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

жобалау жоғары жиілікті ПХД 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:

ipcb

1. Көпқабатты тақтаның сымдары

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

The lead wire of high-frequency circuit wiring is best to adopt a full straight line, which needs to be turned. It can be turned by a 45-degree broken line or a circular arc. This requirement is only used to improve the fixing strength of the copper foil in low-frequency circuits, while in high-frequency circuits, this requirement is met. One requirement can reduce the external emission and mutual coupling of high-frequency signals.

3. Жоғары жиілікті тізбек құрылғысының түйреуіштері арасындағы өткізгіш неғұрлым қысқа болса, соғұрлым жақсы болады

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. The less the lead layer alternate between the pins of the high-frequency circuit device, the better

«Жіберу сымдарының қабатаралық кезектесуі неғұрлым аз болса, соғұрлым жақсы» деп аталатын нәрсе компонентті қосу процесінде неғұрлым аз жолдар (Via) пайдаланылса, соғұрлым жақсы дегенді білдіреді. Бүйірдің пікірінше, бір жол шамамен 0.5pF бөлінген сыйымдылықты әкелуі мүмкін, ал vias санын азайту жылдамдықты айтарлықтай арттырып, деректер қателерінің ықтималдығын азайтады.

5. Pay attention to the “crosstalk” introduced by the signal line in close parallel routing

Жоғары жиілікті электр тізбегінің сымдары сигналдық желілердің жақын параллель бағытталуымен енгізілген «айқаспаға» назар аударуы керек. Кроссталк тікелей қосылмаған сигнал желілері арасындағы байланыстыру құбылысын білдіреді. Жоғары жиілікті сигналдар тарату желісі бойынша электромагниттік толқындар түрінде берілетіндіктен, сигнал сызығы антенна қызметін атқарады, ал электрмагниттік өрістің энергиясы тарату желісінің айналасында шығарылады. Сигналдардың арасындағы электромагниттік өрістердің өзара қосылуына байланысты жағымсыз шу сигналдары пайда болады. Айқас сөйлесу (Crossstalk) деп аталады. ПХД қабатының параметрлері, сигнал желілерінің аралығы, қозғаушы және қабылдау ұшының электрлік сипаттамалары және сигнал желісін тоқтату әдісі айқаспаға белгілі бір әсер етеді. Сондықтан жоғары жиілікті сигналдардың айқаспасын азайту үшін сымдарды қосу кезінде мүмкіндігінше келесі әрекеттерді орындау қажет:

Егер сымдар кеңістігі рұқсат етілсе, қатты айқаспалы екі сымның арасына жерге сымды немесе жерге жазықтықты кірістіру оқшаулауда рөл атқарып, айқас сөйлесуді азайтуы мүмкін. Сигнал сызығын қоршап тұрған кеңістікте уақыт бойынша өзгеретін электромагниттік өріс болған кезде, параллель таратуды болдырмау мүмкін болмаса, кедергіні айтарлықтай азайту үшін параллель сигнал сызығының қарама-қарсы жағында «жердің» үлкен аймағын орналастыруға болады.

Сымдарды өткізу кеңістігі рұқсат етеді деген алғышарт бойынша іргелес сигнал сызықтары арасындағы қашықтықты арттырыңыз, сигнал сызықтарының параллель ұзындығын азайтыңыз және сағат сызығын параллель емес, кілттік сигнал сызығына перпендикуляр етіп жасауға тырысыңыз. Егер бір қабаттағы параллель сымдар дерлік сөзсіз болса, екі іргелес қабатта сымдардың бағыттары бір-біріне перпендикуляр болуы керек.

Цифрлық тізбектерде әдеттегі тактілік сигналдар шеттері жылдам өзгеретін сигналдар болып табылады, олардың сыртқы айқастығы жоғары. Сондықтан дизайнда сағат сызығы жер сызығымен қоршалып, бөлінген сыйымдылықты азайту, осылайша қиылысуды азайту үшін жер желісінің көбірек тесіктерін тесу керек. Жоғары жиілікті сигнал сағаттары үшін төмен вольтты дифференциалды тактілік сигналдарды қолдануға тырысыңыз және жер режимін орап, қаптаманың жер тесуінің тұтастығына назар аударыңыз.

Пайдаланылмаған кіріс терминалы тоқтатылмауы керек, бірақ жерге тұйықталуы немесе қуат көзіне қосылуы керек (қуат көзі жоғары жиілікті сигнал тізбегінде де жерге тұйықталған), себебі тоқтатылған желі таратқыш антеннаға эквивалентті болуы мүмкін, ал жерге қосу кедергі болуы мүмкін. эмиссия. Тәжірибе көрсеткендей, бұл әдісті өзара сөйлесуді жою үшін қолдану кейде бірден нәтиже бере алады.

6. Интегралдық схема блогының қуат көзіне жоғары жиілікті ажырату конденсаторын қосыңыз

Жақын жерде орналасқан әрбір интегралды схема блогының қуат көзіне жоғары жиілікті ажырату конденсаторы қосылады. Қуат көзі істікшесін жоғары жиілікті ажырату конденсаторын ұлғайту қуат көзінің істікшесіне жоғары жиілікті гармоникалардың кедергісін тиімді түрде басуы мүмкін.

7. Жоғары жиілікті цифрлық сигналдың жерге қосу сымын және аналогтық сигналды жерге қосу сымын оқшаулаңыз

Аналогтық жерге қосу сымы, цифрлық жерге тұйықтау сымы және т.б. жалпы жерге қосу сымына жалғанған кезде, қосу немесе тікелей оқшаулау үшін жоғары жиілікті дроссельді магниттік моншақтарды пайдаланыңыз және бір нүктелі өзара қосылу үшін қолайлы орынды таңдаңыз. Жоғары жиілікті цифрлық сигналдың жерге тұйықтау сымының жердегі әлеуеті әдетте сәйкес келмейді. Көбінесе екеуінің арасында белгілі бір кернеу айырмашылығы бар. Сонымен қатар, жоғары жиілікті цифрлық сигналдың жерге қосу сымы жиі жоғары жиілікті сигналдың өте бай гармоникалық компоненттерін қамтиды. Цифрлық сигналдың жерге тұйықтау сымы мен аналогтық сигналдың жерге тұйықтау сымы тікелей қосылған кезде, жоғары жиілікті сигналдың гармоникасы жерге тұйықтау сымының муфтасы арқылы аналогтық сигналға кедергі жасайды. Сондықтан қалыпты жағдайда жоғары жиілікті цифрлық сигналдың жерге тұйықтағыш сымы мен аналогтық сигналдың жерге тұйықтағыш сымы оқшаулануы керек және бір нүктелі өзара қосылу әдісін қолайлы позицияда немесе жоғары жиіліктегі әдісті қолдануға болады. жиілікті дроссельді магнитті моншақтардың өзара байланысын пайдалануға болады.

8. Сымдар арқылы пайда болған ілмектерден аулақ болыңыз

Жоғары жиілікті сигнал іздерінің барлық түрлері мүмкіндігінше контур құрмауы керек. Егер бұл сөзсіз болса, цикл аймағы мүмкіндігінше аз болуы керек.

9. Сигнал кедергісінің жақсы сәйкестігін қамтамасыз ету керек

In the process of signal transmission, when the impedance does not match, the signal will reflect in the transmission channel, and the reflection will cause the synthesized signal to form an overshoot, causing the signal to fluctuate near the logic threshold.

Шағылыстыруды жоюдың негізгі жолы – жіберу сигналының кедергісін жақсы сәйкестендіру. Жүктеме кедергісі мен электр беру желісінің сипаттамалық кедергісі арасындағы айырмашылық неғұрлым көп болса, соғұрлым шағылысу үлкен болады, сондықтан сигнал беру желісінің сипаттамалық кедергісін мүмкіндігінше жүктеме кедергісіне тең ету керек. Сонымен қатар, ПХД-дағы электр беру желісінде кенеттен өзгерістер немесе бұрыштар болмауы мүмкін екенін ескеріңіз және электр беру желісінің әрбір нүктесінің кедергісін үздіксіз сақтауға тырысыңыз, әйтпесе электр беру желісінің әртүрлі учаскелері арасында шағылысулар болады. Бұл жоғары жылдамдықты ПХД сымдарын қосу кезінде келесі сымдарды қосу ережелерін сақтауды талап етеді:

USB сымдарын қосу ережелері. USB сигналының дифференциалды бағытын талап етеді, желі ені 10 миль, жол аралығы 6 миль, жердегі сызық пен сигнал жолының аралығы 6 миль.

HDMI сымдарын қосу ережелері. HDMI сигналының дифференциалды бағыты қажет, желі ені 10 миль, жол аралығы 6 миллион және HDMI дифференциалды сигнал жұптарының әрбір екі жинағы арасындағы қашықтық 20 миллионнан асады.

LVDS сымдарын қосу ережелері. LVDS сигналының дифференциалды бағытын талап етеді, желі ені 7 миль, жол аралығы 6 миль, мақсаты HDMI сигналының дифференциалды кедергісін 100+-15% омға дейін басқару.

DDR сымдарын қосу ережелері. DDR1 іздері сигналдардың мүмкіндігінше саңылаулардан өтпеуін талап етеді, сигнал сызықтары бірдей ені және сызықтар бірдей қашықтықта орналасады. Сигналдардың арасындағы айқаспаларды азайту үшін жолдар 2 Вт принципіне сай болуы керек. DDR2 және одан жоғары жылдамдықты құрылғылар үшін жоғары жиілікті деректер де қажет. Сигналдың кедергі сәйкестігін қамтамасыз ету үшін сызықтардың ұзындығы бірдей.

10. Берілудің тұтастығына кепілдік беру

Maintain the integrity of signal transmission and prevent the “ground bounce phenomenon” caused by ground splitting.