დიზაინი მაღალი სიხშირის PCB რთული პროცესია და ბევრმა ფაქტორმა შეიძლება პირდაპირ გავლენა მოახდინოს მაღალი სიხშირის მიკროსქემის მუშაობაზე. მაღალი სიხშირის მიკროსქემის დიზაინი და გაყვანილობა ძალიან მნიშვნელოვანია მთელი დიზაინისთვის. განსაკუთრებით რეკომენდებულია შემდეგი ათი რჩევა მაღალი სიხშირის მიკროსქემის PCB დიზაინისთვის:

1. მრავალშრიანი დაფის გაყვანილობა

მაღალი სიხშირის სქემებს აქვთ მაღალი ინტეგრაცია და მაღალი გაყვანილობის სიმკვრივე. მრავალშრიანი დაფების გამოყენება არა მხოლოდ საჭიროა გაყვანილობისთვის, არამედ ეფექტური საშუალებაა ჩარევის შესამცირებლად. PCB განლაგების ეტაპზე, დაბეჭდილი დაფის ზომის გონივრულმა შერჩევამ გარკვეული რაოდენობის ფენებით შეიძლება გამოიყენოს შუალედური ფენა ფარის დასაყენებლად, უკეთესად გააცნობიეროს უახლოესი დამიწება და ეფექტურად შეამციროს პარაზიტული ინდუქციურობა და შეამციროს სიგნალი. გადაცემის სიგრძე, მიუხედავად იმისა, რომ შენარჩუნებულია დიდი, ყველა ეს მეთოდი სასარგებლოა მაღალი სიხშირის სქემების საიმედოობისთვის, როგორიცაა სიგნალის ჯვარედინი ჩარევის ამპლიტუდის შემცირება. ზოგიერთი მონაცემი აჩვენებს, რომ ერთი და იგივე მასალის გამოყენებისას, ოთხფენიანი დაფის ხმაური 20 დბ-ით დაბალია, ვიდრე ორმხრივი დაფის ხმაური. თუმცა არის პრობლემაც. რაც უფრო მეტია PCB ნახევარფენების რაოდენობა, მით უფრო რთულია წარმოების პროცესი და უფრო მაღალია ერთეულის ღირებულება. ეს მოითხოვს, რომ შევარჩიოთ PCB დაფები შესაბამისი რაოდენობის ფენებით PCB Layout-ის შესრულებისას. კომპონენტების განლაგების გონივრული დაგეგმვა და დიზაინის დასასრულებლად გამოიყენეთ გაყვანილობის სწორი წესები.

2. რაც უფრო ნაკლებია ტყვიის მოხრილი მაღალსიჩქარიანი ელექტრონული მოწყობილობების ქინძისთავებს შორის, მით უკეთესი

მაღალი სიხშირის წრიული გაყვანილობის ტყვიის მავთული საუკეთესოა სრული სწორი ხაზის მისაღებად, რომელიც უნდა შემობრუნდეს. ის შეიძლება შემობრუნდეს 45 გრადუსიანი გატეხილი ხაზით ან წრიული რკალით. ეს მოთხოვნა გამოიყენება მხოლოდ სპილენძის ფოლგის ფიქსაციის სიძლიერის გასაუმჯობესებლად დაბალი სიხშირის სქემებში, ხოლო მაღალი სიხშირის სქემებში ეს მოთხოვნა დაკმაყოფილებულია. ერთმა მოთხოვნამ შეიძლება შეამციროს გარე ემისია და მაღალი სიხშირის სიგნალების ურთიერთდაკავშირება.

3. რაც უფრო მოკლეა მაღალი სიხშირის წრიული მოწყობილობის ქინძისთავებს შორის, მით უკეთესი

სიგნალის გამოსხივების ინტენსივობა პროპორციულია სიგნალის ხაზის კვალის სიგრძისა. რაც უფრო გრძელია მაღალი სიხშირის სიგნალის მიმავალი, მით უფრო ადვილია მასთან მიახლოებულ კომპონენტებთან დაკავშირება. ამიტომ, სიგნალის საათისთვის, კრისტალური ოსცილატორი, DDR მონაცემები, LVDS ხაზები, USB ხაზები, HDMI ხაზები და სხვა მაღალი სიხშირის სიგნალის ხაზები საჭიროა იყოს რაც შეიძლება მოკლე.

4. რაც უფრო ნაკლებია ტყვიის ფენა მონაცვლეობით მაღალი სიხშირის მიკროსქემის მოწყობილობის ქინძისთავებს შორის, მით უკეთესი

ეგრეთ წოდებული „რაც ნაკლებია მილების შრეთაშორისი მონაცვლეობა, მით უკეთესი“ ნიშნავს, რომ რაც უფრო ნაკლები ვია (Via) იქნება გამოყენებული კომპონენტების შეერთების პროცესში, მით უკეთესი. მხარის მიხედვით, ერთი Via-ს შეუძლია მოიტანოს დაახლოებით 0.5pF განაწილებული ტევადობა, ხოლო ვიზების რაოდენობის შემცირებამ შეიძლება მნიშვნელოვნად გაზარდოს სიჩქარე და შეამციროს მონაცემთა შეცდომების შესაძლებლობა.

5. ყურადღება მიაქციეთ სიგნალის ხაზის მიერ შეყვანილ „ჯვარედინი ზოლს“ მჭიდრო პარალელურად მარშრუტიზაციაში.

მაღალი სიხშირის მიკროსქემის გაყვანილობამ ყურადღება უნდა მიაქციოს სიგნალის ხაზების მჭიდრო პარალელური მარშრუტით წარმოქმნილ „ჯვარედინი ხაზს“. Crosstalk ეხება დაწყვილების ფენომენს სიგნალის ხაზებს შორის, რომლებიც პირდაპირ არ არის დაკავშირებული. ვინაიდან მაღალი სიხშირის სიგნალები გადაცემულია ელექტრომაგნიტური ტალღების სახით გადამცემი ხაზის გასწვრივ, სიგნალის ხაზი იმოქმედებს როგორც ანტენა და ელექტრომაგნიტური ველის ენერგია გამოიყოფა გადამცემი ხაზის გარშემო. არასასურველი ხმაურის სიგნალები წარმოიქმნება სიგნალებს შორის ელექტრომაგნიტური ველების ურთიერთდაკავშირების გამო. მოუწოდა crosstalk (Crosstalk). PCB ფენის პარამეტრები, სიგნალის ხაზების მანძილი, მამოძრავებელი ბოლოსა და მიმღების ელექტრული მახასიათებლები და სიგნალის ხაზის შეწყვეტის მეთოდი, ეს ყველაფერი გარკვეულ გავლენას ახდენს გადაკვეთაზე. ამიტომ, მაღალი სიხშირის სიგნალების ჯვარედინი შემცირების მიზნით, გაყვანილობისას საჭიროა მაქსიმალურად გააკეთოთ შემდეგი:

თუ გაყვანილობის სივრცე იძლევა საშუალებას, დამიწების მავთულის ან დამიწების სიბრტყის ჩასმა ორ მავთულს შორის უფრო სერიოზული ჯვარედინი საუბრებით შეიძლება როლი შეასრულოს იზოლაციაში და შეამციროს ჯვარი. როდესაც სიგნალის ხაზის მიმდებარე სივრცეში არის დროში ცვალებადი ელექტრომაგნიტური ველი, თუ პარალელური განაწილების თავიდან აცილება შეუძლებელია, პარალელური სიგნალის ხაზის მოპირდაპირე მხარეს შეიძლება მოეწყოს „მიწის“ დიდი ფართობი, რათა მნიშვნელოვნად შემცირდეს ჩარევა.

იმ პირობით, რომ გაყვანილობის სივრცე იძლევა საშუალებას, გაზარდეთ მანძილი მიმდებარე სიგნალის ხაზებს შორის, შეამცირეთ სიგნალის ხაზების პარალელური სიგრძე და შეეცადეთ საათის ხაზი პარალელურად გააკეთოთ საკვანძო სიგნალის ხაზის პერპენდიკულარული. თუ პარალელური გაყვანილობა იმავე ფენაში თითქმის გარდაუვალია, ორ მიმდებარე ფენაში, გაყვანილობის მიმართულებები უნდა იყოს ერთმანეთის პერპენდიკულარული.

ციფრულ სქემებში, ჩვეულებრივი საათის სიგნალები არის სიგნალები კიდეების სწრაფი ცვლილებებით, რომლებსაც აქვთ მაღალი გარე ჯვარედინი. ამიტომ, დიზაინში, საათის ხაზი უნდა იყოს გარშემორტყმული მიწის ხაზით და გაკეთდეს მეტი მიწის ხაზის ხვრელები, რათა შემცირდეს განაწილებული ტევადობა, რითაც შემცირდეს ჯვარი. მაღალი სიხშირის სიგნალის საათებისთვის, შეეცადეთ გამოიყენოთ დაბალი ძაბვის დიფერენციალური საათის სიგნალები და გადაიტანოთ დამიწის რეჟიმი და ყურადღება მიაქციეთ პაკეტის ადგილზე დარტყმის მთლიანობას.

გამოუყენებელი შეყვანის ტერმინალი არ უნდა იყოს შეჩერებული, არამედ დასაბუთებული ან მიერთებული ელექტრომომარაგებასთან (ელექტრომომარაგება ასევე დამიწებულია მაღალი სიხშირის სიგნალის მარყუჟში), რადგან შეჩერებული ხაზი შეიძლება იყოს გადამცემი ანტენის ექვივალენტი და დამიწებამ შეიძლება შეაფერხოს ემისია. პრაქტიკამ დაამტკიცა, რომ ამ მეთოდის გამოყენება ჯვრისწერის აღმოსაფხვრელად შეიძლება ზოგჯერ მყისიერ შედეგს გამოიღებს.

6. ინტეგრირებული მიკროსქემის ბლოკის ელექტრომომარაგების წვეთს დაამატეთ მაღალი სიხშირის გამორთვის კონდენსატორი

მაღალი სიხშირის გამყოფი კონდენსატორი ემატება თითოეული ინტეგრირებული მიკროსქემის ბლოკის ელექტრომომარაგების პინს. ელექტრომომარაგების პინის მაღალი სიხშირის გამორთვის კონდენსატორის გაზრდამ შეიძლება ეფექტურად დათრგუნოს მაღალი სიხშირის ჰარმონიკის ჩარევა კვების წყაროზე.

7. მაღალი სიხშირის ციფრული სიგნალის და ანალოგური სიგნალის დამიწების მავთულის დამიწების მავთულის იზოლირება

როდესაც ანალოგური დამიწების მავთული, ციფრული დამიწების მავთული და ა.შ. დაკავშირებულია საჯარო დამიწების მავთულთან, გამოიყენეთ მაღალი სიხშირის ჩოკის მაგნიტური მძივები დასაკავშირებლად ან პირდაპირ იზოლირებისთვის და აირჩიეთ შესაფერისი ადგილი ერთპუნქტიანი ურთიერთდაკავშირებისთვის. მაღალი სიხშირის ციფრული სიგნალის მიწის მავთულის დამიწების პოტენციალი ზოგადად არათანმიმდევრულია. ხშირად არის გარკვეული ძაბვის განსხვავება ორს შორის პირდაპირ. უფრო მეტიც, მაღალი სიხშირის ციფრული სიგნალის დამიწების მავთული ხშირად შეიცავს მაღალი სიხშირის სიგნალის ძალიან მდიდარ ჰარმონიულ კომპონენტებს. როდესაც ციფრული სიგნალის დამიწების მავთული და ანალოგური სიგნალის დამიწების მავთული პირდაპირ არის დაკავშირებული, მაღალი სიხშირის სიგნალის ჰარმონია ხელს უშლის ანალოგურ სიგნალს დამიწების მავთულის შეერთების საშუალებით. ამიტომ, ნორმალურ პირობებში, მაღალი სიხშირის ციფრული სიგნალის დამიწების მავთული და ანალოგური სიგნალის დამიწის მავთული იზოლირებული უნდა იყოს და ერთპუნქტიანი ურთიერთდაკავშირების მეთოდი შეიძლება გამოყენებულ იქნას შესაფერის პოზიციაზე, ან მაღალი სიგნალის მეთოდი. სიხშირის ჩახშობის მაგნიტური მძივის ურთიერთდაკავშირება შეიძლება გამოყენებულ იქნას.

8. მოერიდეთ გაყვანილობის შედეგად წარმოქმნილ მარყუჟებს

ყველა სახის მაღალი სიხშირის სიგნალის კვალი არ უნდა ქმნიდეს მარყუჟს მაქსიმალურად. თუ ეს გარდაუვალია, მარყუჟის ფართობი უნდა იყოს რაც შეიძლება მცირე.

9. უნდა უზრუნველყოფდეს სიგნალის წინაღობის კარგი შესატყვისი

სიგნალის გადაცემის პროცესში, როდესაც წინაღობა არ ემთხვევა, სიგნალი აისახება გადაცემის არხში და ასახვა გამოიწვევს სინთეზირებულ სიგნალს გადაჭარბების წარმოქმნას, რაც იწვევს სიგნალის ცვალებადობას ლოგიკურ ზღურბლთან ახლოს.

ასახვის აღმოსაფხვრელად ფუნდამენტური გზაა გადამცემი სიგნალის წინაღობის კარგად შედარება. ვინაიდან რაც უფრო დიდია სხვაობა დატვირთვის წინაღობასა და გადამცემი ხაზის დამახასიათებელ წინაღობას შორის, მით მეტია ასახვა, ამიტომ სიგნალის გადამცემი ხაზის დამახასიათებელი წინაღობა მაქსიმალურად უნდა იყოს ტოლი დატვირთვის წინაღობასთან. ამავდროულად, გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ PCB-ზე გადამცემ ხაზს არ შეიძლება ჰქონდეს უეცარი ცვლილებები ან კუთხეები და შეეცადეთ შეინარჩუნოთ გადამცემი ხაზის თითოეული წერტილის წინაღობა უწყვეტი, წინააღმდეგ შემთხვევაში იქნება ასახვა გადამცემი ხაზის სხვადასხვა მონაკვეთებს შორის. ეს მოითხოვს, რომ მაღალსიჩქარიანი PCB გაყვანილობის დროს უნდა დაიცვან შემდეგი გაყვანილობის წესები:

USB გაყვანილობის წესები. მოითხოვს USB სიგნალის დიფერენციალური მარშრუტიზაციას, ხაზის სიგანე არის 10 მილი, ხაზების მანძილი 6 მილი, ხოლო მიწის ხაზისა და სიგნალის ხაზის მანძილი 6 მილი.

HDMI გაყვანილობის წესები. საჭიროა HDMI სიგნალის დიფერენციალური მარშრუტირება, ხაზის სიგანე არის 10 მილი, ხაზის მანძილი 6 მილი და HDMI დიფერენციალური სიგნალის წყვილის თითოეულ ორ კომპლექტს შორის მანძილი აჭარბებს 20 მილილს.

LVDS გაყვანილობის წესები. მოითხოვს LVDS სიგნალის დიფერენციალური მარშრუტიზაციას, ხაზის სიგანე არის 7 მილი, ხაზის მანძილი 6 მილი, მიზანია გააკონტროლოს HDMI-ის დიფერენციალური სიგნალის წინაღობა 100+-15% ომამდე.

DDR გაყვანილობის წესები. DDR1 კვალი მოითხოვს სიგნალებს, რომ მაქსიმალურად არ გაიაროს ხვრელები, სიგნალის ხაზები თანაბარი სიგანეა და ხაზები თანაბრად დაშორებული. კვალი უნდა შეესაბამებოდეს 2W პრინციპს, რათა შემცირდეს სიგნალებს შორის გადაკვეთა. DDR2 და ზემოთ მაღალი სიჩქარის მოწყობილობებისთვის, ასევე საჭიროა მაღალი სიხშირის მონაცემები. ხაზები ტოლია სიგრძით, რათა უზრუნველყონ სიგნალის წინაღობის შესატყვისი.

10. გადაცემის მთლიანობის გარანტია

შეინარჩუნეთ სიგნალის გადაცემის მთლიანობა და თავიდან აიცილეთ მიწის გაყოფით გამოწვეული „მიწის დაცემის ფენომენი“.