Во моментов, високофреквентни и PCB со голема брзина дизајнот стана мејнстрим и секој инженер за распоред на ПХБ треба да биде умешен. Следно, Banermei ќе сподели со вас дел од дизајнерското искуство на хардверските експерти за високофреквентни и брзи кола за PCB, и се надевам дека ќе биде корисно за сите.

1. Како да избегнете пречки со висока фреквенција?

Основната идеја за избегнување на пречки со висока фреквенција е да се минимизираат пречки во електромагнетното поле на сигналите со висока фреквенција, што е таканаречениот crosstalk (Crosstalk). Можете да го зголемите растојанието помеѓу сигналот за голема брзина и аналогниот сигнал или да додадете траги за заштита на земјата/шант до аналогниот сигнал. Обрнете внимание и на пречки на бучавата од дигиталното заземјување до аналогното заземјување.

2. Како да се земе предвид совпаѓањето на импедансата при дизајнирање шеми за дизајн на ПХБ со голема брзина?

При дизајнирање на кола за PCB со голема брзина, совпаѓањето на импедансата е еден од дизајнерските елементи. Вредноста на импедансата има апсолутна врска со методот на поврзување, како што е одење по површинскиот слој (микролента) или внатрешниот слој (стриплин/двојна лента), растојанието од референтниот слој (моќен слој или заземјен слој), ширината на жици, материјалот од ПХБ , итн. И двете ќе влијаат на карактеристичната вредност на импедансата на трагата. Тоа е да се каже, вредноста на импедансата може да се одреди само по жици. Општо земено, софтверот за симулација не може да земе предвид некои услови за поврзување со дисконтинуирана импеданса поради ограничувањето на моделот на колото или користениот математички алгоритам. Во овој момент, на шематскиот дијаграм може да се резервира само некои терминатори (завршување), како што е серискиот отпор. Ублажување на ефектот на дисконтинуитет во трага импеданса. Вистинското решение на проблемот е да се обидете да избегнете дисконтинуитети на импедансата при поврзувањето со жици.

3. Во дизајнот на ПХБ со голема брзина, кои аспекти дизајнерот треба да ги земе предвид правилата за EMC и EMI?

Општо земено, дизајнот на EMI/EMC треба да ги земе предвид и зрачените и спроведените аспекти во исто време. Првиот припаѓа на повисокиот фреквентен дел (<30MHz), а вториот е делот со пониска фреквенција (<30MHz). Така, не можете само да обрнете внимание на високата фреквенција и да го игнорирате делот со ниска фреквенција. Добриот дизајн на EMI/EMC мора да ја земе предвид локацијата на уредот, распоредот на оџакот на ПХБ, важниот начин на поврзување, изборот на уред итн. на почетокот на изгледот. Ако претходно нема подобар договор, тоа ќе се реши потоа. Ќе постигне двојно поголем резултат со половина напор и ќе ги зголеми трошоците. На пример, локацијата на генераторот на часовникот не треба да биде блиску до надворешниот конектор. Сигналите со голема брзина треба да одат до внатрешниот слој што е можно повеќе. Обрнете внимание на карактеристичното совпаѓање на импедансата и континуитетот на референтниот слој за да се намалат рефлексиите. Стапката на движење на сигналот што го турка уредот треба да биде што е можно помала за да се намали висината. Фреквентните компоненти, при изборот на кондензатор за одвојување/бајпас, внимавајте дали неговиот фреквентен одзив ги исполнува барањата за намалување на бучавата на рамнината на моќност. Дополнително, обрнете внимание на повратната патека на струјата на сигналот со висока фреквенција за да ја направите областа на јамката што е можно помала (односно, импедансата на јамката што е можно помала) за да се намали зрачењето. Подлогата може да се подели и за да се контролира опсегот на бучава со висока фреквенција. Конечно, правилно изберете го заземјувањето на шасијата помеѓу ПХБ и куќиштето.

4. Како да се избере ПХБ плоча?

Изборот на ПХБ плоча мора да постигне рамнотежа помеѓу исполнувањето на барањата за дизајн и масовното производство и трошоците. Барањата за дизајн вклучуваат и електрични и механички делови. Обично овој материјален проблем е поважен при дизајнирање на ПХБ плочи со многу голема брзина (фреквенција поголема од GHz). На пример, најчесто користениот материјал FR-4, загубата на диелектриците на фреквенција од неколку GHz ќе има големо влијание врз слабеењето на сигналот и можеби не е соодветна. Што се однесува до електричната енергија, обрнете внимание на тоа дали диелектричната константа и диелектричната загуба се соодветни за дизајнираната фреквенција.

5. Како да ги исполните барањата за ЕМС што е можно повеќе без да предизвикате преголем притисок на трошоците?

Зголемената цена на ПХБ-плочката поради ЕМС обично се должи на зголемувањето на бројот на заземјените слоеви за подобрување на ефектот на заштита и додавањето на феритни зрнца, задави и други високофреквентни уреди за потиснување на хармониците. Дополнително, вообичаено е неопходно да се совпадне заштитната структура на други институции за целиот систем да ги помине барањата за ЕМС. Следното дава само неколку техники за дизајнирање на ПХБ плочка за да се намали ефектот на електромагнетното зрачење генериран од колото.

Обидете се да изберете уред со побавна брзина на движење на сигналот за да ги намалите компонентите со висока фреквенција генерирани од сигналот.

Обрнете внимание на поставувањето на високофреквентните компоненти, не премногу блиску до надворешниот конектор.

Обрнете внимание на совпаѓањето на импедансата на сигналите со голема брзина, слојот на жици и неговата патека на повратна струја, за да се намали рефлексијата и зрачењето со висока фреквенција.

Ставете доволно и соодветни кондензатори за одвојување на игличките за напојување на секој уред за да ја ублажите бучавата на рамнината на напојувањето и рамнината за заземјување. Обрнете посебно внимание на тоа дали фреквентниот одговор и температурните карактеристики на кондензаторот ги задоволуваат дизајнерските барања.

Заземјувањето во близина на надворешниот приклучок може правилно да се одвои од земјата, а заземјувањето на конекторот може да се поврзе со заземјувањето на шасијата во близина.

Трагите за заштита на земјата/шант може соодветно да се користат покрај некои специјални сигнали за голема брзина. Но, обрнете внимание на влијанието на трагите за заштита/шант врз карактеристичната импеданса на трагата.

Енергетскиот слој се собира за 20 H од заземјниот слој, а H е растојанието помеѓу слојот на моќност и слојот на земјата.

6. На кои аспекти треба да се обрне внимание при дизајнирање, рутирање и распоред на високофреквентни ПХБ над 2G?

ПХБ со висока фреквенција над 2G припаѓаат на дизајнот на кола за радиофреквенција и не се во опсегот на дискусија за дизајнот на дигиталните кола со голема брзина. Распоредот и насочувањето на колото на радиофреквенцијата треба да се разгледаат заедно со шемата, бидејќи распоредот и насочувањето ќе предизвикаат ефекти на дистрибуција. Дополнително, некои пасивни уреди при дизајнирање на кола за радиофреквенција се реализираат преку параметризирани дефиниции и бакарни фолии со специјална форма. Затоа, потребни се алатките на EDA за обезбедување параметриизирани уреди и уредување на бакарни фолии во специјална форма. Менторската табла има посебен модул за дизајн на RF кој може да ги исполни овие барања. Покрај тоа, општиот дизајн на RF бара специјализирани алатки за анализа на RF кола. Најпознат во индустријата е eesoft на agilent, кој има добар интерфејс со алатките на Mentor.

7. Дали додавањето точки за тестирање ќе влијае на квалитетот на сигналите со голема брзина?

Дали тоа ќе влијае на квалитетот на сигналот зависи од начинот на додавање тест точки и од тоа колку е брз сигналот. Во основа, дополнителни точки за тестирање (не користете го постоечкиот преку или DIP пин како тест точки) може да се додадат на линијата или да се повлече кратка линија од линијата. Првиот е еквивалентен на додавање мал кондензатор на линијата, вториот е дополнителна гранка. И двете од овие услови ќе влијаат на сигналот со голема брзина повеќе или помалку, а степенот на ефектот е поврзан со брзината на фреквенцијата на сигналот и брзината на рабовите на сигналот. Големината на ударот може да се знае преку симулација. Во принцип, колку е помала точката за тестирање, толку подобро (се разбира, мора да ги исполнува барањата на алатката за тестирање) колку е пократка гранката, толку подобро.