What are the skills of high-frequency circuit PCB design?

Il disegno del PCB ad alta frequenza is a complicated process, and many factors may directly affect the working performance of the high-frequency circuit. High-frequency circuit design and wiring are very important to the entire design. The following ten tips for high-frequency circuit PCB design are especially recommended:

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1. Cablaggio scheda multistrato

High-frequency circuits tend to have high integration and high wiring density. The use of multi-layer boards is not only necessary for wiring, but also an effective means to reduce interference. In the PCB Layout stage, a reasonable selection of the printed board size with a certain number of layers can make full use of the intermediate layer to set up the shield, better realize the nearest grounding, and effectively reduce the parasitic inductance and shorten the signal transmission length, while still maintaining a large All of these methods are beneficial to the reliability of high-frequency circuits, such as the amplitude reduction of signal cross-interference. Some data show that when the same material is used, the noise of the four-layer board is 20dB lower than that of the double-sided board. However, there is also a problem. The higher the number of PCB half-layers, the more complex the manufacturing process, and the higher the unit cost. This requires us to select PCB boards with the appropriate number of layers when performing PCB Layout. Reasonable component layout planning, and use correct wiring rules to complete the design.

2. The less the lead bends between the pins of high-speed electronic devices, the better

Il filo conduttore del cablaggio del circuito ad alta frequenza è meglio adottare una linea retta completa, che deve essere ruotata. Può essere ruotato da una linea spezzata di 45 gradi o da un arco circolare. Questo requisito viene utilizzato solo per migliorare la forza di fissaggio della lamina di rame nei circuiti a bassa frequenza, mentre nei circuiti ad alta frequenza questo requisito è soddisfatto. Un requisito può ridurre l’emissione esterna e l’accoppiamento reciproco dei segnali ad alta frequenza.

3. Più corto è il cavo tra i pin del dispositivo del circuito ad alta frequenza, meglio è

The radiation intensity of the signal is proportional to the trace length of the signal line. The longer the high-frequency signal lead, the easier it is to couple to the components close to it. Therefore, for the signal clock, crystal oscillator, DDR data, LVDS lines, USB lines, HDMI lines and other high-frequency signal lines are required to be as short as possible.

4. Meno lo strato di piombo si alterna tra i pin del dispositivo del circuito ad alta frequenza, meglio è

Il cosiddetto “minore è l’alternanza tra gli strati dei cavi, meglio è” significa che meno vie (Via) vengono utilizzate nel processo di connessione dei componenti, meglio è. Secondo il lato, un via può portare a una capacità distribuita di 0.5 pF e ridurre il numero di via può aumentare significativamente la velocità e ridurre la possibilità di errori nei dati.

5. Prestare attenzione al “crosstalk” introdotto dalla linea di segnale nel routing parallelo stretto

Il cablaggio del circuito ad alta frequenza dovrebbe prestare attenzione al “crosstalk” introdotto dallo stretto instradamento parallelo delle linee di segnale. La diafonia si riferisce al fenomeno di accoppiamento tra linee di segnale che non sono direttamente collegate. Poiché i segnali ad alta frequenza vengono trasmessi sotto forma di onde elettromagnetiche lungo la linea di trasmissione, la linea di segnale fungerà da antenna e l’energia del campo elettromagnetico verrà emessa attorno alla linea di trasmissione. Si generano segnali di rumore indesiderati a causa dell’accoppiamento reciproco di campi elettromagnetici tra i segnali. Chiamato diafonia (crosstalk). I parametri dello strato PCB, la spaziatura delle linee di segnale, le caratteristiche elettriche dell’estremità pilota e dell’estremità ricevente e il metodo di terminazione della linea del segnale hanno tutti un certo impatto sulla diafonia. Pertanto, al fine di ridurre la diafonia dei segnali ad alta frequenza, è necessario effettuare quanto segue durante il cablaggio:

Se lo spazio di cablaggio lo consente, l’inserimento di un filo di terra o di un piano di terra tra i due fili con diafonia più grave può svolgere un ruolo nell’isolamento e ridurre la diafonia. Quando è presente un campo elettromagnetico variabile nel tempo nello spazio che circonda la linea del segnale, se non è possibile evitare la distribuzione parallela, è possibile disporre un’ampia area di “massa” sul lato opposto della linea del segnale parallela per ridurre notevolmente le interferenze.

Con la premessa che lo spazio di cablaggio lo consente, aumentare la distanza tra le linee di segnale adiacenti, ridurre la lunghezza parallela delle linee di segnale e provare a rendere la linea di clock perpendicolare alla linea di segnale chiave anziché parallela. Se il cablaggio parallelo nello stesso strato è quasi inevitabile, in due strati adiacenti, le direzioni del cablaggio devono essere perpendicolari tra loro.

Nei circuiti digitali, i normali segnali di clock sono segnali con rapidi cambiamenti di fronte, che hanno un’elevata diafonia esterna. Pertanto, nella progettazione, la linea di clock dovrebbe essere circondata da una linea di terra e praticare più fori della linea di massa per ridurre la capacità distribuita, riducendo così la diafonia. Per i segnali di clock ad alta frequenza, provare a utilizzare segnali di clock differenziali a bassa tensione e avvolgere la modalità di messa a terra e prestare attenzione all’integrità della perforazione di massa del pacchetto.

Il terminale di ingresso inutilizzato non deve essere sospeso, ma messo a terra o collegato all’alimentatore (l’alimentatore è anche messo a terra nel circuito del segnale ad alta frequenza), poiché la linea sospesa può essere equivalente all’antenna trasmittente e la messa a terra può inibire l’emissione. La pratica ha dimostrato che l’utilizzo di questo metodo per eliminare la diafonia può talvolta produrre risultati immediati.

6. Aggiungere un condensatore di disaccoppiamento ad alta frequenza al pin di alimentazione del blocco del circuito integrato

Un condensatore di disaccoppiamento ad alta frequenza viene aggiunto al pin di alimentazione di ciascun blocco di circuiti integrati nelle vicinanze. L’aumento del condensatore di disaccoppiamento ad alta frequenza del pin di alimentazione può sopprimere efficacemente l’interferenza delle armoniche ad alta frequenza sul pin di alimentazione.

7. Isolare il filo di terra del segnale digitale ad alta frequenza e il filo di terra del segnale analogico

Quando il filo di terra analogico, il filo di terra digitale, ecc. sono collegati al filo di terra pubblico, utilizzare perline magnetiche ad alta frequenza per collegare o isolare direttamente e selezionare un luogo adatto per l’interconnessione a punto singolo. Il potenziale di massa del filo di terra del segnale digitale ad alta frequenza è generalmente incoerente. C’è spesso una certa differenza di tensione tra i due direttamente. Inoltre, il filo di terra del segnale digitale ad alta frequenza contiene spesso componenti armoniche molto ricche del segnale ad alta frequenza. Quando il filo di terra del segnale digitale e il filo di terra del segnale analogico sono collegati direttamente, le armoniche del segnale ad alta frequenza interferiranno con il segnale analogico attraverso l’accoppiamento del filo di terra. Pertanto, in circostanze normali, il filo di terra del segnale digitale ad alta frequenza e il filo di terra del segnale analogico devono essere isolati e può essere utilizzato un metodo di interconnessione a punto singolo in una posizione adatta o un metodo di alta frequenza. è possibile utilizzare l’interconnessione di sfere magnetiche con induttanza di frequenza.

8. Evitare i loop formati dal cablaggio

Tutti i tipi di tracce di segnale ad alta frequenza non dovrebbero formare un loop il più possibile. Se è inevitabile, l’area del circuito dovrebbe essere la più piccola possibile.

9. Deve garantire una buona corrispondenza dell’impedenza del segnale

Nel processo di trasmissione del segnale, quando l’impedenza non corrisponde, il segnale si rifletterà nel canale di trasmissione e la riflessione farà sì che il segnale sintetizzato formi un superamento, facendo fluttuare il segnale vicino alla soglia logica.

Il modo fondamentale per eliminare la riflessione è far corrispondere bene l’impedenza del segnale di trasmissione. Poiché maggiore è la differenza tra l’impedenza di carico e l’impedenza caratteristica della linea di trasmissione, maggiore è la riflessione, quindi l’impedenza caratteristica della linea di trasmissione del segnale dovrebbe essere resa quanto più possibile uguale all’impedenza di carico. Allo stesso tempo, si tenga presente che la linea di trasmissione sul PCB non può avere sbalzi o angoli, e cercare di mantenere continua l’impedenza di ogni punto della linea di trasmissione, altrimenti si avranno riflessi tra le varie sezioni della linea di trasmissione. Ciò richiede che durante il cablaggio PCB ad alta velocità, devono essere osservate le seguenti regole di cablaggio:

Regole di cablaggio USB. Richiede il routing differenziale del segnale USB, la larghezza della linea è 10 mil, l’interlinea è 6 mil e la linea di terra e l’interlinea del segnale è 6 mil.

Regole di cablaggio HDMI. È richiesto il routing differenziale del segnale HDMI, la larghezza della linea è 10 mil, l’interlinea è 6 mil e la spaziatura tra ogni due serie di coppie di segnali differenziali HDMI supera i 20 mil.

Regole di cablaggio LVDS. Richiede il routing differenziale del segnale LVDS, la larghezza della linea è 7 mil, l’interlinea è 6 mil, lo scopo è controllare l’impedenza del segnale differenziale di HDMI a 100 + -15% ohm

Regole di cablaggio DDR. Le tracce DDR1 richiedono che i segnali non passino il più possibile attraverso i fori, le linee del segnale sono di uguale larghezza e le linee sono equamente distanziate. Le tracce devono soddisfare il principio 2W per ridurre la diafonia tra i segnali. Per i dispositivi ad alta velocità di DDR2 e superiori, sono richiesti anche dati ad alta frequenza. Le linee sono di uguale lunghezza per garantire l’adattamento di impedenza del segnale.

10. Garantire l’integrità della trasmissione

Mantenere l’integrità della trasmissione del segnale e prevenire il “fenomeno di rimbalzo del terreno” causato dalla divisione del terreno.