Қазіргі уақытта жоғары жиілікті және жоғары жылдамдықты ПХД дизайн негізгі ағымға айналды және әрбір PCB Layout инженері білікті болуы керек. Әрі қарай, Банермей сізбен жоғары жиілікті және жоғары жылдамдықты ПХД тізбектеріндегі аппараттық сарапшылардың жобалау тәжірибесімен бөліседі және бұл барлығына пайдалы болады деп үміттенемін.

1. Жоғары жиілікті кедергілерді қалай болдырмауға болады?

Жоғары жиілікті кедергілерді болдырмаудың негізгі идеясы жоғары жиілікті сигналдардың электромагниттік өрісінің кедергісін азайту болып табылады, ол айқас (Crossstalk) деп аталады. Сіз жоғары жылдамдықты сигнал мен аналогтық сигнал арасындағы қашықтықты арттыра аласыз немесе аналогтық сигналдың жанына жердегі қорғаныс/шунт іздерін қоса аласыз. Сондай-ақ, сандық жерден аналогтық жерге дейінгі шу кедергілеріне назар аударыңыз.

2. Жоғары жылдамдықты ПХД конструктивтік схемасын құрастыру кезінде кедергінің сәйкестігін қалай қарастыруға болады?

Жоғары жылдамдықты ПХД схемаларын жобалау кезінде кедергілердің сәйкестігі дизайн элементтерінің бірі болып табылады. Кедергі мәні сымдар әдісімен абсолютті қатынасқа ие, мысалы, беткі қабатта (микрожолақ) немесе ішкі қабатта (жолақ/қос жолақ), тірек қабаттан қашықтық (қуат қабаты немесе жер қабаты), сым ені, ПХД материалы , т.б. Екеуі де іздің сипаттамалық кедергі мәніне әсер етеді. Яғни, кедергі мәнін тек сымдарды өткізгеннен кейін анықтауға болады. Әдетте симуляциялық бағдарламалық қамтамасыз ету схема үлгісінің немесе қолданылатын математикалық алгоритмнің шектеуіне байланысты үзіліссіз кедергісі бар кейбір сым жағдайларын ескере алмайды. Бұл уақытта схемалық диаграммада тек кейбір терминаторлар (тоқтату), мысалы, сериялық кедергілер сақталады. Іздік кедергідегі үзіліс әсерін жеңілдету. Мәселенің нақты шешімі – сымдарды қосу кезінде кедергілердің үзілістерін болдырмауға тырысу.

3. Жоғары жылдамдықты ПХД дизайнында дизайнер EMC және EMI ​​ережелерін қандай аспектілерді ескеруі керек?

Жалпы, EMI/EMC дизайны бір уақытта сәулеленуді және өткізілген аспектілерді ескеруі керек. Біріншісі жоғары жиілікті бөлікке (<30МГц) жатады, ал екіншісі төменгі жиілікті бөлікке (<30МГц) жатады. Сондықтан сіз тек жоғары жиілікке назар аудара алмайсыз және төмен жиілікті бөлігін елемейсіз. Жақсы EMI/EMC дизайны құрылғының орналасуын, ПХД стекінің орналасуын, маңызды қосылу әдісін, құрылғыны таңдауды және т.б. орналасу басында ескеруі керек. Егер алдын ала жақсырақ келісім болмаса, ол кейін шешіледі. Ол жарты күшпен екі есе нәтиже береді және шығындарды арттырады. Мысалы, сағат генераторының орны сыртқы қосқышқа жақын болмауы керек. Жоғары жылдамдықты сигналдар мүмкіндігінше ішкі қабатқа өтуі керек. Шағылысуларды азайту үшін сипаттамалық кедергі сәйкестігіне және анықтамалық қабаттың үздіксіздігіне назар аударыңыз. Құрылғы итеретін сигналдың айналу жылдамдығы биіктікті азайту үшін мүмкіндігінше аз болуы керек. Жиілік компоненттері, ажырату/айналмалы конденсаторды таңдағанда, оның жиілік реакциясының қуат жазықтығындағы шуды азайту талаптарына сәйкес келетініне назар аударыңыз. Сонымен қатар, сәулеленуді азайту үшін контур аймағын мүмкіндігінше кішірек ету үшін (яғни контур кедергісін мүмкіндігінше аз) ету үшін жоғары жиілікті сигнал тогының қайтару жолына назар аударыңыз. Сондай-ақ, жерді жоғары жиілікті шудың ауқымын басқару үшін бөлуге болады. Соңында, ПХД және корпус арасындағы шасси жерін дұрыс таңдаңыз.

4. ПХД тақтасын қалай таңдауға болады?

ПХД тақтасын таңдау дизайн талаптарын қанағаттандыру мен жаппай өндіріс пен құн арасындағы тепе-теңдікті сақтауы керек. Дизайн талаптары электрлік және механикалық бөлшектерді қамтиды. Әдетте бұл материалдық мәселе өте жоғары жылдамдықты ПХД платаларын (ГГц-тен жоғары жиілік) жобалау кезінде маңыздырақ. Мысалы, жиі қолданылатын FR-4 материалы, бірнеше ГГц жиіліктегі диэлектрлік шығын сигналдың әлсіреуіне үлкен әсер етеді және сәйкес келмеуі мүмкін. Электр қуатына келетін болсақ, диэлектрлік өтімділік пен диэлектрлік шығын жобаланған жиілікке сәйкес келетініне назар аударыңыз.

5. Шамадан тыс шығын қысымын тудырмай, ЭМҮ талаптарын мүмкіндігінше қалай қанағаттандыруға болады?

ЭМС есебінен ПХД тақтасының қымбаттауы әдетте экрандау әсерін күшейту үшін жер қабаттарының санының артуына және феррит моншақтарын, дроссельді және басқа жоғары жиілікті гармоникалық басу құрылғыларын қосуға байланысты. Бұған қоса, бүкіл жүйені ЭМС талаптарынан өтуі үшін әдетте басқа мекемелердегі экрандау құрылымын сәйкестендіру қажет. Төменде тізбектен туындайтын электромагниттік сәулелену әсерін азайту үшін ПХД тақтасын жобалаудың бірнеше әдістері ғана берілген.

Сигнал тудыратын жоғары жиілікті құрамдастарды азайту үшін сигналдың айналу жылдамдығы төменірек құрылғыны таңдап көріңіз.

Сыртқы қосқышқа тым жақын емес, жоғары жиілікті компоненттердің орналасуына назар аударыңыз.

Жоғары жиілікті шағылысу мен сәулеленуді азайту үшін жоғары жылдамдықты сигналдардың кедергілердің сәйкестігіне, сым қабатына және оның қайтарылатын ток жолына назар аударыңыз.

Қуат жазықтығы мен жер жазықтығындағы шуды жеңілдету үшін әрбір құрылғының қуат көзіне жеткілікті және сәйкес ажырату конденсаторларын қойыңыз. Конденсатордың жиілік реакциясы мен температуралық сипаттамалары дизайн талаптарына сәйкес келетініне ерекше назар аударыңыз.

Сыртқы қосқыштың жанындағы жерді жерден дұрыс бөлуге болады, ал қосқыштың жерін жақын жердегі шасси жерге қосуға болады.

Кейбір жоғары жылдамдықты арнайы сигналдармен қатар жердегі қорғаныс/шунт іздерін дұрыс пайдалануға болады. Бірақ күзет/шунт іздерінің ізге тән кедергіге әсеріне назар аударыңыз.

Қуат қабаты жер қабатынан 20H қысқарады, ал H – қуат қабаты мен жер қабаты арасындағы қашықтық.

6. 2G-ден жоғары жоғары жиілікті ПХД жобалау, маршруттау және орналастыру кезінде қандай аспектілерге назар аудару керек?

2G-ден жоғары жоғары жиілікті ПХД радиожиілік тізбектерінің дизайнына жатады және жоғары жылдамдықты цифрлық схема дизайнын талқылау аясына жатпайды. Радиожиілік тізбегінің схемасы мен маршрутын схемамен бірге қарастыру керек, себебі орналасу және бағыттау тарату әсерлерін тудырады. Сонымен қатар, радиожиілік тізбектерін жобалаудағы кейбір пассивті құрылғылар параметрленген анықтамалар мен арнайы пішінді мыс фольгалары арқылы жүзеге асырылады. Сондықтан EDA құралдары параметрленген құрылғылармен қамтамасыз ету және арнайы пішінді мыс фольгаларды өңдеу үшін қажет. Ментор кеңесінде осы талаптарға жауап бере алатын арнайы радиожиілік дизайн модулі бар. Сонымен қатар, жалпы РЖ дизайны арнайы РЖ тізбегін талдау құралдарын қажет етеді. Саладағы ең танымалы – Mentor құралдарымен жақсы интерфейсі бар agilent’s eesoft.

7. Сынақ нүктелерін қосу жоғары жылдамдықты сигналдардың сапасына әсер ете ме?

Оның сигнал сапасына әсер етуі сынақ нүктелерін қосу әдісіне және сигналдың жылдамдығына байланысты. Негізінде қосымша сынақ нүктелері (бар арқылы немесе DIP түйреуіштерін сынақ нүктелері ретінде пайдаланбаңыз) сызыққа қосылуы немесе сызықтан қысқа сызықты алуы мүмкін. Біріншісі желіге шағын конденсаторды қосуға тең, екіншісі қосымша тармақ болып табылады. Осы жағдайлардың екеуі де жоғары жылдамдықты сигналға азды-көпті әсер етеді, ал әсердің дәрежесі сигналдың жиілік жылдамдығына және сигналдың жиек жылдамдығына байланысты. Әсердің шамасын модельдеу арқылы білуге ​​болады. Негізінде, сынақ нүктесі неғұрлым аз болса, соғұрлым жақсы (әрине, ол сынақ құралының талаптарына сай болуы керек) филиал неғұрлым қысқа болса, соғұрлым жақсы.