고주파 회로 PCB 설계의 기술은 무엇입니까?

의 디자인 고주파 PCB 복잡한 과정이며 많은 요인이 고주파 회로의 작동 성능에 직접적인 영향을 줄 수 있습니다. 고주파 회로 설계 및 배선은 전체 설계에서 매우 중요합니다. 고주파 회로 PCB 설계를 위한 다음 XNUMX가지 팁이 특히 권장됩니다.

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1. 다층 기판 배선

고주파 회로는 집적도와 배선 밀도가 높은 경향이 있습니다. 다층 기판의 사용은 배선에 필요할 뿐만 아니라 간섭을 줄이는 효과적인 수단이기도 합니다. PCB 레이아웃 단계에서 특정 레이어 수의 인쇄 기판 크기를 합리적으로 선택하면 중간 레이어를 최대한 활용하여 실드를 설정하고 가장 가까운 접지를 더 잘 실현하며 기생 인덕턴스를 효과적으로 줄이고 신호를 단축할 수 있습니다. 여전히 큰 전송 길이를 유지하면서 이러한 모든 방법은 신호 상호 간섭의 진폭 감소와 같은 고주파 회로의 신뢰성에 유리합니다. 일부 데이터에 따르면 동일한 재료를 사용할 때 20층 기판의 노이즈가 양면 기판의 노이즈보다 XNUMXdB 낮습니다. 그러나 문제도 있습니다. PCB 반층 수가 많을수록 제조 공정이 복잡해지고 단가가 높아집니다. 이를 위해서는 PCB Layout을 수행할 때 적절한 레이어 수의 PCB 보드를 선택해야 합니다. 합리적인 구성 요소 레이아웃을 계획하고 올바른 배선 규칙을 사용하여 설계를 완료합니다.

2. 고속 전자 장치의 핀 사이의 리드가 덜 구부러질수록 더 좋습니다.

고주파 회로 배선의 리드선은 회전이 필요한 완전한 직선을 채택하는 것이 가장 좋습니다. 45도 파선 또는 원호로 회전할 수 있습니다. 이 요구 사항은 저주파 회로에서 동박의 고정 강도를 향상시키는 데만 사용되는 반면 고주파수 회로에서는 이 요구 사항이 충족됩니다. 한 가지 요구 사항은 외부 방출과 고주파수 신호의 상호 결합을 줄일 수 있습니다.

3. 고주파 회로 장치의 핀 사이의 리드는 짧을수록 좋습니다.

신호의 방사 강도는 신호 라인의 트레이스 길이에 비례합니다. 고주파 신호 리드가 길수록 가까운 구성 요소에 결합하기가 더 쉽습니다. 따라서 신호 클럭의 경우 수정 발진기, DDR 데이터, LVDS 라인, USB 라인, HDMI 라인 및 기타 고주파 신호 라인은 가능한 한 짧아야 합니다.

4. 고주파 회로 장치의 핀 사이에 리드 층이 덜 교대할수록 더 좋습니다.

소위 “리드의 레이어 간 교대가 적을수록 좋다”는 것은 부품 연결 프로세스에 사용되는 비아(Via)가 적을수록 좋다는 것을 의미합니다. 측면에 따르면 하나의 비아는 약 0.5pF의 분산 커패시턴스를 가져올 수 있으며 비아 수를 줄이면 속도를 크게 높이고 데이터 오류 가능성을 줄일 수 있습니다.

5. 근접 병렬 라우팅에서 신호 라인에 의해 발생하는 “누화”에 주의하십시오.

고주파 회로 배선은 신호 라인의 긴밀한 병렬 라우팅으로 인해 발생하는 “누화”에 주의해야 합니다. 크로스토크는 직접 연결되지 않은 신호선 간의 결합 현상을 말합니다. 고주파 신호는 전송선로를 따라 전자파의 형태로 전송되기 때문에 신호선은 안테나 역할을 하고 전자장의 에너지는 전송선로 주변으로 방출됩니다. 신호 사이의 전자기장의 상호 결합으로 인해 원하지 않는 노이즈 신호가 생성됩니다. 크로스토크(Crosstalk)라고 합니다. PCB 층의 매개변수, 신호선의 간격, 구동단과 수신단의 전기적 특성, 신호선 종단 방법은 모두 누화에 일정한 영향을 미칩니다. 따라서 고주파 신호의 혼선을 줄이기 위해 배선 시 가능한 한 다음을 수행해야 합니다.

배선 공간이 허락한다면 더 심각한 누화가 있는 두 전선 사이에 접지선이나 접지면을 삽입하면 절연 역할을 하고 누화를 줄일 수 있습니다. 신호선을 둘러싼 공간에 시변 전자기장이 있는 경우 병렬 분포를 피할 수 없는 경우 병렬 신호선의 반대쪽에 넓은 영역의 “접지”를 배치하여 간섭을 크게 줄일 수 있습니다.

배선 공간이 허용된다는 전제 하에 인접한 신호선 사이의 간격을 늘리고 신호선의 평행 길이를 줄이고 클럭 라인을 키 신호선과 평행이 아닌 수직으로 만드십시오. 같은 층의 병렬 배선이 거의 불가피한 경우 인접한 두 층의 배선 방향은 서로 수직이어야 합니다.

디지털 회로에서 일반적인 클록 신호는 높은 외부 누화를 갖는 빠른 에지 변화가 있는 신호입니다. 따라서 설계에서 클록 라인을 접지 라인으로 둘러싸고 더 많은 접지 라인 구멍을 뚫어야 분산 커패시턴스를 줄여서 누화를 줄일 수 있습니다. 고주파 신호 클록의 경우 저전압 차동 클록 신호를 사용하고 접지 모드를 래핑하고 패키지 접지 펀칭의 무결성에 주의하십시오.

사용하지 않는 입력 단자는 일시 중단되어서는 안 되며 전원 공급 장치에 접지되거나 연결되어야 합니다(전원 공급 장치는 고주파 신호 루프에서도 접지됨). 일시 중단된 라인은 송신 안테나와 동일할 수 있고 접지는 차단할 수 있기 때문입니다. 방출. 연습을 통해 이 방법을 사용하여 누화를 제거하면 때때로 즉각적인 결과를 얻을 수 있음이 입증되었습니다.

6. 집적 회로 블록의 전원 공급 장치 핀에 고주파 디커플링 커패시터 추가

고주파 디커플링 커패시터는 근처의 각 집적 회로 블록의 전원 핀에 추가됩니다. 전원 핀의 고주파 디커플링 커패시터를 높이면 전원 핀의 고주파 고조파 간섭을 효과적으로 억제할 수 있습니다.

7. 고주파 디지털 신호의 접지선과 아날로그 신호의 접지선을 분리하십시오.

아날로그 접지선, 디지털 접지선 등을 공용 접지선에 연결할 경우 고주파 초크 마그네틱 비드를 사용하여 연결하거나 직접 절연하고 단일 점 상호 연결에 적합한 장소를 선택하십시오. 고주파 디지털 신호의 접지선의 접지 전위는 일반적으로 일치하지 않습니다. 종종 둘 사이에 직접적인 전압 차이가 있습니다. 더욱이, 고주파 디지털 신호의 접지선은 고주파 신호의 매우 풍부한 고조파 성분을 포함하는 경우가 많습니다. 디지털 신호 접지선과 아날로그 신호 접지선을 직접 연결하면 고주파 신호의 고조파가 접지선 결합을 통해 아날로그 신호와 간섭합니다. 따라서 정상적인 상황에서는 고주파수 디지털 신호의 접지선과 아날로그 신호의 접지선을 분리하여 적당한 위치에서 단일점 연결 방식을 사용하거나 고주파수 신호의 접지선을 사용할 수 있습니다. 주파수 초크 자기 비드 상호 연결을 사용할 수 있습니다.

8. 배선에 의해 형성되는 루프를 피하십시오.

모든 종류의 고주파 신호 트레이스는 가능한 한 루프를 형성하지 않아야 합니다. 불가피한 경우 루프 영역은 가능한 한 작아야 합니다.

9. 좋은 신호 임피던스 매칭을 보장해야 합니다.

신호 전송 과정에서 임피던스가 일치하지 않으면 신호가 전송 채널에 반사되고 반사로 인해 합성 신호가 오버슈트를 형성하여 신호가 논리 임계값 근처에서 변동하게 됩니다.

반사를 제거하는 기본적인 방법은 전송 신호의 임피던스를 잘 맞추는 것입니다. 부하 임피던스와 전송 선로의 특성 임피던스의 차이가 클수록 반사가 커지므로 신호 전송 선로의 특성 임피던스는 가능한 한 부하 임피던스와 같아야 합니다. 동시에, PCB의 전송 라인은 급격한 변화나 모서리를 가질 수 없으며 전송 라인의 각 지점의 임피던스를 연속적으로 유지하십시오. 그렇지 않으면 전송 라인의 다양한 섹션 사이에 반사가 있습니다. 이를 위해서는 고속 PCB 배선 시 다음 배선 규칙을 준수해야 합니다.

USB 배선 규칙. USB 신호 차동 라우팅이 필요하고 라인 너비는 10mil, 라인 간격은 6mil, 접지 라인 및 신호 라인 간격은 6mil입니다.

HDMI 배선 규칙. HDMI 신호 차동 라우팅이 필요하며 선폭은 10mil, 선 간격은 6mil, HDMI 차동 신호 쌍의 각 두 세트 사이의 간격은 20mil을 초과합니다.

LVDS 배선 규칙. LVDS 신호 차동 라우팅이 필요하고 선폭은 7mil, 선 간격은 6mil, 목적은 HDMI의 차동 신호 임피던스를 100+-15% ohm으로 제어하는 ​​것입니다.

DDR 배선 규칙. DDR1 트레이스는 신호가 최대한 구멍을 통과하지 않도록 하고 신호 라인의 너비가 동일하고 라인의 간격이 동일해야 합니다. 트레이스는 신호 간의 누화를 줄이기 위해 2W 원칙을 충족해야 합니다. DDR2 이상의 고속 장치의 경우 고주파 데이터도 필요합니다. 신호의 임피던스 매칭을 보장하기 위해 라인의 길이가 동일합니다.

10. 전송 무결성 보장

신호 전송의 무결성을 유지하고 접지 분할로 인한 “접지 바운스 현상”을 방지합니다.