高周波回路基板設計のスキルは何ですか?

デザイン 高周波PCB は複雑なプロセスであり、多くの要因が高周波回路の動作性能に直接影響を与える可能性があります。 高周波回路の設計と配線は、設計全体にとって非常に重要です。 高周波回路PCB設計に関する次のXNUMXのヒントが特に推奨されます。

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1.多層基板配線

高周波回路は、積分率が高く、配線密度が高い傾向があります。 多層基板の使用は、配線だけでなく、干渉を減らすための効果的な手段でもあります。 PCBレイアウト段階では、特定の層数のプリント基板サイズを適切に選択することで、中間層を最大限に活用してシールドを設定し、最も近い接地をより適切に実現し、寄生インダクタンスを効果的に低減して信号を短縮できます。これらの方法はすべて、信号の相互干渉の振幅低減など、高周波回路の信頼性に役立ちます。 いくつかのデータは、同じ材料が使用された場合、20層ボードのノイズが両面ボードのノイズよりもXNUMXdB低いことを示しています。 しかし、問題もあります。 PCB半層の数が多いほど、製造プロセスが複雑になり、単価が高くなります。 これには、PCBレイアウトを実行するときに適切な層数のPCBボードを選択する必要があります。 合理的なコンポーネントレイアウト計画、および正しい配線ルールを使用して設計を完了します。

2.高速電子機器のピン間でリードが曲がるのが少ないほど良い

高周波回路配線のリード線は、完全な直線を採用するのが最適であり、これを回す必要があります。 45度の破線または円弧で回転させることができます。 この要件は、低周波回路での銅箔の固定強度を向上させるためにのみ使用されますが、高周波回路では、この要件が満たされます。 XNUMXつの要件により、高周波信号の外部放射と相互結合を減らすことができます。

3.高周波回路デバイスのピン間のリードが短いほど良い

信号の放射強度は、信号線のトレース長に比例します。 高周波信号リードが長いほど、それに近いコンポーネントに結合しやすくなります。 したがって、信号クロックの場合、水晶発振器、DDRデータ、LVDS回線、USB回線、HDMI回線、その他の高周波信号回線はできるだけ短くする必要があります。

4.高周波回路デバイスのピン間でリード層が交互になっていることが少ないほど、優れています。

いわゆる「リードの層間交代が少ないほど良い」とは、コンポーネント接続プロセスで使用されるビア(Via)が少ないほど良いことを意味します。 サイドによると、0.5つのビアは約XNUMXpFの分布容量をもたらすことができ、ビアの数を減らすと速度が大幅に向上し、データエラーの可能性を減らすことができます。

5.近接並列配線で信号線によって導入される「クロストーク」に注意してください

高周波回路の配線は、信号線の近接並列配線によって生じる「クロストーク」に注意を払う必要があります。 クロストークとは、直接接続されていない信号線間の結合現象を指します。 高周波信号は伝送線路に沿って電磁波の形で送信されるため、信号線路はアンテナとして機能し、電磁界のエネルギーが伝送線路の周囲に放出されます。 信号間の電磁界の相互結合により、望ましくないノイズ信号が生成されます。 クロストーク(クロストーク)と呼ばれます。 PCB層のパラメータ、信号線の間隔、駆動端と受信端の電気的特性、および信号線の終端方法はすべて、クロストークに一定の影響を及ぼします。 したがって、高周波信号のクロストークを低減するためには、配線時に可能な限り次のことを行う必要があります。

配線スペースが許せば、より深刻なクロストークのあるXNUMX本のワイヤの間にアース線またはグランドプレーンを挿入することで、孤立した役割を果たし、クロストークを減らすことができます。 信号線の周囲の空間に時変電磁界が存在する場合、並列分布が避けられない場合は、並列信号線の反対側に広い面積の「グラウンド」を配置して、干渉を大幅に減らすことができます。

配線スペースが許す限り、隣接する信号線の間隔を広げ、信号線の平行長を短くし、クロック線をキー信号線に対して平行ではなく垂直にするようにしてください。 同じ層での並列配線がほぼ避けられない場合、隣接するXNUMXつの層では、配線の方向が互いに垂直である必要があります。

デジタル回路では、通常のクロック信号はエッジの変化が速い信号であり、外部クロストークが高くなります。 したがって、設計では、クロックラインをグラウンドラインで囲み、より多くのグラウンドラインの穴を開けて分散容量を減らし、それによってクロストークを減らす必要があります。 高周波信号クロックの場合は、低電圧差動クロック信号を使用してグランドモードをラップし、パッケージのグランドパンチングの整合性に注意してください。

未使用の入力端子は吊り下げないでください。吊り下げられたラインは送信アンテナと同等である可能性があり、接地によって抑制される可能性があるため、接地または電源に接続してください(電源も高周波信号ループで接地されます)。放出。 実践により、この方法を使用してクロストークを排除すると、すぐに結果が得られる場合があることが証明されています。

6.集積回路ブロックの電源ピンに高周波デカップリングコンデンサを追加します

高周波デカップリングコンデンサは、近くの各集積回路ブロックの電源ピンに追加されます。 電源ピンの高周波デカップリングコンデンサを増やすと、電源ピンへの高周波高調波の干渉を効果的に抑えることができます。

7.高周波デジタル信号とアナログ信号のアース線のアース線を分離します

アナログアース線、デジタルアース線などを公共のアース線に接続する場合は、高周波チョーク磁気ビーズを使用して接続するか、直接隔離して一点相互接続に適した場所を選択してください。 高周波デジタル信号のアース線のアース電位は、一般的に一貫性がありません。 多くの場合、XNUMXつの間に直接特定の電圧差があります。 さらに、高周波デジタル信号のアース線には、高周波信号の非常に豊富な高調波成分が含まれていることがよくあります。 デジタル信号のアース線とアナログ信号のアース線を直接接続すると、高周波信号の高調波がアース線のカップリングを介してアナログ信号と干渉します。 したがって、通常の状況では、高周波デジタル信号のアース線とアナログ信号のアース線を分離し、適切な位置で一点相互接続方式、または高周波方式を使用することができます。周波数チョーク磁気ビーズ相互接続を使用できます。

8.配線によって形成されるループを避けます

あらゆる種類の高周波信号トレースは、可能な限りループを形成するべきではありません。 やむを得ない場合は、ループ面積をできるだけ小さくしてください。

9.良好な信号インピーダンス整合を確保する必要があります

信号伝送の過程で、インピーダンスが一致しない場合、信号は伝送チャネルで反射し、反射によって合成信号がオーバーシュートを形成し、信号が論理しきい値の近くで変動します。

反射を排除する基本的な方法は、伝送信号のインピーダンスを適切に整合させることです。 負荷インピーダンスと伝送線路の特性インピーダンスの差が大きいほど反射が大きくなるため、信号伝送線路の特性インピーダンスをできるだけ負荷インピーダンスと等しくする必要があります。 同時に、PCB上の伝送ラインは突然の変化やコーナーを持つことができないことに注意し、伝送ラインの各ポイントのインピーダンスを連続的に保つようにしてください。そうしないと、伝送ラインのさまざまなセクション間で反射が発生します。 これには、高速PCB配線中に、次の配線規則を遵守する必要があります。

USB配線ルール。 USB信号差動ルーティングが必要です。線幅は10mil、線間隔は6mil、接地線と信号線の間隔は6milです。

HDMI配線ルール。 HDMI信号差動ルーティングが必要で、線幅は10mil、線間隔は6mil、HDMI差動信号ペアの各20セット間の間隔はXNUMXmilを超えています。

LVDS配線ルール。 LVDS信号差動ルーティングが必要です。線幅は7mil、行間隔は6milです。目的は、HDMIの差動信号インピーダンスを100 + -15%オームに制御することです。

DDR配線規則。 DDR1トレースでは、信号ができるだけ穴を通過しないようにする必要があります。信号線の幅は同じで、線の間隔は同じです。 信号間のクロストークを減らすには、トレースが2Wの原理を満たす必要があります。 DDR2以上の高速デバイスの場合、高周波データも必要です。 信号のインピーダンス整合を確保するために、ラインの長さは同じです。

10.送信の完全性を保証します

信号伝送の完全性を維持し、グラウンド分割によって引き起こされる「グラウンドバウンス現象」を防止します。