Sem stendur er hátíðni og háhraða PCB hönnun er orðin almenn og sérhver PCB útlitsverkfræðingur ætti að vera vandvirkur. Næst mun Banermei deila með þér nokkurri af hönnunarreynslu vélbúnaðarsérfræðinga í hátíðni og háhraða PCB hringrásum og ég vona að það muni gagnast öllum.

1. Hvernig á að forðast hátíðni truflanir?

Grunnhugmyndin um að forðast hátíðartruflanir er að lágmarka rafsegulsviðstruflanir hátíðnimerkja, sem er svokallað krosstalk (Crosstalk). Þú getur aukið fjarlægðina á milli háhraðamerkisins og hliðræns merkis, eða bætt við jarðvörn/shunt sporum við hlið hliðræna merkið. Gættu einnig að hávaðatruflunum frá stafrænu jörðu til hliðrænu jörðu.

2. Hvernig á að íhuga viðnámssamsvörun þegar hannað er háhraða PCB hönnunarteikningar?

Þegar hannað er háhraða PCB hringrás er viðnámssamsvörun einn af hönnunarþáttunum. Viðnámsgildið hefur algert samband við raflagnaraðferðina, svo sem að ganga á yfirborðslagi (microstrip) eða innra lag (stripline/tvöfalda stripline), fjarlægð frá viðmiðunarlagi (afllag eða jarðlag), raflagnabreidd, PCB efni , osfrv. Hvort tveggja mun hafa áhrif á einkennandi viðnámsgildi ummerkisins. Það er að segja, viðnámsgildið er aðeins hægt að ákvarða eftir raflögn. Almennt séð getur hermihugbúnaður ekki tekið tillit til sumra raflagnaaðstæðna með ósamfelldri viðnám vegna takmarkana á hringrásarlíkaninu eða stærðfræðialgrímsins sem notað er. Á þessum tíma er aðeins hægt að taka frá suma terminators (lok), svo sem röð mótstöðu, á skýringarmyndinni. Draga úr áhrifum ósamfellu í sporviðnám. Raunveruleg lausn vandans er að reyna að forðast ósamfellu viðnáms við raflögn.

3. Í háhraða PCB hönnun, hvaða þætti ætti hönnuður að huga að EMC og EMI reglum?

Almennt þarf EMI / EMC hönnun að taka tillit til bæði geislaðra þátta og leiddu þátta á sama tíma. Sá fyrrnefndi tilheyrir hærri tíðnihlutanum (<30MHz) og sá síðari er lægri tíðnihlutinn (<30MHz). Svo þú getur ekki bara borgað eftirtekt til hátíðninnar og hunsað lágtíðnihlutann. Góð EMI/EMC hönnun verður að taka mið af staðsetningu tækisins, fyrirkomulagi PCB stafla, mikilvægri tengiaðferð, tækjavali o.fl. í upphafi útlits. Ef ekki er betra fyrirkomulag fyrirfram leysist það eftir á. Það mun skila tvöföldum árangri með hálfri fyrirhöfn og auka kostnað. Til dæmis ætti staðsetning klukkunnar ekki að vera nálægt ytri tenginu. Háhraðamerki ættu að fara í innra lagið eins mikið og mögulegt er. Gefðu gaum að einkennandi viðnámssamsvörun og samfellu viðmiðunarlagsins til að draga úr endurkasti. Hraði merkis sem tækið ýtir á ætti að vera eins lítið og hægt er til að draga úr hæðinni. Tíðnihlutir, þegar þú velur aftengingar-/hjáveituþétta, skaltu fylgjast með því hvort tíðniviðbrögð hans standist kröfur um að draga úr hávaða á aflplaninu. Að auki, gaum að afturleið hátíðnimerkjastraums til að gera lykkjusvæðið eins lítið og mögulegt er (þ.e. lykkjuviðnám eins lítið og mögulegt er) til að draga úr geislun. Einnig er hægt að skipta jörðinni til að stjórna svið hátíðni hávaða. Að lokum skaltu velja undirvagnsjörðina á milli PCB og húsnæðisins.

4. Hvernig á að velja PCB borð?

Val á PCB borði verður að ná jafnvægi milli þess að uppfylla hönnunarkröfur og fjöldaframleiðslu og kostnaðar. Hönnunarkröfurnar innihalda bæði rafmagns- og vélræna hluta. Venjulega er þetta efnisvandamál mikilvægara þegar verið er að hanna mjög háhraða PCB töflur (tíðni meiri en GHz). Til dæmis mun algengt notað FR-4 efnið, raftapið á tíðni upp á nokkra GHz hafa mikil áhrif á merkidempunina og gæti ekki hentað. Að því er rafmagn varðar, gaum að því hvort rafstuðullinn og rafstraumstapið henti hönnuðu tíðninni.

5. Hvernig á að uppfylla EMC kröfur eins mikið og mögulegt er án þess að valda of miklum kostnaðarþrýstingi?

Aukinn kostnaður við PCB borð vegna EMC stafar venjulega af aukningu á fjölda jarðlaga til að auka hlífðaráhrifin og bæta við ferrítperlum, kæfu og öðrum hátíðni harmónískum bælingarbúnaði. Að auki er venjulega nauðsynlegt að passa við hlífðaruppbygginguna á öðrum stofnunum til að allt kerfið standist EMC kröfurnar. Eftirfarandi veitir aðeins nokkrar PCB borð hönnunartækni til að draga úr rafsegulgeislunaráhrifum sem myndast af hringrásinni.

Reyndu að velja tæki með hægari merkjahraða til að draga úr hátíðnihlutum sem merkið myndar.

Gefðu gaum að staðsetningu hátíðnihluta, ekki of nálægt ytri tenginu.

Gefðu gaum að viðnámssamsvörun háhraðamerkja, raflagnarinnar og afturstraumsleið þess, til að draga úr hátíðni endurspeglun og geislun.

Settu nægilega og viðeigandi aftengingarþétta á aflgjafapinna hvers tækis til að draga úr hávaða á aflplaninu og jarðplaninu. Gætið sérstaklega að því hvort tíðniviðbrögð og hitaeiginleikar þéttans standist hönnunarkröfur.

Jörðin nálægt ytri tenginu er hægt að aðskilja rétt frá jörðinni og jörð tengisins er hægt að tengja við undirvagnsjörðina í nágrenninu.

Hægt er að nota jarðvörn/shunt spor á viðeigandi hátt við hlið nokkurra sérstakra háhraðamerkja. En gaum að áhrifum verndar/shunt spors á einkennandi viðnám snefilsins.

Kraftlagið minnkar 20H frá jarðlaginu og H er fjarlægðin milli kraftlagsins og jarðlagsins.

6. Hvaða þáttum ætti að huga að við hönnun, leiðsögn og útsetningu á hátíðni PCB yfir 2G?

Hátíðni PCB yfir 2G tilheyra hönnun útvarpsbylgjurása og eru ekki innan umfjöllunar um háhraða stafræna hringrásarhönnun. Skipulag og leið á útvarpsbylgjurásinni ætti að hafa í huga ásamt skýringarmyndinni, því útlitið og leiðin mun valda dreifingaráhrifum. Þar að auki eru sum óvirk tæki við hönnun útvarpsbylgnarása að veruleika með breytugreindum skilgreiningum og sérlaga koparþynnum. Þess vegna þarf EDA verkfæri til að útvega færibreytutæki og breyta sérlaga koparþynnum. Boardstation Mentor er með sérstakri RF hönnunareiningu sem getur uppfyllt þessar kröfur. Þar að auki krefst almenn RF hönnun sérhæfðra RF hringrásargreiningartækja. Frægasta í greininni er eesoft frá agilent, sem hefur gott viðmót við verkfæri Mentor.

7. Mun það að bæta við prófunarpunktum hafa áhrif á gæði háhraðamerkja?

Hvort það mun hafa áhrif á merkjagæði fer eftir aðferðinni við að bæta við prófunarpunktum og hversu hratt merkið er. Í grundvallaratriðum má bæta við fleiri prófunarpunktum (ekki nota núverandi gegnum- eða DIP pinna sem prófunarpunkta) við línuna eða draga stutta línu frá línunni. Hið fyrra jafngildir því að bæta við litlum þétti á línuna, hið síðara er aukagrein. Báðar þessar aðstæður munu hafa meira eða minna áhrif á háhraðamerkið og umfang áhrifanna er tengt tíðnihraða merkisins og brúnhraða merkisins. Hægt er að vita hversu mikil áhrifin eru með uppgerð. Í grundvallaratriðum, því minni sem prófunarpunkturinn er, því betra (auðvitað verður hann að uppfylla kröfur prófunartækisins) því styttri útibúið, því betra.