Pada masa ini, frekuensi tinggi dan PCB berkelajuan tinggi reka bentuk telah menjadi arus perdana, dan setiap jurutera Susun Atur PCB harus mahir. Seterusnya, Banermei akan berkongsi dengan anda beberapa pengalaman reka bentuk pakar perkakasan dalam litar PCB frekuensi tinggi dan berkelajuan tinggi, dan saya harap ia akan membantu semua orang.

1. Bagaimana untuk mengelakkan gangguan frekuensi tinggi?

Idea asas untuk mengelakkan gangguan frekuensi tinggi adalah untuk meminimumkan gangguan medan elektromagnet isyarat frekuensi tinggi, yang dipanggil crosstalk (Crosstalk). Anda boleh meningkatkan jarak antara isyarat berkelajuan tinggi dan isyarat analog, atau menambah jejak pengawal tanah/shunt di sebelah isyarat analog. Juga beri perhatian kepada gangguan bunyi dari tanah digital ke tanah analog.

2. Bagaimana untuk mempertimbangkan padanan impedans semasa mereka bentuk skema reka bentuk PCB berkelajuan tinggi?

Apabila mereka bentuk litar PCB berkelajuan tinggi, padanan impedans adalah salah satu elemen reka bentuk. Nilai impedans mempunyai hubungan mutlak dengan kaedah pendawaian, seperti berjalan di atas lapisan permukaan (jalur mikro) atau lapisan dalam (garisan jalur/double stripline), jarak dari lapisan rujukan (lapisan kuasa atau lapisan tanah), lebar pendawaian, bahan PCB , dsb. Kedua-duanya akan menjejaskan nilai impedans ciri surih. Maksudnya, nilai impedans hanya boleh ditentukan selepas pendawaian. Secara amnya, perisian simulasi tidak boleh mengambil kira beberapa keadaan pendawaian dengan impedans terputus disebabkan oleh pengehadan model litar atau algoritma matematik yang digunakan. Pada masa ini, hanya beberapa penamat (penamatan), seperti rintangan siri, boleh ditempah pada rajah skema. Mengurangkan kesan ketakselanjaran dalam impedans surih. Penyelesaian sebenar kepada masalah ini ialah cuba mengelakkan ketakselanjaran impedans semasa pendawaian.

3. Dalam reka bentuk PCB berkelajuan tinggi, aspek manakah yang harus dipertimbangkan oleh pereka bentuk peraturan EMC dan EMI?

Secara amnya, reka bentuk EMI/EMC perlu mempertimbangkan kedua-dua aspek terpancar dan dikendalikan pada masa yang sama. Yang pertama tergolong dalam bahagian frekuensi yang lebih tinggi (<30MHz) dan yang kedua adalah bahagian frekuensi yang lebih rendah (<30MHz). Jadi anda tidak boleh hanya memberi perhatian kepada frekuensi tinggi dan mengabaikan bahagian frekuensi rendah. Reka bentuk EMI/EMC yang baik mesti mengambil kira lokasi peranti, susunan tindanan PCB, kaedah sambungan penting, pemilihan peranti, dsb. pada permulaan susun atur. Sekiranya tidak ada pengaturan yang lebih baik sebelum ini, ia akan diselesaikan selepas itu. Ia akan melakukan dua kali ganda hasil dengan separuh usaha dan meningkatkan kos. Sebagai contoh, lokasi penjana jam tidak sepatutnya berdekatan dengan penyambung luaran. Isyarat berkelajuan tinggi harus pergi ke lapisan dalam sebanyak mungkin. Beri perhatian kepada padanan impedans ciri dan kesinambungan lapisan rujukan untuk mengurangkan pantulan. Kadar slew isyarat yang ditolak oleh peranti hendaklah sekecil mungkin untuk mengurangkan ketinggian. Komponen frekuensi, apabila memilih kapasitor penyahgandingan/pintasan, perhatikan sama ada tindak balas frekuensinya memenuhi keperluan untuk mengurangkan hingar pada satah kuasa. Di samping itu, beri perhatian kepada laluan pemulangan arus isyarat frekuensi tinggi untuk menjadikan kawasan gelung sekecil mungkin (iaitu, galangan gelung sekecil mungkin) untuk mengurangkan sinaran. Tanah juga boleh dibahagikan untuk mengawal julat bunyi frekuensi tinggi. Akhir sekali, pilih tanah casis dengan betul antara PCB dan perumah.

4. Bagaimana untuk memilih papan PCB?

Pilihan papan PCB mesti mencapai keseimbangan antara memenuhi keperluan reka bentuk dan pengeluaran dan kos besar-besaran. Keperluan reka bentuk termasuk bahagian elektrik dan mekanikal. Biasanya masalah bahan ini lebih penting apabila mereka bentuk papan PCB berkelajuan tinggi (frekuensi lebih besar daripada GHz). Sebagai contoh, bahan FR-4 yang biasa digunakan, kehilangan dielektrik pada frekuensi beberapa GHz akan mempunyai pengaruh yang besar pada pengecilan isyarat, dan mungkin tidak sesuai. Setakat elektrik berkenaan, beri perhatian sama ada pemalar dielektrik dan kehilangan dielektrik sesuai untuk frekuensi yang direka bentuk.

5. Bagaimana untuk memenuhi keperluan EMC sebanyak mungkin tanpa menyebabkan tekanan kos terlalu banyak?

Peningkatan kos papan PCB disebabkan oleh EMC biasanya disebabkan oleh peningkatan bilangan lapisan tanah untuk meningkatkan kesan perisai dan penambahan manik ferit, pencekik dan peranti penindasan harmonik frekuensi tinggi lain. Di samping itu, ia biasanya perlu untuk memadankan struktur perisai pada institusi lain untuk menjadikan keseluruhan sistem melepasi keperluan EMC. Berikut hanya menyediakan beberapa teknik reka bentuk papan PCB untuk mengurangkan kesan sinaran elektromagnet yang dihasilkan oleh litar.

Cuba pilih peranti dengan kadar slew isyarat yang lebih perlahan untuk mengurangkan komponen frekuensi tinggi yang dijana oleh isyarat.

Beri perhatian kepada penempatan komponen frekuensi tinggi, tidak terlalu dekat dengan penyambung luaran.

Beri perhatian kepada pemadanan impedans isyarat berkelajuan tinggi, lapisan pendawaian dan laluan arus baliknya, untuk mengurangkan pantulan dan sinaran frekuensi tinggi.

Letakkan kapasitor penyahgandingan yang mencukupi dan sesuai pada pin bekalan kuasa setiap peranti untuk mengurangkan bunyi pada satah kuasa dan satah tanah. Beri perhatian khusus sama ada tindak balas frekuensi dan ciri suhu kapasitor memenuhi keperluan reka bentuk.

Tanah berhampiran penyambung luaran boleh dipisahkan dengan betul dari tanah, dan tanah penyambung boleh disambungkan ke tanah casis berdekatan.

Jejak pengawal tanah/shunt boleh digunakan dengan sewajarnya di samping beberapa isyarat kelajuan tinggi khas. Tetapi beri perhatian kepada pengaruh kesan pengawal/shunt pada galangan ciri surih.

Lapisan kuasa mengecut 20H dari lapisan tanah, dan H ialah jarak antara lapisan kuasa dan lapisan tanah.

6. Apakah aspek yang perlu diberi perhatian semasa mereka bentuk, penghalaan dan susun atur PCB frekuensi tinggi di atas 2G?

PCB frekuensi tinggi di atas 2G tergolong dalam reka bentuk litar frekuensi radio dan tidak berada dalam skop perbincangan reka bentuk litar digital berkelajuan tinggi. Susun atur dan penghalaan litar frekuensi radio harus dipertimbangkan bersama-sama dengan skema, kerana susun atur dan penghalaan akan menyebabkan kesan pengedaran. Selain itu, beberapa peranti pasif dalam reka bentuk litar frekuensi radio direalisasikan melalui definisi parameter dan kerajang tembaga berbentuk khas. Oleh itu, alat EDA diperlukan untuk menyediakan peranti berparameter dan mengedit kerajang tembaga berbentuk khas. Stesen papan Mentor mempunyai modul reka bentuk RF khas yang boleh memenuhi keperluan ini. Selain itu, reka bentuk RF am memerlukan alat analisis litar RF khusus. Yang paling terkenal dalam industri ialah eesoft agilent, yang mempunyai antara muka yang baik dengan alatan Mentor.

7. Adakah penambahan mata ujian akan menjejaskan kualiti isyarat berkelajuan tinggi?

Sama ada ia akan menjejaskan kualiti isyarat bergantung pada kaedah menambah mata ujian dan seberapa pantas isyarat itu. Pada asasnya, titik ujian tambahan (jangan gunakan pin melalui atau DIP sedia ada sebagai titik ujian) boleh ditambah pada garisan atau ditarik garisan pendek dari garisan. Yang pertama adalah bersamaan dengan menambah kapasitor kecil pada baris, yang terakhir adalah cawangan tambahan. Kedua-dua keadaan ini akan mempengaruhi isyarat berkelajuan tinggi lebih kurang, dan sejauh mana kesannya berkaitan dengan kelajuan frekuensi isyarat dan kadar tepi isyarat. Magnitud impak boleh diketahui melalui simulasi. Pada dasarnya, lebih kecil titik ujian, lebih baik (sudah tentu, ia mesti memenuhi keperluan alat ujian) semakin pendek cawangan, lebih baik.