의 디자인에서 PCB 보드, 주파수가 급격히 증가함에 따라 저주파 PCB 보드와 다른 많은 간섭이 발생합니다. 더욱이, 주파수의 증가와 PCB 기판의 소형화와 저가화 사이의 모순으로 인해 이러한 간섭은 점점 더 복잡해질 것입니다.

실제 연구에서 우리는 주로 전원 노이즈, 전송선 간섭, 결합 및 전자파 간섭(EMI)을 포함하여 간섭의 XNUMX가지 측면이 있다는 결론을 내릴 수 있습니다. 고주파 PCB의 다양한 간섭 문제를 분석하고 실무와 결합하여 효과적인 솔루션을 제시합니다.

첫째, 전원 공급 장치 소음

고주파 회로에서 전원 공급 장치의 노이즈는 고주파 신호에 명백한 영향을 미칩니다. Therefore, the first requirement of the power supply is low noise. 깨끗한 바닥은 깨끗한 전기만큼 중요합니다. 왜요? 전력 특성은 그림 1에 나와 있습니다. 분명히 전원 공급 장치에는 특정 임피던스가 있고 임피던스가 전체 전원 공급 장치에 분산되므로 전원 공급 장치에 노이즈가 추가됩니다.

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 회로 설계에서는 루프가 항상 최소 임피던스의 경로를 따를 수 있도록 대부분의 경우 버스보다 레이어로 전원 공급 장치를 설계하는 것이 훨씬 좋습니다.

In addition, the power board must provide a signal loop for all generated and received signals on the PCB. This minimizes the signal loop and thus reduces noise, which is often overlooked by low-frequency circuit designers.

고주파 PCB 설계 발생 간섭 솔루션

그림 1: 전력 특성

PCB 설계에서 전력 노이즈를 제거하는 몇 가지 방법이 있습니다.

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. 전원 공급 장치 레이어의 개방이 너무 크면 신호 루프에 영향을 미치고 신호가 강제로 바이패스되고 루프 영역이 증가하고 노이즈가 증가합니다. At the same time, if several signal lines are clustered near the opening and share the same loop, the common impedance will cause crosstalk. 그림 2를 참조하십시오.

고주파 PCB 설계 발생 간섭 솔루션

그림 2: 바이패스 신호 루프의 공통 경로

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. 분리할 아날로그 및 디지털 전원 공급 장치: 고주파 장치는 일반적으로 디지털 노이즈에 매우 민감하므로 두 장치를 분리하고 전원 공급 장치 입구에서 함께 연결해야 합니다. 루프 영역을 줄이기 위해 루프를 가로질러 신호에 배치할 수 있습니다. 신호 루프에 사용된 디지털-아날로그 스팬은 그림 3에 나와 있습니다.

고주파 PCB 설계 발생 간섭 솔루션

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.

고주파 PCB 설계 발생 간섭 솔루션

그림 4: 전원 코드를 신호선 옆에 놓기

Two, transmission line

PCB에는 두 가지 가능한 전송 라인만 있습니다.

리본 라인과 마이크로웨이브 라인의 가장 큰 문제는 반사입니다. 반사는 많은 문제를 일으킬 것입니다. 예를 들어, 부하 신호는 원래 신호와 에코 신호의 중첩이 되어 신호 분석의 어려움을 증가시킵니다. 반사는 반사 손실(반사 손실)을 유발하며, 이는 추가 잡음 간섭만큼 신호에 심각한 영향을 미칩니다.

1. 신호 소스로 다시 반사된 신호는 시스템의 잡음을 증가시켜 수신기가 신호와 잡음을 구별하기 어렵게 만듭니다.

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:

(a) 전송 라인의 임피던스 불연속성을 피하십시오. 불연속 임피던스 지점은 직선 모서리, 관통 구멍 등과 같은 전송 선로 변이 지점은 가능한 한 피해야 합니다. 방법: 직선의 직선 모서리를 피하기 위해 가능한 한 45° 각도 또는 호로 갈 수 있습니다. 큰 각도도 가능합니다. 각 관통 구멍은 도 5에 도시된 바와 같이 임피던스 불연속이므로 가능한 적은 수의 관통 구멍을 사용하십시오. XNUMX; Signals from the outer layer avoid passing through the inner layer and vice versa.

고주파 PCB 설계 발생 간섭 솔루션

Figure 5: Method for eliminating transmission line interference

(b) Do not use stake lines. 말뚝 선이 소음의 원인이기 때문입니다. 파일 라인이 짧으면 전송 라인 끝에 연결할 수 있습니다. 파일 라인이 길면 주 전송 라인을 소스로 사용하여 큰 반사를 생성하여 문제를 복잡하게 만듭니다. 사용하지 않는 것이 좋습니다.

셋째, 커플링

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.

고주파 PCB 설계 발생 간섭 솔루션

그림 6: 공통 임피던스 커플링

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. 이 커플링은 크게 감소하므로 두 개의 와이어를 함께 꼬아서 간섭을 줄일 수 있습니다.

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. 유도성 누화의 크기는 두 루프의 근접성, 루프 영역의 크기, 영향을 받는 부하의 임피던스에 따라 달라집니다.

5. 전원 케이블 연결: AC 또는 DC 전원 케이블은 전자기 간섭에 의해 간섭을 받습니다.

다른 장치로 전송합니다.

There are several ways to eliminate crosstalk in PCB design:

1. 두 종류의 누화는 부하 임피던스가 증가함에 따라 증가하므로 누화에 의한 간섭에 민감한 신호선은 적절히 종단되어야 합니다.

2. 신호선 사이의 거리를 최대화하여 정전용량 누화를 효과적으로 줄입니다. 접지 관리, 배선 사이의 간격(예: 활성 신호 라인 및 절연을 위한 접지 라인, 특히 신호 라인과 접지 사이의 점프 상태에서 간격) 및 리드 인덕턴스를 줄입니다.

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. 누화를 감지하기 위해서는 루프 영역을 최소화해야 하며, 허용되는 경우 루프를 제거해야 합니다.

5. Avoid signal sharing loops.

6. 신호 무결성에 주의: 설계자는 신호 무결성을 해결하기 위해 용접 프로세스의 끝 부분을 구현해야 합니다. 이 접근 방식을 사용하는 설계자는 신호 무결성의 우수한 성능을 얻기 위해 차폐 동박의 마이크로스트립 길이에 집중할 수 있습니다. 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 설계에서 전자기 간섭을 제거하는 몇 가지 방법이 있습니다.

1. 루프 줄이기: 각 루프는 안테나와 동일하므로 루프 수, 루프 면적 및 루프의 안테나 효과를 최소화해야 합니다. 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.

고주파 PCB 설계 발생 간섭 솔루션

그림 7: 필터 유형

3. The shielding. 문제의 길이와 많은 토론 차폐 기사의 결과로 더 이상 특정 소개가 아닙니다.

4. Reduce the speed of high-frequency devices.

5. PCB 보드의 유전 상수를 증가시켜 보드 근처의 전송 라인과 같은 고주파 부품이 외부로 방사되는 것을 방지할 수 있습니다. 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. Carefully considered wiring and proper terminations can eliminate reflections.

3. 신중하게 고려된 배선과 적절한 종단은 용량성 및 유도성 누화를 줄일 수 있습니다.

4. EMC 요구 사항을 충족하려면 노이즈 억제가 필요합니다.