დიზაინში PCB დაფასიხშირის სწრაფი ზრდით, იქნება ბევრი ჩარევა, რომელიც განსხვავდება დაბალი სიხშირის PCB დაფისგან. უფრო მეტიც, სიხშირის მატებასთან ერთად და წინააღმდეგობა PCB დაფის მინიატურაციასა და დაბალ ღირებულებას შორის, ეს ჩარევა უფრო და უფრო გართულდება.

რეალურ კვლევაში ჩვენ შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ძირითადად ჩარევის ოთხი ასპექტია, მათ შორის ელექტრომომარაგების ხმაური, გადამცემი ხაზის ჩარევა, შეერთება და ელექტრომაგნიტური ჩარევა (EMI). მაღალი სიხშირის PCB- ის ჩარევის სხვადასხვა პრობლემის გაანალიზებით და პრაქტიკაში მუშაობისას შერწყმით, ეფექტური გადაწყვეტილებებია წარმოდგენილი.

პირველი, დენის წყაროს ხმაური

მაღალი სიხშირის წრეში, ენერგიის წყაროს ხმაური აშკარა გავლენას ახდენს მაღალი სიხშირის სიგნალზე. Therefore, the first requirement of the power supply is low noise. სუფთა იატაკი ისეთივე მნიშვნელოვანია, როგორც სუფთა ელექტროენერგია. რატომ? სიმძლავრის მახასიათებლები ნაჩვენებია სურათ 1 -ში. ცხადია, დენის წყაროს აქვს გარკვეული წინაღობა და წინაღობა ნაწილდება მთელ ელექტროენერგიაზე, შესაბამისად, ხმაური დაემატება ელექტროენერგიის მიწოდებას.

Then we should minimize the impedance of the power supply, so it is best to have a dedicated power supply layer and grounding layer. Hf მიკროსქემის დიზაინში, ბევრად უკეთესია ელექტროენერგიის წყაროს შემუშავება როგორც ფენა, ვიდრე ავტობუსი უმეტეს შემთხვევაში, ისე რომ მარყუჟს ყოველთვის შეეძლოს დაიცვას მინიმალური წინაღობის გზა.

გარდა ამისა, დენის დაფამ უნდა უზრუნველყოს სიგნალის მარყუჟი ყველა გამომუშავებული და მიღებული სიგნალისათვის PCB- ზე. ეს ამცირებს სიგნალის მარყუჟს და ამცირებს ხმაურს, რომელსაც ხშირად შეუმჩნეველი ხდებიან დაბალი სიხშირის წრიული დიზაინერები.

მაღალი სიხშირის PCB დიზაინი ჩნდება ჩარევის გადაწყვეტილებებში

სურათი 1: სიმძლავრის მახასიათებლები

PCB დიზაინში სიმძლავრის ხმაურის აღმოფხვრის რამდენიმე გზა არსებობს:

1. Note the through hole on the board: the through hole requires etched openings on the power supply layer to leave space for the through hole to pass through. თუ ელექტროენერგიის მიწოდების ფენის გახსნა ძალიან დიდია, ის აუცილებლად იმოქმედებს სიგნალის მარყუჟზე, სიგნალი იძულებულია გვერდის ავლით, მარყუჟის ფართობი იზრდება და ხმაური იზრდება. At the same time, if several signal lines are clustered near the opening and share the same loop, the common impedance will cause crosstalk. იხ. სურათი 2.

მაღალი სიხშირის PCB დიზაინი ჩნდება ჩარევის გადაწყვეტილებებში

სურათი 2: შემოვლითი სიგნალის მარყუჟის საერთო გზა

2. The connection line needs enough ground: each signal needs to have its own proprietary signal loop, and the loop area of the signal and loop is as small as possible, that is to say, the signal and loop should be parallel.

3. ანალოგური და ციფრული ელექტრომომარაგება განცალკევებისთვის: მაღალი სიხშირის მოწყობილობები ზოგადად ძალიან მგრძნობიარეა ციფრული ხმაურის მიმართ, ამიტომ ეს ორი ერთმანეთისგან უნდა იყოს გამიჯნული, ერთმანეთთან დაკავშირებული ელექტროენერგიის შესასვლელთან, თუ სიგნალი ანალოგიურ და ციფრულ ნაწილებზე სიტყვები, შეიძლება მოთავსდეს სიგნალში მარყუჟის გასწვრივ, რათა შეამციროს მარყუჟის არე. სიგნალის მარყუჟისთვის გამოყენებული ციფრული ანალოგური მონაკვეთი ნაჩვენებია სურათ 3-ში.

მაღალი სიხშირის PCB დიზაინი ჩნდება ჩარევის გადაწყვეტილებებში

Figure 3: Digital – analog span for signal loop

4. Avoid overlapping of separate power supplies between layers: otherwise circuit noise can easily pass through parasitic capacitive coupling.

5. Isolate sensitive components: such as PLL.

6. Place the power cable: To reduce the signal loop, place the power cable on the edge of the signal line to reduce the noise, as shown in Figure 4.

მაღალი სიხშირის PCB დიზაინი ჩნდება ჩარევის გადაწყვეტილებებში

სურათი 4: მოათავსეთ კვების კაბელი სიგნალის ხაზის გვერდით

Two, transmission line

PCB– ში მხოლოდ ორი შესაძლო გადამცემი ხაზია:

ლენტის ხაზისა და მიკროტალღოვანი ხაზის ყველაზე დიდი პრობლემა ასახვაა. რეფლექსია ბევრ პრობლემას შეუქმნის. მაგალითად, დატვირთვის სიგნალი იქნება ორიგინალური სიგნალისა და ექოს სიგნალის სუპერპოზიცია, რაც გაზრდის სიგნალის ანალიზის სირთულეს. ასახვა იწვევს დაბრუნების დაკარგვას (დაბრუნების დაკარგვას), რაც გავლენას ახდენს სიგნალზე ისევე ცუდად, როგორც დამატებითი ხმაურის ჩარევა:

1. სიგნალის წყაროსთან ასახული სიგნალი გაზრდის სისტემის ხმაურს, რაც მიმღებს გაუძნელებს სიგნალისგან ხმაურის გარჩევას;

2. Any reflected signal will basically degrade the signal quality and change the shape of the input signal. Generally speaking, the solution is mainly impedance matching (for example, the impedance of the interconnection should very match the impedance of the system), but sometimes the calculation of impedance is more troublesome, you can refer to some transmission line impedance calculation software. The methods of eliminating transmission line interference in PCB design are as follows:

(ა) თავიდან იქნას აცილებული გადამცემი ხაზების წინაღობის შეწყვეტა. შეწყვეტილი წინაღობის წერტილი არის გადამცემი ხაზის მუტაციის წერტილი, როგორიცაა სწორი კუთხე, ხვრელიდან და ა.შ., რაც შეიძლება მაქსიმალურად უნდა იქნას აცილებული. მეთოდები: ხაზის სწორი კუთხეების თავიდან ასაცილებლად, შეძლებისდაგვარად 45 ° კუთხე ან რკალი, დიდი კუთხე ასევე შეიძლება იყოს; გამოიყენეთ რაც შეიძლება ცოტა ხვრელი, რადგან თითოეული ხვრელი არის წინაღობის შეუწყვეტლობა, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახ. 5; Signals from the outer layer avoid passing through the inner layer and vice versa.

მაღალი სიხშირის PCB დიზაინი ჩნდება ჩარევის გადაწყვეტილებებში

Figure 5: Method for eliminating transmission line interference

(b) Do not use stake lines. რადგან ნებისმიერი წყობის ხაზი არის ხმაურის წყარო. თუ წყობის ხაზი მოკლეა, ის შეიძლება შეერთდეს გადამცემი ხაზის ბოლოს; თუ წყობის ხაზი გრძელია, ის მიიღებს მთავარ გადამცემ ხაზს, როგორც წყაროს და გამოიმუშავებს დიდ ასახვას, რაც გაართულებს პრობლემას. მიზანშეწონილია არ გამოიყენოთ იგი.

მესამე, დაწყვილება

1. Common impedance coupling: it is a common coupling channel, that is, the interference source and the interfered device often share some conductors (such as loop power supply, bus, and common grounding), as shown in Figure 6.

მაღალი სიხშირის PCB დიზაინი ჩნდება ჩარევის გადაწყვეტილებებში

სურათი 6: საერთო წინაღობის დაწყვილება

In this channel, the drop back of the Ic causes a common-mode voltage in the series current loop, affecting the receiver.

2. The field common-mode coupling will cause the radiation source to cause common-mode voltages in the loop formed by the interfered circuit and on the common reference surface.

If the magnetic field is dominant, the value of the common-mode voltage generated in the series ground circuit is Vcm=-(△B/△t)* area (where △B= change in magnetic induction intensity). If it is an electromagnetic field, when its electric field value is known, its induced voltage: Vcm=(L* H *F*E)/48, the formula is suitable for L(m)=150MHz, beyond this limit, the calculation of the maximum induced voltage can be simplified as: Vcm=2* H *E.

3. Differential mode field coupling: refers to the direct radiation by wire pair or circuit board on the lead and its loop induction received. If you get as close to the two wires as possible. ეს დაწყვილება მნიშვნელოვნად შემცირდა, ასე რომ ორი მავთული შეიძლება ერთმანეთთან იყოს გადახვეული ჩარევის შესამცირებლად.

4. Inter-line coupling (crosstalk) can cause unwanted coupling between any line or parallel circuit, which will greatly damage the performance of the system. Its type can be divided into capacitive crosstalk and perceptual crosstalk.

The former is because the parasitic capacitance between the lines makes the noise on the noise source coupled to the noise receiving line through current injection. The latter can be thought of as the coupling of signals between the primary stages of an unwanted parasitic transformer. ინდუქციური შეჯამების ზომა დამოკიდებულია ორი მარყუჟის სიახლოვეზე, მარყუჟის ფართობის ზომაზე და დაზარალებული დატვირთვის წინაღობაზე.

5. დენის კაბელის შეერთება: AC ან DC დენის კაბელები ერევა ელექტრომაგნიტური ჩარევის შედეგად

სხვა მოწყობილობებზე გადატანა.

There are several ways to eliminate crosstalk in PCB design:

1. ორივე სახის შეჯვარება იზრდება დატვირთვის წინაღობის ზრდასთან ერთად, ამიტომ ჯვარედინი შუალედებით გამოწვეული ჩარევისადმი მგრძნობიარე სიგნალის ხაზები სათანადოდ უნდა შეწყდეს.

2. მაქსიმალურად გაზარდეთ სიგნალის ხაზებს შორის მანძილი, რათა ეფექტურად შემცირდეს capacitive crosstalk. მიწის მართვა, მანძილი გაყვანილობას შორის (როგორიცაა აქტიური სიგნალის ხაზები და მიწის ხაზები იზოლაციისთვის, განსაკუთრებით სიგნალის ხაზსა და მიწას შორის ინტერვალის გადასვლისას) და ამცირებს ტყვიის ინდუქტიურობას.

3. Capacitive crosstalk can also be effectively reduced by inserting a ground wire between adjacent signal lines, which must be connected to the formation every quarter of a wavelength.

4. გონივრული შეჯამებისთვის, მარყუჟის ფართობი უნდა შემცირდეს, ხოლო თუ დაშვებულია, მარყუჟი უნდა აღმოიფხვრას.

5. Avoid signal sharing loops.

6. ყურადღება მიაქციეთ სიგნალის მთლიანობას: დიზაინერმა უნდა შეასრულოს ბოლოები შედუღების პროცესში სიგნალის მთლიანობის გადასაჭრელად. დიზაინერებს, რომლებიც იყენებენ ამ მიდგომას, შეუძლიათ ფოკუსირება მოახდინონ სპილენძის კილიტის მიკროსქემის სიგრძეზე, რათა მიიღონ სიგნალის მთლიანობის კარგი შესრულება. For systems with dense connectors in the communication structure, the designer can use a PCB as the terminal.

Four, electromagnetic interference

As the speed increases, EMI becomes more and more serious and presents in many aspects (such as electromagnetic interference at interconnects). High-speed devices are particularly sensitive to this and will receive high-speed spurious signals, while low-speed devices will ignore such spurious signals.

PCB დიზაინში ელექტრომაგნიტური ჩარევის აღმოფხვრის რამდენიმე გზა არსებობს:

1. შეამცირეთ მარყუჟები: თითოეული მარყუჟი ანტენის ტოლფასია, ამიტომ ჩვენ უნდა შევამციროთ მარყუჟების რაოდენობა, მარყუჟების ფართობი და მარყუჟების ანტენის ეფექტი. Make sure the signal has only one loop path at any two points, avoid artificial loops and use the power layer whenever possible.

2. Filtering: Filtering can be used to reduce EMI on both the power line and the signal line. There are three methods: decoupling capacitor, EMI filter and magnetic element. EMI filter is shown in Figure 7.

მაღალი სიხშირის PCB დიზაინი ჩნდება ჩარევის გადაწყვეტილებებში

სურათი 7: ფილტრის ტიპები

3. The shielding. გამოცემის ხანგრძლივობის და ბევრი დისკუსიის დამცავი სტატიის შედეგად, აღარ არის კონკრეტული შესავალი.

4. Reduce the speed of high-frequency devices.

5. გაზარდეთ PCB დაფის დიელექტრიკული მუდმივა, რამაც შეიძლება ხელი შეუშალოს მაღალი სიხშირის ნაწილებს, როგორიცაა დაფის მახლობლად გადამცემი ხაზი გარედან გამოსხივებას; Increase the thickness of PCB board, minimize the thickness of microstrip line, can prevent electromagnetic line spillover, can also prevent radiation.

At this point, we can conclude that in hf PCB design, we should follow the following principles:

1. Unification and stability of power supply and ground.

2. საგულდაგულოდ გააზრებული გაყვანილობა და სათანადო შეწყვეტა შეიძლება ასახავდეს ასახვას.

3. საგულდაგულოდ გააზრებული გაყვანილობა და სათანადო შეწყვეტა შეუძლია შეამციროს capacitive და inductive crosstalk.

4. ხმაურის ჩახშობა საჭიროა EMC მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად.