Projektējot PCB plāksne, strauji palielinoties frekvencei, radīsies daudz traucējumu, kas atšķiras no zemfrekvences PCB plates. Turklāt, pieaugot biežumam un pretrunai starp PCB plates miniaturizāciju un zemām izmaksām, šie traucējumi kļūs arvien sarežģītāki.

Faktiskajā pētījumā mēs varam secināt, ka galvenokārt ir četri traucējumu aspekti, tostarp barošanas avota troksnis, pārvades līnijas traucējumi, savienojums un elektromagnētiskie traucējumi (EMI). Analizējot dažādas augstas frekvences PCB traucējumu problēmas un apvienojot to ar praksi darbā, tiek piedāvāti efektīvi risinājumi.

Pirmkārt, strāvas padeves troksnis

Augstas frekvences ķēdē barošanas avota troksnis acīmredzami ietekmē augstfrekvences signālu. Therefore, the first requirement of the power supply is low noise. Tīras grīdas ir tikpat svarīgas kā tīra elektrība. Kāpēc? Jaudas raksturlielumi ir parādīti 1. attēlā. Acīmredzot barošanas avotam ir noteikta pretestība, un pretestība tiek sadalīta pa visu barošanas bloku, tāpēc barošanas avotam tiks pievienots troksnis.

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 shēmas projektēšanā daudz labāk ir izstrādāt barošanas bloku kā slāni, nevis kā kopni vairumā gadījumu, lai cilpa vienmēr varētu sekot minimālās pretestības ceļam.

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.

Augstas frekvences PCB dizains rada traucējumu risinājumus

1. attēls. Jaudas raksturojums

Ir vairāki veidi, kā novērst strāvas troksni PCB dizainā:

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. If the opening of the power supply layer is too large, it is bound to affect the signal loop, the signal is forced to bypass, the loop area increases, and the noise increases. At the same time, if several signal lines are clustered near the opening and share the same loop, the common impedance will cause crosstalk. Skatīt attēlu 2.

Augstas frekvences PCB dizains rada traucējumu risinājumus

2. attēls. Kopējais apvedceļa signāla cilpas ceļš

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. Atdalīt analogo un digitālo barošanas avotu: augstfrekvences ierīces parasti ir ļoti jutīgas pret digitālo troksni, tāpēc abām jābūt atdalītām, savienotām kopā pie barošanas avota ieejas, ja signāls tiek pārraidīts uz vārdus, var ievietot signālā pāri cilpai, lai samazinātu cilpas laukumu. Signāla cilpai izmantotais ciparu-analoga diapazons ir parādīts 3. attēlā.

Augstas frekvences PCB dizains rada traucējumu risinājumus

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.

Augstas frekvences PCB dizains rada traucējumu risinājumus

4. attēls: novietojiet strāvas vadu blakus signāla līnijai

Two, transmission line

PCB ir tikai divas iespējamās pārraides līnijas:

Lentes līnijas un mikroviļņu līnijas lielākā problēma ir atstarošana. Pārdomas radīs daudzas problēmas. Piemēram, slodzes signāls būs sākotnējā signāla un atbalss signāla superpozīcija, kas palielinās signāla analīzes grūtības. Atspoguļošana izraisa atgriešanās zudumu (atgriešanās zudumu), kas ietekmē signālu tikpat slikti kā papildu trokšņa traucējumi:

1. Signāls, kas atspoguļojas atpakaļ signāla avotā, palielinās sistēmas troksni, apgrūtinot uztvērēja trokšņa atšķirt no signāla;

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) Izvairieties no pārvades līniju pretestības pārtraukuma. Nepārtrauktas pretestības punkts ir pārvades līnijas mutācijas punkts, piemēram, taisns stūris, caurums utt., Cik vien iespējams. Metodes: Lai izvairītos no taisniem līnijas stūriem, cik vien iespējams jāiet 45 ° leņķī vai lokā, var būt arī liels leņķis; Izmantojiet pēc iespējas mazāk caurumu, jo katrs caurums ir pretestības pārtraukums, kā parādīts attēlā. 5; Signals from the outer layer avoid passing through the inner layer and vice versa.

Augstas frekvences PCB dizains rada traucējumu risinājumus

Figure 5: Method for eliminating transmission line interference

(b) Do not use stake lines. Jo jebkura pāļu līnija ir trokšņa avots. Ja pāļu līnija ir īsa, to var savienot pārvades līnijas beigās; Ja pāļu līnija ir gara, tā kā avotu izmantos galveno pārvades līniju un radīs lielisku atspulgu, kas sarežģīs problēmu. Ieteicams to neizmantot.

Treškārt, sakabe

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.

Augstas frekvences PCB dizains rada traucējumu risinājumus

6. attēls. Kopējā pretestības sakabe

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. Šī sakabe ir ievērojami samazināta, tāpēc abus vadus var savīt kopā, lai samazinātu traucējumus.

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. Induktīvās šķērsrunas lielums ir atkarīgs no abu cilpu tuvuma, cilpas laukuma lieluma un ietekmētās slodzes pretestības.

5. Strāvas kabeļa savienojums: maiņstrāvas vai līdzstrāvas kabeļus traucē elektromagnētiskie traucējumi

Pārsūtīšana uz citām ierīcēm.

There are several ways to eliminate crosstalk in PCB design:

1. Abi šķērsrunas veidi palielinās, palielinoties slodzes pretestībai, tāpēc signālu līnijas, kas ir jutīgas pret pārrāvuma izraisītiem traucējumiem, ir pienācīgi jāpārtrauc.

2. Maksimāli palieliniet attālumu starp signālu līnijām, lai efektīvi samazinātu kapacitatīvo šķērsruna. Zemes pārvaldība, atstarpes starp vadiem (piemēram, aktīvās signāla līnijas un zemējuma līnijas izolācijai, īpaši pārejas stāvoklī starp signāla līniju un zemi līdz intervālam) un samazināta svina induktivitāte.

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. Saprātīgai pārrāvumam cilpas laukums jāsamazina līdz minimumam, un, ja tas ir atļauts, cilpa ir jālikvidē.

5. Avoid signal sharing loops.

6. Pievērsiet uzmanību signāla integritātei: projektētājam jāievieš metināšanas procesa gali, lai atrisinātu signāla integritāti. Dizaineri, kas izmanto šo pieeju, var koncentrēties uz ekranējošās vara folijas mikrolīniju garumu, lai iegūtu labu signāla integritātes veiktspēju. 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.

There are several ways to eliminate electromagnetic interference in PCB design:

1. Samazināt cilpas: katra cilpa ir līdzvērtīga antenai, tāpēc mums ir jāsamazina cilpu skaits, cilpu laukums un cilpu antenas efekts. 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.

Augstas frekvences PCB dizains rada traucējumu risinājumus

7. attēls: filtru veidi

3. The shielding. Tā rezultātā jautājums garums, kā arī daudz diskusiju pasargājoši raksti, vairs nav īpašs ievads.

4. Reduce the speed of high-frequency devices.

5. Palieliniet PCB plāksnes dielektrisko konstanti, kas var novērst augstas frekvences detaļu, piemēram, pārvades līnijas, kas atrodas pie plates, izstarošanu uz āru; 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. Rūpīgi pārdomāta elektroinstalācija un pareizi noslēgumi var samazināt kapacitatīvo un induktīvo šķērsruna.

4. Lai izpildītu EMS prasības, ir nepieciešama trokšņa slāpēšana.