1 soalan

Dengan peningkatan besar-besaran dalam kerumitan reka bentuk dan penyepaduan sistem elektronik, kelajuan jam dan masa meningkat peranti semakin cepat dan pantas, dan PCB berkelajuan tinggi reka bentuk telah menjadi bahagian penting dalam proses reka bentuk. Dalam reka bentuk litar berkelajuan tinggi, kearuhan dan kemuatan pada talian papan litar menjadikan wayar bersamaan dengan talian penghantaran. Susun atur komponen penamatan yang salah atau pendawaian isyarat berkelajuan tinggi yang salah boleh menyebabkan masalah kesan talian penghantaran, mengakibatkan output data yang salah daripada sistem, operasi litar yang tidak normal atau bahkan tiada operasi langsung. Berdasarkan model talian penghantaran, secara ringkasnya, talian penghantaran akan membawa kesan buruk seperti pantulan isyarat, crosstalk, gangguan elektromagnet, bekalan kuasa dan bunyi tanah kepada reka bentuk litar.

Untuk mereka bentuk papan litar PCB berkelajuan tinggi yang boleh berfungsi dengan pasti, reka bentuk mesti dipertimbangkan sepenuhnya dan teliti untuk menyelesaikan beberapa masalah yang tidak boleh dipercayai yang mungkin berlaku semasa susun atur dan penghalaan, memendekkan kitaran pembangunan produk, dan meningkatkan daya saing pasaran.

Cara menggunakan alat reka bentuk PROTEL untuk reka bentuk PCB berkelajuan tinggi

2 Reka bentuk susun atur sistem frekuensi tinggi

Dalam reka bentuk PCB litar, susun atur adalah pautan penting. Hasil susun atur secara langsung akan menjejaskan kesan pendawaian dan kebolehpercayaan sistem, yang merupakan yang paling memakan masa dan sukar dalam keseluruhan reka bentuk papan litar bercetak. Persekitaran kompleks PCB frekuensi tinggi menjadikan reka bentuk susun atur sistem frekuensi tinggi sukar untuk menggunakan pengetahuan teori yang dipelajari. Ia memerlukan orang yang meletakkan mesti mempunyai pengalaman yang kaya dalam pembuatan PCB berkelajuan tinggi, untuk mengelakkan lencongan dalam proses reka bentuk. Meningkatkan kebolehpercayaan dan keberkesanan kerja litar. Dalam proses susun atur, pertimbangan menyeluruh harus diberikan kepada struktur mekanikal, pelesapan haba, gangguan elektromagnet, kemudahan pendawaian masa depan, dan estetika.

Pertama sekali, sebelum susun atur, keseluruhan litar dibahagikan kepada fungsi. Litar frekuensi tinggi dipisahkan daripada litar frekuensi rendah, dan litar analog dan litar digital dipisahkan. Setiap litar berfungsi diletakkan sedekat mungkin dengan pusat cip. Elakkan kelewatan penghantaran yang disebabkan oleh wayar yang terlalu panjang, dan tingkatkan kesan penyahgandingan kapasitor. Di samping itu, perhatikan kedudukan dan arah relatif antara pin dan komponen litar dan tiub lain untuk mengurangkan pengaruh bersama mereka. Semua komponen frekuensi tinggi harus berada jauh dari casis dan plat logam lain untuk mengurangkan gandingan parasit.

Kedua, perhatian harus diberikan kepada kesan haba dan elektromagnet antara komponen semasa susun atur. Kesan ini amat serius untuk sistem frekuensi tinggi, dan langkah-langkah untuk menjauhkan atau mengasingkan, haba dan perisai harus diambil. Tiub penerus kuasa tinggi dan tiub pelarasan hendaklah dilengkapi dengan radiator dan dijauhkan daripada pengubah. Komponen tahan haba seperti kapasitor elektrolitik harus dijauhkan daripada komponen pemanasan, jika tidak elektrolit akan kering, mengakibatkan peningkatan rintangan dan prestasi yang lemah, yang akan menjejaskan kestabilan litar. Ruang yang cukup harus ditinggalkan dalam susun atur untuk mengatur struktur pelindung dan menghalang pengenalan pelbagai gandingan parasit. Untuk mengelakkan gandingan elektromagnet antara gegelung pada papan litar bercetak, kedua-dua gegelung hendaklah diletakkan pada sudut tepat untuk mengurangkan pekali gandingan. Kaedah pengasingan plat menegak juga boleh digunakan. Adalah lebih baik untuk terus menggunakan plumbum komponen untuk dipateri ke litar. Lebih pendek petunjuk, lebih baik. Jangan gunakan penyambung dan tab pematerian kerana terdapat kemuatan teragih dan kearuhan teragih antara tab pematerian bersebelahan. Elakkan meletakkan komponen hingar tinggi di sekeliling pengayun kristal, RIN, voltan analog dan kesan isyarat voltan rujukan.

Akhir sekali, sambil memastikan kualiti dan kebolehpercayaan yang wujud, sambil mengambil kira keindahan keseluruhan, perancangan papan litar yang munasabah harus dijalankan. Komponen hendaklah selari atau berserenjang dengan permukaan papan, dan selari atau berserenjang dengan tepi papan utama. Pengagihan komponen pada permukaan papan hendaklah sekata yang mungkin dan ketumpatan harus konsisten. Dengan cara ini, ia bukan sahaja cantik, tetapi juga mudah untuk dipasang dan dikimpal, dan ia mudah untuk menghasilkan besar-besaran.

3 Pendawaian sistem frekuensi tinggi

Dalam litar frekuensi tinggi, parameter pengedaran rintangan, kemuatan, kearuhan dan kearuhan bersama wayar penyambung tidak boleh diabaikan. Dari perspektif anti-gangguan, pendawaian yang munasabah adalah untuk cuba mengurangkan rintangan talian, kemuatan teragih, dan kearuhan sesat dalam litar. , Medan magnet sesat yang terhasil dikurangkan kepada minimum, supaya kapasitansi teragih, fluks magnet kebocoran, kearuhan bersama elektromagnet dan gangguan lain yang disebabkan oleh bunyi ditindas.

Penggunaan alat reka bentuk PROTEL di China adalah perkara biasa. Walau bagaimanapun, ramai pereka hanya menumpukan pada “kadar jalur lebar”, dan penambahbaikan yang dibuat oleh alat reka bentuk PROTEL untuk menyesuaikan diri dengan perubahan dalam ciri peranti tidak digunakan dalam reka bentuk, yang bukan sahaja menjadikan Pembaziran sumber alat reka bentuk lebih serius, yang menyukarkan prestasi cemerlang banyak peranti baharu untuk dimainkan.

Berikut memperkenalkan beberapa fungsi khas yang boleh disediakan oleh alat PROTEL99 SE.

(1) Plumbum antara pin peranti litar frekuensi tinggi hendaklah dibengkokkan sesedikit mungkin. Sebaik-baiknya gunakan garis lurus penuh. Apabila lenturan diperlukan, selekoh atau lengkok 45° boleh digunakan, yang boleh mengurangkan pelepasan luaran isyarat frekuensi tinggi dan gangguan bersama. Gandingan antara. Apabila menggunakan PROTEL untuk penghalaan, anda boleh memilih 45 Darjah atau Bulat dalam “Sudut Penghalaan” dalam menu “peraturan” pada menu “Reka Bentuk”. Anda juga boleh menggunakan kekunci shift + ruang untuk menukar antara baris dengan cepat.

(2) Lebih pendek plumbum antara pin peranti litar frekuensi tinggi, lebih baik.

PROTEL 99 Cara paling berkesan untuk memenuhi pendawaian terpendek adalah dengan membuat janji temu pendawaian untuk rangkaian berkelajuan tinggi utama individu sebelum pendawaian automatik. “Topologi Penghalaan” dalam “peraturan” dalam menu “Reka Bentuk”.

Pilih terpendek.

(3) Bergantian lapisan plumbum antara pin peranti litar frekuensi tinggi adalah sekecil mungkin. Iaitu, lebih sedikit vias digunakan dalam proses sambungan komponen, lebih baik.

Satu via boleh membawa kira-kira 0.5pF kapasitans teragih, dan mengurangkan bilangan vias boleh meningkatkan kelajuan dengan ketara.

(4) Untuk pendawaian litar frekuensi tinggi, beri perhatian kepada “gangguan silang” yang diperkenalkan oleh pendawaian selari garis isyarat, iaitu, crosstalk. Jika pengedaran selari tidak dapat dielakkan, kawasan besar “tanah” boleh disusun pada bahagian bertentangan garis isyarat selari

Untuk mengurangkan gangguan. Pendawaian selari dalam lapisan yang sama hampir tidak dapat dielakkan, tetapi dalam dua lapisan bersebelahan, arah pendawaian mestilah berserenjang antara satu sama lain. Ini tidak sukar dilakukan dalam PROTEL tetapi ia mudah terlepas pandang. Dalam “Lapisan RouTIng” dalam “Peraturan” menu “Reka Bentuk”, pilih Mendatar untuk Toplayer dan VerTIcal untuk BottomLayer. Selain itu, “Polygonplane” disediakan di “place”

Fungsi permukaan kerajang tembaga grid poligon, jika anda meletakkan poligon sebagai permukaan seluruh papan litar bercetak, dan menyambungkan tembaga ini ke GND litar, ia boleh meningkatkan keupayaan anti-gangguan frekuensi tinggi, Ia juga mempunyai faedah yang lebih besar untuk pelesapan haba dan kekuatan papan percetakan.

(5) Laksanakan langkah kepungan wayar tanah untuk talian isyarat atau unit tempatan yang penting. “Objek yang dipilih menggariskan” disediakan dalam “Alat”, dan fungsi ini boleh digunakan untuk “membungkus tanah” secara automatik bagi garisan isyarat penting yang dipilih (seperti litar ayunan LT dan X1).

(6) Secara amnya, talian kuasa dan talian pembumian litar adalah lebih lebar daripada garis isyarat. Anda boleh menggunakan “Kelas” dalam menu “Reka Bentuk” untuk mengklasifikasikan rangkaian, yang dibahagikan kepada rangkaian kuasa dan rangkaian isyarat. Ia adalah mudah untuk menetapkan peraturan pendawaian. Tukar lebar talian talian kuasa dan talian isyarat.

(7) Pelbagai jenis pendawaian tidak boleh membentuk gelung, dan wayar tanah tidak boleh membentuk gelung arus. Jika litar gelung dijana, ia akan menyebabkan banyak gangguan dalam sistem. Kaedah pendawaian rantai daisy boleh digunakan untuk ini, yang boleh mengelakkan pembentukan gelung, dahan atau tunggul dengan berkesan semasa pendawaian, tetapi ia juga akan membawa masalah pendawaian yang tidak mudah.

(8) Mengikut data dan reka bentuk pelbagai cip, anggarkan arus yang dilalui oleh litar bekalan kuasa dan tentukan lebar wayar yang diperlukan. Mengikut formula empirik: W (lebar garis) ≥ L (mm/A) × I (A).

Mengikut arus, cuba tingkatkan lebar talian kuasa dan kurangkan rintangan gelung. Pada masa yang sama, jadikan arah talian kuasa dan talian bumi konsisten dengan arah penghantaran data, yang membantu meningkatkan keupayaan anti-bunyi. Apabila perlu, peranti pencekik frekuensi tinggi yang diperbuat daripada ferit luka dawai tembaga boleh ditambah pada talian kuasa dan talian tanah untuk menghalang pengaliran bunyi frekuensi tinggi.

(9) Lebar pendawaian rangkaian yang sama hendaklah dikekalkan sama. Variasi dalam lebar talian akan menyebabkan galangan ciri talian tidak sekata. Apabila kelajuan penghantaran tinggi, pantulan akan berlaku, yang harus dielakkan sebanyak mungkin dalam reka bentuk. Pada masa yang sama, tambahkan lebar garisan garis selari. Apabila jarak pusat garisan tidak melebihi 3 kali lebar garisan, 70% medan elektrik boleh dikekalkan tanpa gangguan bersama, yang dipanggil prinsip 3W. Dengan cara ini, pengaruh kemuatan teragih dan kearuhan teragih yang disebabkan oleh garis selari dapat diatasi.

4 Reka bentuk kord kuasa dan wayar pembumian

Untuk menyelesaikan penurunan voltan yang disebabkan oleh hingar bekalan kuasa dan galangan talian yang diperkenalkan oleh litar frekuensi tinggi, kebolehpercayaan sistem bekalan kuasa dalam litar frekuensi tinggi mesti dipertimbangkan sepenuhnya. Secara umumnya terdapat dua penyelesaian: satu ialah menggunakan teknologi bas kuasa untuk pendawaian; satu lagi ialah menggunakan lapisan bekalan kuasa yang berasingan. Sebagai perbandingan, proses pembuatan yang terakhir adalah lebih rumit dan kosnya lebih mahal. Oleh itu, teknologi bas kuasa jenis rangkaian boleh digunakan untuk pendawaian, supaya setiap komponen tergolong dalam gelung yang berbeza, dan arus pada setiap bas pada rangkaian cenderung seimbang, mengurangkan kejatuhan voltan yang disebabkan oleh impedans talian.

Kuasa penghantaran frekuensi tinggi agak besar, anda boleh menggunakan kawasan tembaga yang besar, dan mencari satah tanah rintangan rendah berdekatan untuk pembumian berganda. Oleh kerana kearuhan plumbum pembumian adalah berkadar dengan frekuensi dan panjang, impedans pembumian biasa akan meningkat apabila frekuensi operasi tinggi, yang akan meningkatkan gangguan elektromagnet yang dihasilkan oleh impedans pembumian biasa, jadi panjang wayar pembumian adalah dikehendaki sesingkat mungkin. Cuba kurangkan panjang garis isyarat dan tambahkan luas gelung tanah.

Tetapkan satu atau beberapa kapasitor penyahgandingan frekuensi tinggi pada kuasa dan tanah cip untuk menyediakan saluran frekuensi tinggi yang berdekatan untuk arus sementara cip bersepadu, supaya arus tidak melalui talian bekalan kuasa dengan gelung besar kawasan, dengan itu sangat mengurangkan Bunyi yang terpancar ke luar. Pilih kapasitor seramik monolitik dengan isyarat frekuensi tinggi yang baik sebagai kapasitor penyahgandingan. Gunakan kapasitor tantalum berkapasiti besar atau kapasitor poliester dan bukannya kapasitor elektrolitik sebagai kapasitor penyimpanan tenaga untuk pengecasan litar. Oleh kerana induktansi teragih kapasitor elektrolitik adalah besar, ia tidak sah untuk frekuensi tinggi. Apabila menggunakan kapasitor elektrolitik, gunakannya secara berpasangan dengan kapasitor penyahgandingan dengan ciri frekuensi tinggi yang baik.

5 Teknik reka bentuk litar berkelajuan tinggi yang lain

Padanan impedans merujuk kepada keadaan kerja di mana galangan beban dan galangan dalaman sumber pengujaan disesuaikan antara satu sama lain untuk mendapatkan output kuasa maksimum. Untuk pendawaian PCB berkelajuan tinggi, untuk mengelakkan pantulan isyarat, impedans litar diperlukan untuk 50 Ω. Ini adalah angka anggaran. Secara amnya, adalah ditetapkan bahawa jalur asas kabel sepaksi ialah 50 Ω, jalur frekuensi ialah 75 Ω, dan wayar berpintal ialah 100 Ω. Ia hanyalah integer, untuk kemudahan padanan. Menurut analisis litar khusus, penamatan AC selari diterima pakai, dan rangkaian perintang dan kapasitor digunakan sebagai impedans penamatan. Rintangan penamatan R mestilah kurang daripada atau sama dengan impedans talian penghantaran Z0, dan kapasitans C mestilah lebih besar daripada 100 pF. Adalah disyorkan untuk menggunakan kapasitor seramik berbilang lapisan 0.1UF. Kapasitor mempunyai fungsi menyekat frekuensi rendah dan melepasi frekuensi tinggi, jadi rintangan R bukanlah beban DC sumber pemacu, jadi kaedah penamatan ini tidak mempunyai penggunaan kuasa DC.

Crosstalk merujuk kepada gangguan bunyi voltan yang tidak diingini yang disebabkan oleh gandingan elektromagnet ke talian penghantaran bersebelahan apabila isyarat merambat pada talian penghantaran. Gandingan terbahagi kepada gandingan kapasitif dan gandingan induktif. Crosstalk yang berlebihan boleh menyebabkan cetusan palsu litar dan menyebabkan sistem gagal berfungsi dengan normal. Mengikut beberapa ciri crosstalk, beberapa kaedah utama untuk mengurangkan crosstalk boleh diringkaskan:

(1) Tingkatkan jarak talian, kurangkan panjang selari, dan gunakan kaedah jog untuk pendawaian jika perlu.

(2) Apabila talian isyarat berkelajuan tinggi memenuhi syarat, menambah padanan penamatan boleh mengurangkan atau menghapuskan pantulan, dengan itu mengurangkan crosstalk.

(3) Untuk talian penghantaran jalur mikro dan talian penghantaran jalur, mengehadkan ketinggian jejak ke dalam julat di atas satah tanah boleh mengurangkan cakap silang dengan ketara.

(4) Apabila ruang pendawaian membenarkan, masukkan wayar pembumian antara kedua-dua wayar dengan crosstalk yang lebih serius, yang boleh memainkan peranan dalam pengasingan dan mengurangkan crosstalk.

Oleh kerana kekurangan analisis berkelajuan tinggi dan panduan simulasi dalam reka bentuk PCB tradisional, kualiti isyarat tidak dapat dijamin, dan kebanyakan masalah tidak dapat ditemui sehingga ujian membuat plat. Ini sangat mengurangkan kecekapan reka bentuk dan meningkatkan kos, yang jelas merugikan dalam persaingan pasaran yang sengit. Oleh itu, untuk reka bentuk PCB berkelajuan tinggi, orang dalam industri telah mencadangkan idea reka bentuk baru, yang telah menjadi kaedah reka bentuk “atas ke bawah”. Selepas pelbagai analisis dasar dan pengoptimuman, kebanyakan masalah yang mungkin telah dielakkan dan banyak penjimatan telah dibuat. Masa untuk memastikan bahawa bajet projek dipenuhi, papan bercetak berkualiti tinggi dihasilkan, dan ralat ujian yang membosankan dan mahal dapat dielakkan.

Penggunaan talian pembezaan untuk menghantar isyarat digital adalah langkah yang berkesan untuk mengawal faktor yang memusnahkan integriti isyarat dalam litar digital berkelajuan tinggi. Garis pembezaan pada papan litar bercetak adalah bersamaan dengan pasangan talian penghantaran bersepadu gelombang mikro pembeza yang berfungsi dalam mod kuasi-TEM. Antaranya, garis pembezaan pada bahagian atas atau bawah PCB adalah bersamaan dengan garis jalur mikro berganding dan terletak pada lapisan dalam PCB berbilang lapisan Garis pembezaan adalah bersamaan dengan garis jalur gandingan sisi lebar. Isyarat digital dihantar pada talian pembezaan dalam mod penghantaran mod ganjil, iaitu perbezaan fasa antara isyarat positif dan negatif ialah 180°, dan hingar digandingkan pada sepasang talian pembezaan dalam mod biasa. Voltan atau arus litar dikurangkan, supaya isyarat boleh diperolehi untuk menghapuskan bunyi mod biasa. Amplitud voltan rendah atau output pemacu semasa bagi pasangan talian pembezaan memenuhi keperluan penyepaduan berkelajuan tinggi dan penggunaan kuasa yang rendah.

6 ucapan penutup

Dengan pembangunan berterusan teknologi elektronik, adalah penting untuk memahami teori integriti isyarat untuk membimbing dan mengesahkan reka bentuk PCB berkelajuan tinggi. Beberapa pengalaman yang diringkaskan dalam artikel ini boleh membantu pereka PCB litar berkelajuan tinggi memendekkan kitaran pembangunan, mengelakkan lencongan yang tidak perlu dan menjimatkan tenaga manusia dan sumber bahan. Pereka bentuk mesti terus menyelidik dan meneroka dalam kerja sebenar, terus mengumpul pengalaman, dan menggabungkan teknologi baharu untuk mereka bentuk papan litar PCB berkelajuan tinggi dengan prestasi cemerlang.