada tahap Tata Letak PCB, pemilihan ukuran papan cetak yang wajar dengan sejumlah lapisan tertentu dapat memanfaatkan sepenuhnya lapisan perantara untuk memasang pelindung, lebih menyadari landasan terdekat, dan secara efektif mengurangi induktansi parasit dan memperpendek sinyal. panjang transmisi, sambil tetap mempertahankan besar Semua metode ini bermanfaat untuk keandalan sirkuit frekuensi tinggi, seperti pengurangan amplitudo interferensi silang sinyal. Beberapa data menunjukkan bahwa ketika bahan yang sama digunakan, kebisingan papan empat lapis adalah 20dB lebih rendah daripada papan dua sisi. Namun, ada juga masalah. Semakin tinggi jumlah setengah lapisan PCB, semakin kompleks proses pembuatannya, dan semakin tinggi biaya unitnya. Ini mengharuskan kita untuk memilih papan PCB dengan jumlah lapisan yang sesuai saat melakukan Tata Letak PCB. Perencanaan tata letak komponen yang wajar, dan gunakan aturan pengkabelan yang benar untuk menyelesaikan desain.

2. Semakin sedikit timah yang tertekuk di antara pin perangkat elektronik berkecepatan tinggi, semakin baik

Kawat utama dari kabel sirkuit frekuensi tinggi adalah yang terbaik untuk mengadopsi garis lurus penuh, yang perlu diputar. Itu dapat diputar dengan garis putus-putus 45 derajat atau busur melingkar. Persyaratan ini hanya digunakan untuk meningkatkan kekuatan pemasangan foil tembaga di sirkuit frekuensi rendah, sedangkan di sirkuit frekuensi tinggi, persyaratan ini terpenuhi. Salah satu persyaratan dapat mengurangi emisi eksternal dan kopling timbal balik dari sinyal frekuensi tinggi.

3. Semakin pendek ujung antara pin perangkat sirkuit frekuensi tinggi, semakin baik

Intensitas radiasi sinyal sebanding dengan panjang jejak garis sinyal. Semakin panjang kabel sinyal frekuensi tinggi, semakin mudah untuk dipasangkan ke komponen yang dekat dengannya. Oleh karena itu, untuk jam sinyal, osilator kristal, data DDR, jalur LVDS, jalur USB, jalur HDMI, dan jalur sinyal frekuensi tinggi lainnya harus sesingkat mungkin.

4. Semakin sedikit lapisan timbal bergantian antara pin perangkat sirkuit frekuensi tinggi, semakin baik

Yang disebut “semakin sedikit pergantian antar-lapisan kabel, semakin baik” berarti semakin sedikit vias (Via) yang digunakan dalam proses koneksi komponen, semakin baik. Menurut pihak, satu via dapat menghasilkan kapasitansi terdistribusi 0.5pF, dan mengurangi jumlah via dapat secara signifikan meningkatkan kecepatan dan mengurangi kemungkinan kesalahan data.

5. Perhatikan “crosstalk” yang diperkenalkan oleh garis sinyal dalam perutean paralel dekat

Pengkabelan sirkuit frekuensi tinggi harus memperhatikan “crosstalk” yang diperkenalkan oleh perutean paralel dekat dari garis sinyal. Crosstalk mengacu pada fenomena kopling antara jalur sinyal yang tidak terhubung langsung. Karena sinyal frekuensi tinggi ditransmisikan dalam bentuk gelombang elektromagnetik di sepanjang saluran transmisi, saluran sinyal akan bertindak sebagai antena, dan energi medan elektromagnetik akan dipancarkan di sekitar saluran transmisi. Sinyal noise yang tidak diinginkan dihasilkan karena adanya hubungan timbal balik medan elektromagnetik antara sinyal. Disebut crosstalk (Crosstalk). Parameter lapisan PCB, jarak garis sinyal, karakteristik listrik ujung penggerak dan ujung penerima, dan metode penghentian garis sinyal semuanya memiliki dampak tertentu pada crosstalk. Oleh karena itu, untuk mengurangi crosstalk dari sinyal frekuensi tinggi, perlu melakukan hal berikut sebanyak mungkin saat memasang kabel:

Jika ruang pengkabelan memungkinkan, memasukkan kabel arde atau bidang arde di antara dua kabel dengan crosstalk yang lebih serius dapat berperan dalam isolasi dan mengurangi crosstalk. Ketika ada medan elektromagnetik yang berubah-ubah waktu di ruang sekitar garis sinyal, jika distribusi paralel tidak dapat dihindari, area “tanah” yang luas dapat diatur di sisi berlawanan dari garis sinyal paralel untuk sangat mengurangi interferensi.

Di bawah premis bahwa ruang pengkabelan memungkinkan, menambah jarak antara garis sinyal yang berdekatan, mengurangi panjang paralel dari garis sinyal, dan mencoba membuat garis jam tegak lurus dengan garis sinyal utama, bukan paralel. Jika pengkabelan paralel pada lapisan yang sama hampir tidak dapat dihindari, pada dua lapisan yang berdekatan, arah pengkabelan harus tegak lurus satu sama lain.

Di sirkuit digital, sinyal clock yang biasa adalah sinyal dengan perubahan tepi yang cepat, yang memiliki crosstalk eksternal yang tinggi. Oleh karena itu, dalam desain, garis jam harus dikelilingi oleh garis tanah dan membuat lebih banyak lubang garis tanah untuk mengurangi kapasitansi terdistribusi, sehingga mengurangi crosstalk. Untuk jam sinyal frekuensi tinggi, coba gunakan sinyal jam diferensial tegangan rendah dan bungkus mode ground, dan perhatikan integritas paket ground punching.

Terminal input yang tidak digunakan tidak boleh ditangguhkan, tetapi diarde atau dihubungkan ke catu daya (catu daya juga diarde dalam loop sinyal frekuensi tinggi), karena saluran yang ditangguhkan mungkin setara dengan antena pemancar, dan pentanahan dapat menghambat emisi. Praktek telah membuktikan bahwa menggunakan metode ini untuk menghilangkan crosstalk terkadang dapat memberikan hasil yang langsung.

6. Tambahkan kapasitor decoupling frekuensi tinggi ke pin catu daya dari blok sirkuit terpadu

Kapasitor decoupling frekuensi tinggi ditambahkan ke pin catu daya dari setiap blok sirkuit terpadu di dekatnya. Meningkatkan kapasitor decoupling frekuensi tinggi dari pin catu daya dapat secara efektif menekan gangguan harmonik frekuensi tinggi pada pin catu daya.

7. Isolasi kabel ground dari sinyal digital frekuensi tinggi dan kabel ground sinyal analog

Ketika kabel ground analog, kabel ground digital, dll. terhubung ke kabel ground publik, gunakan manik-manik magnetik choke frekuensi tinggi untuk menghubungkan atau mengisolasi secara langsung dan memilih tempat yang cocok untuk interkoneksi satu titik. Potensi arde dari kabel arde dari sinyal digital frekuensi tinggi umumnya tidak konsisten. Seringkali ada perbedaan tegangan tertentu antara keduanya secara langsung. Selain itu, kabel ground dari sinyal digital frekuensi tinggi sering mengandung komponen harmonik yang sangat kaya dari sinyal frekuensi tinggi. Ketika kabel ground sinyal digital dan kabel ground sinyal analog terhubung langsung, harmonik sinyal frekuensi tinggi akan mengganggu sinyal analog melalui sambungan kabel ground. Oleh karena itu, dalam keadaan normal, kabel ground dari sinyal digital frekuensi tinggi dan kabel ground dari sinyal analog harus diisolasi, dan metode interkoneksi titik tunggal dapat digunakan pada posisi yang sesuai, atau metode high- interkoneksi manik magnetik tersedak frekuensi dapat digunakan.

8. Hindari loop yang dibentuk oleh kabel

Semua jenis jejak sinyal frekuensi tinggi tidak boleh membentuk loop sebanyak mungkin. Jika tidak dapat dihindari, area loop harus sekecil mungkin.

9. Harus memastikan pencocokan impedansi sinyal yang baik

Dalam proses transmisi sinyal, ketika impedansi tidak cocok, sinyal akan tercermin dalam saluran transmisi, dan refleksi akan menyebabkan sinyal yang disintesis membentuk overshoot, menyebabkan sinyal berfluktuasi mendekati ambang batas logika.

Cara mendasar untuk menghilangkan refleksi adalah dengan mencocokkan impedansi sinyal transmisi dengan baik. Karena semakin besar perbedaan antara impedansi beban dan impedansi karakteristik saluran transmisi, semakin besar refleksi, sehingga impedansi karakteristik saluran transmisi sinyal harus dibuat sama dengan impedansi beban sebanyak mungkin. Pada saat yang sama, harap dicatat bahwa saluran transmisi pada PCB tidak dapat memiliki perubahan atau sudut yang tiba-tiba, dan cobalah untuk menjaga impedansi setiap titik saluran transmisi terus menerus, jika tidak, akan ada pantulan di antara berbagai bagian saluran transmisi. Ini mengharuskan selama pemasangan kabel PCB berkecepatan tinggi, aturan pemasangan kabel berikut harus diperhatikan:

Aturan kabel USB. Memerlukan perutean diferensial sinyal USB, lebar saluran adalah 10 mil, jarak garis adalah 6 mil, dan jarak garis tanah dan garis sinyal adalah 6 mil.

Aturan kabel HDMI. Perutean diferensial sinyal HDMI diperlukan, lebar saluran adalah 10 mil, jarak baris adalah 6 mil, dan jarak antara setiap dua set pasangan sinyal diferensial HDMI melebihi 20 mil.

Aturan pengkabelan LVDS. Memerlukan perutean diferensial sinyal LVDS, lebar saluran 7mil, jarak saluran 6mil, tujuannya adalah untuk mengontrol impedansi sinyal diferensial HDMI hingga 100+-15% ohm

Aturan kabel DDR. Jejak DDR1 membutuhkan sinyal untuk tidak melewati lubang sebanyak mungkin, garis sinyal memiliki lebar yang sama, dan garis memiliki jarak yang sama. Jejak harus memenuhi prinsip 2W untuk mengurangi crosstalk antar sinyal. Untuk perangkat DDR2 berkecepatan tinggi ke atas, data frekuensi tinggi juga diperlukan. Garis sama panjang untuk memastikan pencocokan impedansi sinyal.

10. Menjamin integritas transmisi

Menjaga integritas transmisi sinyal dan mencegah “fenomena bouncing tanah” yang disebabkan oleh pemisahan tanah.