Dalam desain Papan PCB, dengan peningkatan frekuensi yang cepat, akan ada banyak gangguan yang berbeda dari papan PCB frekuensi rendah. Selain itu, dengan meningkatnya frekuensi dan kontradiksi antara miniaturisasi dan biaya rendah papan PCB, interferensi ini akan menjadi semakin rumit.

Dalam penelitian yang sebenarnya, kita dapat menyimpulkan bahwa ada empat aspek utama gangguan, termasuk kebisingan catu daya, gangguan saluran transmisi, kopling dan interferensi elektromagnetik (EMI). Dengan menganalisis berbagai masalah interferensi dari PCB frekuensi tinggi dan menggabungkannya dengan praktik di tempat kerja, solusi yang efektif diajukan.

Pertama, kebisingan catu daya

Di sirkuit frekuensi tinggi, kebisingan catu daya memiliki pengaruh yang jelas pada sinyal frekuensi tinggi. Oleh karena itu, persyaratan pertama catu daya adalah kebisingan yang rendah. Lantai yang bersih sama pentingnya dengan listrik yang bersih. Mengapa? Karakteristik daya ditunjukkan pada Gambar 1. Jelas, catu daya memiliki impedansi tertentu, dan impedansi didistribusikan ke seluruh catu daya, oleh karena itu, kebisingan akan ditambahkan ke catu daya.

Maka kita harus meminimalkan impedansi catu daya, jadi yang terbaik adalah memiliki lapisan catu daya khusus dan lapisan pentanahan. Dalam desain sirkuit hf, jauh lebih baik untuk merancang catu daya sebagai lapisan daripada sebagai bus dalam banyak kasus, sehingga loop selalu dapat mengikuti jalur impedansi minimal.

Selain itu, papan daya harus menyediakan loop sinyal untuk semua sinyal yang dihasilkan dan diterima pada PCB. Ini meminimalkan loop sinyal dan dengan demikian mengurangi kebisingan, yang sering diabaikan oleh perancang sirkuit frekuensi rendah.

Desain PCB frekuensi tinggi terjadi solusi interferensi

Gambar 1: Karakteristik daya

Ada beberapa cara untuk menghilangkan kebisingan daya dalam desain PCB:

1. Perhatikan lubang tembus pada papan: lubang tembus memerlukan bukaan terukir pada lapisan catu daya untuk memberikan ruang bagi lubang tembus untuk melewatinya. Jika pembukaan lapisan catu daya terlalu besar, itu pasti akan mempengaruhi loop sinyal, sinyal dipaksa untuk melewati, area loop meningkat, dan kebisingan meningkat. Pada saat yang sama, jika beberapa jalur sinyal berkumpul di dekat bukaan dan berbagi loop yang sama, impedansi bersama akan menyebabkan crosstalk. Lihat Gambar 2.

Desain PCB frekuensi tinggi terjadi solusi interferensi

Gambar 2: Jalur umum loop sinyal bypass

2. Jalur koneksi membutuhkan ground yang cukup: setiap sinyal harus memiliki loop sinyal miliknya sendiri, dan area loop dari sinyal dan loop sekecil mungkin, artinya, sinyal dan loop harus paralel.

3. Catu daya analog dan digital untuk memisahkan: perangkat frekuensi tinggi umumnya sangat sensitif terhadap kebisingan digital, sehingga keduanya harus dipisahkan, dihubungkan bersama di pintu masuk catu daya, jika sinyal melintasi bagian analog dan digital dari kata, dapat ditempatkan dalam sinyal di loop untuk mengurangi area loop. Rentang digital-analog yang digunakan untuk loop sinyal ditunjukkan pada Gambar 3.

Desain PCB frekuensi tinggi terjadi solusi interferensi

Gambar 3: Digital – rentang analog untuk loop sinyal

4. Hindari tumpang tindih catu daya terpisah antar lapisan: jika tidak, kebisingan sirkuit dapat dengan mudah melewati kopling kapasitif parasit.

5. Isolasi komponen sensitif: seperti PLL.

6. Tempatkan kabel daya: Untuk mengurangi loop sinyal, letakkan kabel daya di tepi saluran sinyal untuk mengurangi kebisingan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.

Desain PCB frekuensi tinggi terjadi solusi interferensi

Gambar 4: Tempatkan kabel daya di samping saluran sinyal

Dua, saluran transmisi

Hanya ada dua jalur transmisi yang mungkin dalam PCB:

Masalah terbesar dari garis pita dan garis gelombang mikro adalah refleksi. Refleksi akan menimbulkan banyak masalah. Misalnya, sinyal beban akan menjadi superposisi sinyal asli dan sinyal gema, yang akan meningkatkan kesulitan analisis sinyal. Refleksi menyebabkan kerugian kembali (return loss), yang mempengaruhi sinyal sama buruknya dengan gangguan kebisingan tambahan:

1. Sinyal yang dipantulkan kembali ke sumber sinyal akan meningkatkan derau sistem, sehingga lebih sulit bagi penerima untuk membedakan derau dari sinyal;

2. Setiap sinyal yang dipantulkan pada dasarnya akan menurunkan kualitas sinyal dan mengubah bentuk sinyal input. Secara umum, solusinya terutama pencocokan impedansi (misalnya, impedansi interkoneksi harus sangat sesuai dengan impedansi sistem), tetapi kadang-kadang perhitungan impedansi lebih merepotkan, Anda dapat merujuk ke beberapa perangkat lunak perhitungan impedansi saluran transmisi. Metode menghilangkan gangguan saluran transmisi dalam desain PCB adalah sebagai berikut:

(a) Hindari diskontinuitas impedansi saluran transmisi. Titik impedansi terputus-putus adalah titik mutasi saluran transmisi, seperti sudut lurus, lubang tembus, dll, harus dihindari sejauh mungkin. Metode: Untuk menghindari sudut lurus garis, sejauh mungkin untuk pergi 45 ° Angle atau busur, Sudut besar juga bisa; Gunakan lubang tembus sesedikit mungkin, karena setiap lubang tembus adalah diskontinuitas impedansi, seperti ditunjukkan pada Gambar. 5; Sinyal dari lapisan luar menghindari melewati lapisan dalam dan sebaliknya.

Desain PCB frekuensi tinggi terjadi solusi interferensi

Gambar 5: Metode untuk menghilangkan gangguan saluran transmisi

(b) Jangan menggunakan garis pasak. Karena setiap garis tiang adalah sumber kebisingan. Jika saluran tiang pendek, dapat dihubungkan di ujung saluran transmisi; Jika saluran tiang panjang, itu akan mengambil saluran transmisi utama sebagai sumber dan menghasilkan refleksi besar, yang akan memperumit masalah. Disarankan untuk tidak menggunakannya.

Ketiga, kopling

1. Kopling impedansi umum: ini adalah saluran kopling umum, yaitu, sumber interferensi dan perangkat yang terganggu sering berbagi beberapa konduktor (seperti catu daya loop, bus, dan grounding umum), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.

Desain PCB frekuensi tinggi terjadi solusi interferensi

Gambar 6: Kopling impedansi umum

Di saluran ini, penurunan kembali Ic menyebabkan tegangan mode umum dalam loop arus seri, yang mempengaruhi penerima.

2. Kopling mode umum medan akan menyebabkan sumber radiasi menyebabkan tegangan mode umum dalam loop yang dibentuk oleh sirkuit yang diinterferensi dan pada permukaan referensi umum.

Jika medan magnet dominan, nilai tegangan mode umum yang dihasilkan pada rangkaian ground seri adalah luas Vcm=-(△B/△t)* (di mana B= perubahan intensitas induksi magnetik). Jika itu adalah medan elektromagnetik, ketika nilai medan listriknya diketahui, tegangan induksinya: Vcm=(L* H *F*E)/48, rumus ini cocok untuk L(m)=150MHz, di luar batas ini, perhitungan tegangan induksi maksimum dapat disederhanakan sebagai: Vcm=2* H *E.

3. Kopling medan mode diferensial: mengacu pada radiasi langsung oleh pasangan kawat atau papan sirkuit pada kabel dan induksi loopnya diterima. Jika Anda sedekat mungkin dengan dua kabel. Kopling ini sangat berkurang, sehingga kedua kabel dapat dipilin bersama untuk mengurangi interferensi.

4. Kopling antar saluran (crosstalk) dapat menyebabkan kopling yang tidak diinginkan antara saluran atau rangkaian paralel mana pun, yang akan sangat merusak kinerja sistem. Jenisnya dapat dibagi menjadi crosstalk kapasitif dan crosstalk perseptual.

Yang pertama adalah karena kapasitansi parasit di antara saluran membuat kebisingan pada sumber kebisingan digabungkan ke saluran penerima kebisingan melalui injeksi arus. Yang terakhir dapat dianggap sebagai kopling sinyal antara tahap utama dari transformator parasit yang tidak diinginkan. Ukuran crosstalk induktif tergantung pada kedekatan dua loop, ukuran area loop, dan impedansi beban yang terpengaruh.

5. Kopling kabel daya: Kabel daya ac atau DC terganggu oleh interferensi elektromagnetik

Transfer ke perangkat lain.

Ada beberapa cara untuk menghilangkan crosstalk dalam desain PCB:

1. Kedua jenis crosstalk meningkat dengan meningkatnya impedansi beban, sehingga saluran sinyal yang sensitif terhadap interferensi yang disebabkan oleh crosstalk harus dihentikan dengan benar.

2. Maksimalkan jarak antar jalur sinyal untuk secara efektif mengurangi crosstalk kapasitif. Manajemen ground, jarak antar kabel (seperti jalur sinyal aktif dan jalur ground untuk isolasi, terutama dalam keadaan lompat antara jalur sinyal dan ground ke interval) dan mengurangi induktansi timah.

3. Crosstalk kapasitif juga dapat dikurangi secara efektif dengan memasukkan kabel ground di antara garis sinyal yang berdekatan, yang harus dihubungkan ke formasi setiap seperempat panjang gelombang.

4. Untuk crosstalk yang masuk akal, area loop harus diminimalkan, dan jika diizinkan, loop harus dihilangkan.

5. Hindari loop berbagi sinyal.

6. Perhatikan integritas sinyal: perancang harus menerapkan ujung dalam proses pengelasan untuk memecahkan integritas sinyal. Desainer yang menggunakan pendekatan ini dapat fokus pada panjang mikrostrip foil tembaga pelindung untuk mendapatkan kinerja integritas sinyal yang baik. Untuk sistem dengan konektor padat dalam struktur komunikasi, perancang dapat menggunakan PCB sebagai terminal.

Empat, interferensi elektromagnetik

Saat kecepatan meningkat, EMI menjadi semakin serius dan muncul dalam banyak aspek (seperti interferensi elektromagnetik pada interkoneksi). Perangkat berkecepatan tinggi sangat sensitif terhadap hal ini dan akan menerima sinyal palsu berkecepatan tinggi, sedangkan perangkat berkecepatan rendah akan mengabaikan sinyal palsu tersebut.

Ada beberapa cara untuk menghilangkan interferensi elektromagnetik dalam desain PCB:

1. Kurangi loop: Setiap loop setara dengan antena, jadi kita perlu meminimalkan jumlah loop, luas loop, dan efek antena loop. Pastikan sinyal hanya memiliki satu jalur loop pada dua titik mana pun, hindari loop buatan dan gunakan lapisan daya bila memungkinkan.

2. Penyaringan: Penyaringan dapat digunakan untuk mengurangi EMI pada saluran listrik dan saluran sinyal. Ada tiga metode: decoupling kapasitor, filter EMI dan elemen magnetik. Filter EMI ditunjukkan pada Gambar 7.

Desain PCB frekuensi tinggi terjadi solusi interferensi

Gambar 7: Jenis filter

3. Perisai. Karena panjangnya masalah ditambah banyak artikel pelindung diskusi, tidak ada lagi pengantar khusus.

4. Kurangi kecepatan perangkat frekuensi tinggi.

5. Meningkatkan konstanta dielektrik papan PCB, yang dapat mencegah bagian frekuensi tinggi seperti saluran transmisi di dekat papan memancar keluar; Meningkatkan ketebalan papan PCB, meminimalkan ketebalan garis mikrostrip, dapat mencegah tumpahan garis elektromagnetik, juga dapat mencegah radiasi.

Pada titik ini, kita dapat menyimpulkan bahwa dalam desain PCB hf, kita harus mengikuti prinsip-prinsip berikut:

1. Penyatuan dan stabilitas catu daya dan ground.

2. Pengkabelan yang dipertimbangkan dengan cermat dan penghentian yang tepat dapat menghilangkan pantulan.

3. Pengkabelan yang dipertimbangkan dengan cermat dan penghentian yang tepat dapat mengurangi crosstalk kapasitif dan induktif.

4. Peredam kebisingan diperlukan untuk memenuhi persyaratan EMC.