Dalam reka bentuk Lembaga BPA, dengan peningkatan frekuensi yang cepat, akan ada banyak gangguan yang berbeza dengan papan PCB frekuensi rendah. Lebih-lebih lagi, dengan peningkatan frekuensi dan percanggahan antara miniaturisasi dan kos rendah papan PCB, gangguan ini akan menjadi semakin rumit.

Dalam penyelidikan yang sebenarnya, kita dapat menyimpulkan bahawa terdapat terutamanya empat aspek gangguan, termasuk gangguan bekalan kuasa, gangguan saluran transmisi, gandingan dan gangguan elektromagnetik (EMI). Dengan menganalisis pelbagai masalah gangguan PCB frekuensi tinggi dan menggabungkan dengan latihan di tempat kerja, penyelesaian yang berkesan dikemukakan.

Pertama, bunyi bekalan kuasa

Dalam litar frekuensi tinggi, bunyi bekalan kuasa mempunyai pengaruh yang jelas pada isyarat frekuensi tinggi. Therefore, the first requirement of the power supply is low noise. Lantai bersih sama pentingnya dengan elektrik bersih. Kenapa? Ciri daya ditunjukkan dalam Rajah 1. Jelas, bekalan kuasa mempunyai impedans tertentu, dan impedans tersebut disebarkan ke seluruh bekalan kuasa, oleh itu, bunyi bising akan ditambahkan ke bekalan kuasa.

Then we should minimize the impedance of the power supply, so it is best to have a dedicated power supply layer and grounding layer. Dalam reka bentuk litar hf, lebih baik merancang bekalan kuasa sebagai lapisan daripada bas dalam kebanyakan kes, supaya gelung sentiasa dapat mengikuti jalan impedans minimum.

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.

Reka bentuk PCB frekuensi tinggi berlaku penyelesaian gangguan

Rajah 1: Ciri daya

Terdapat beberapa cara untuk menghilangkan kebisingan kuasa dalam reka bentuk PCB:

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. Sekiranya pembukaan lapisan bekalan kuasa terlalu besar, ia pasti mempengaruhi gelung isyarat, isyarat terpaksa memotong, kawasan gelung meningkat, dan kebisingan meningkat. At the same time, if several signal lines are clustered near the opening and share the same loop, the common impedance will cause crosstalk. Lihat Rajah 2.

Reka bentuk PCB frekuensi tinggi berlaku penyelesaian gangguan

Gambar 2: Laluan biasa gelung isyarat pintasan

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. Bekalan kuasa analog dan digital untuk dipisahkan: peranti frekuensi tinggi umumnya sangat sensitif terhadap bunyi digital, jadi kedua-duanya harus dipisahkan, disambungkan bersama di pintu masuk bekalan kuasa, jika isyarat melintasi bahagian analog dan digital kata-kata, boleh diletakkan di isyarat melintasi gelung untuk mengurangkan kawasan gelung. Rentang digital-analog yang digunakan untuk gelung isyarat ditunjukkan dalam Rajah 3.

Reka bentuk PCB frekuensi tinggi berlaku penyelesaian gangguan

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.

Reka bentuk PCB frekuensi tinggi berlaku penyelesaian gangguan

Gambar 4: Letakkan kabel kuasa di sebelah garisan isyarat

Two, transmission line

Hanya ada dua saluran penghantaran yang mungkin ada dalam PCB:

Masalah terbesar garis pita dan garis gelombang mikro adalah pantulan. Refleksi akan menyebabkan banyak masalah. Sebagai contoh, isyarat beban akan menjadi superposisi isyarat asal dan isyarat echo, yang akan meningkatkan kesukaran analisis isyarat. Pantulan menyebabkan kehilangan kembali (return loss), yang mempengaruhi isyarat teruk seperti gangguan bunyi tambahan:

1. Sinyal yang dipantulkan kembali ke sumber isyarat akan meningkatkan kebisingan sistem, menjadikannya lebih sukar bagi penerima untuk membezakan bunyi dari isyarat;

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) Elakkan penghambatan impedansi saluran penghantaran. Titik impedans tidak terputus adalah titik mutasi saluran transmisi, seperti sudut lurus, melalui lubang, dll., Harus dihindari sejauh mungkin. Kaedah: Untuk mengelakkan sudut lurus garis, sejauh mungkin 45 ° Sudut atau busur, Sudut besar juga boleh; Gunakan sesedikit mungkin lubang, kerana setiap lubang melalui adalah penghalang impedans, seperti yang ditunjukkan dalam Gbr. 5; Signals from the outer layer avoid passing through the inner layer and vice versa.

Reka bentuk PCB frekuensi tinggi berlaku penyelesaian gangguan

Figure 5: Method for eliminating transmission line interference

(b) Do not use stake lines. Kerana sebarang garis cerucuk adalah sumber kebisingan. Sekiranya saluran cerucuk pendek, ia boleh dihubungkan di hujung talian penghantaran; Sekiranya saluran cerucuk panjang, ia akan menjadikan saluran penghantaran utama sebagai sumber dan menghasilkan pantulan yang hebat, yang akan menyulitkan masalah. Adalah disyorkan untuk tidak menggunakannya.

Ketiga, gandingan

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.

Reka bentuk PCB frekuensi tinggi berlaku penyelesaian gangguan

Gambar 6: Gandingan impedans biasa

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. Gandingan ini sangat berkurang, sehingga kedua wayar dapat dipintal bersama untuk mengurangkan gangguan.

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. Ukuran crosstalk induktif bergantung pada jarak dua gelung, ukuran kawasan gelung, dan impedans beban yang terjejas.

5. Gandingan kabel kuasa: Kabel kuasa ac atau DC terganggu oleh gangguan elektromagnetik

Pindahkan ke peranti lain.

There are several ways to eliminate crosstalk in PCB design:

1. Kedua-dua jenis crosstalk meningkat dengan peningkatan impedans beban, jadi garis isyarat yang sensitif terhadap gangguan yang disebabkan oleh crosstalk harus dihentikan dengan betul.

2. Memaksimumkan jarak antara garis isyarat untuk mengurangkan penghentakan kapasitif secara berkesan. Pengurusan tanah, jarak antara pendawaian (seperti garis isyarat aktif dan garis tanah untuk pengasingan, terutamanya dalam keadaan lompatan antara garis isyarat dan landasan ke selang) dan mengurangkan aruhan timbal.

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. Untuk crosstalk yang masuk akal, kawasan gelung harus diminimumkan, dan jika dibenarkan, gelung harus dihilangkan.

5. Avoid signal sharing loops.

6. Perhatikan integriti isyarat: pereka harus melaksanakan proses pengelasan untuk menyelesaikan integriti isyarat. Pereka yang menggunakan pendekatan ini dapat memfokuskan pada jalur mikro dari pelindung tembaga pelindung agar dapat memperoleh prestasi integriti isyarat yang baik. 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.

Terdapat beberapa cara untuk menghilangkan gangguan elektromagnetik dalam reka bentuk PCB:

1. Kurangkan gelung: Setiap gelung setara dengan antena, jadi kita perlu meminimumkan bilangan gelung, luas gelung dan kesan antena gelung. 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.

Reka bentuk PCB frekuensi tinggi berlaku penyelesaian gangguan

Gambar 7: Jenis penapis

3. The shielding. Akibat panjangnya isu ini ditambah banyak perbincangan artikel pelindung, pengenalan tidak lagi spesifik.

4. Reduce the speed of high-frequency devices.

5. Tingkatkan pemalar dielektrik papan PCB, yang dapat mengelakkan bahagian frekuensi tinggi seperti saluran penghantaran di dekat papan memancar ke luar; 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. Pendawaian yang dipertimbangkan dengan teliti dan penamatan yang betul dapat mengurangkan penumpukan kapasitif dan induktif.

4. Penindasan kebisingan diperlukan untuk memenuhi keperluan EMC.