In het ontwerp van Printplaat, met de snelle toename van de frequentie, zal er veel interferentie zijn die verschilt van die van laagfrequente printplaten. Bovendien, met de toenemende frequentie en de tegenstelling tussen de miniaturisatie en lage kosten van printplaten, zullen deze interferentie steeds gecompliceerder worden.

In het eigenlijke onderzoek kunnen we concluderen dat er hoofdzakelijk vier aspecten van interferentie zijn, waaronder stroomvoorzieningsruis, transmissielijninterferentie, koppeling en elektromagnetische interferentie (EMI). Door verschillende interferentieproblemen van hoogfrequente PCB’s te analyseren en te combineren met praktijk in het werk, worden effectieve oplossingen aangedragen.

Ten eerste, voeding ruis

In het hoogfrequente circuit heeft de ruis van de voeding een duidelijke invloed op het hoogfrequente signaal. Therefore, the first requirement of the power supply is low noise. Clean floors are just as important as clean electricity. Why? The power characteristics are shown in Figure 1. Het is duidelijk dat de voeding een bepaalde impedantie heeft en de impedantie wordt verdeeld over de hele voeding, daarom wordt de ruis toegevoegd aan de voeding.

Then we should minimize the impedance of the power supply, so it is best to have a dedicated power supply layer and grounding layer. Bij het ontwerpen van hf-circuits is het in de meeste gevallen veel beter om de voeding als een laag te ontwerpen dan als een bus, zodat de lus altijd het pad van minimale impedantie kan volgen.

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.

Hoogfrequent PCB-ontwerp komt voor interferentieoplossingen;

Afbeelding 1: Vermogenskenmerken

Er zijn verschillende manieren om stroomruis in PCB-ontwerp te elimineren:

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. Zie figuur 2.

Hoogfrequent PCB-ontwerp komt voor interferentieoplossingen;

Afbeelding 2: Gemeenschappelijk pad van bypass-signaallus

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. Analoge en digitale voeding om te scheiden: hoogfrequente apparaten zijn over het algemeen erg gevoelig voor digitale ruis, dus de twee moeten worden gescheiden, met elkaar verbonden bij de ingang van de voeding, als het signaal over de analoge en digitale delen van de woorden, kunnen in het signaal over een lus worden geplaatst om het lusgebied te verkleinen. Het digitaal-analoge bereik dat voor de signaallus wordt gebruikt, wordt weergegeven in figuur 3.

Hoogfrequent PCB-ontwerp komt voor interferentieoplossingen;

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.

Hoogfrequent PCB-ontwerp komt voor interferentieoplossingen;

Figuur 4: Plaats het netsnoer naast de signaallijn

Two, transmission line

Er zijn slechts twee mogelijke transmissielijnen in een PCB:

Het grootste probleem van lintlijn en microgolflijn is reflectie. Reflectie zal veel problemen opleveren. Het laadsignaal zal bijvoorbeeld de superpositie zijn van het oorspronkelijke signaal en het echosignaal, wat de moeilijkheid van signaalanalyse zal vergroten. Reflectie veroorzaakt retourverlies (retourverlies), dat het signaal even sterk beïnvloedt als additieve ruisinterferentie:

1. Het signaal dat wordt teruggekaatst naar de signaalbron zal de ruis van het systeem verhogen, waardoor het voor de ontvanger moeilijker wordt om ruis van signaal te onderscheiden;

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) Avoid impedance discontinuity of transmission lines. Het punt van discontinue impedantie is het punt van transmissielijnmutatie, zoals een rechte hoek, doorgaand gat, enz., Moet zoveel mogelijk worden vermeden. Methoden: Om rechte hoeken van de lijn te vermijden, zo ver mogelijk om 45° Hoek of boog te gaan, kan grote Hoek ook zijn; Use as few through holes as possible, because each through hole is an impedance discontinuity, as shown in FIG. 5; Signals from the outer layer avoid passing through the inner layer and vice versa.

Hoogfrequent PCB-ontwerp komt voor interferentieoplossingen;

Figure 5: Method for eliminating transmission line interference

(b) Do not use stake lines. Want elke poollijn is een bron van geluid. Als de poollijn kort is, kan deze aan het einde van de transmissielijn worden aangesloten; Als de poollijn lang is, zal deze de hoofdtransmissielijn als bron nemen en een grote reflectie produceren, wat het probleem zal compliceren. Het wordt aanbevolen om het niet te gebruiken.

Ten derde, de koppeling

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.

Hoogfrequent PCB-ontwerp komt voor interferentieoplossingen;

Afbeelding 6: Gemeenschappelijke impedantiekoppeling

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. Deze koppeling is sterk verminderd, zodat de twee draden in elkaar kunnen worden gedraaid om interferentie te verminderen.

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. De grootte van inductieve overspraak hangt af van de nabijheid van de twee lussen, de grootte van het lusgebied en de impedantie van de betrokken belasting.

5. Koppeling voedingskabel: de wisselstroom- of gelijkstroomkabels worden gestoord door elektromagnetische interferentie

Transfer to other devices.

There are several ways to eliminate crosstalk in PCB design:

1. Both types of crosstalk increase with the increase of load impedance, so the signal lines sensitive to interference caused by crosstalk should be properly terminated.

2. Maximaliseer de afstand tussen signaallijnen om capacitieve overspraak effectief te verminderen. Grondbeheer, afstand tussen bedrading (zoals actieve signaallijnen en aardingslijnen voor isolatie, vooral in de staat van sprong tussen de signaallijn en aarde naar interval) en vermindering van de leadinductantie.

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. Voor verstandige overspraak moet het lusgebied worden geminimaliseerd, en indien toegestaan, moet de lus worden geëlimineerd.

5. Avoid signal sharing loops.

6. Besteed aandacht aan signaalintegriteit: de ontwerper moet uiteinden in het lasproces implementeren om de signaalintegriteit op te lossen. Designers using this approach can focus on the microstrip length of the shielding copper foil in order to obtain good performance of signal integrity. 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. Verminder lussen: elke lus is gelijk aan een antenne, dus we moeten het aantal lussen, het gebied van lussen en het antenne-effect van lussen minimaliseren. 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.

Hoogfrequent PCB-ontwerp komt voor interferentieoplossingen;

Afbeelding 7: Filtertypen

3. The shielding. Als gevolg van de lengte van het nummer plus veel discussie-afschermende artikelen, geen specifieke introductie meer.

4. Reduce the speed of high-frequency devices.

5. Verhoog de diëlektrische constante van de printplaat, die kan voorkomen dat de hoogfrequente delen zoals de transmissielijn in de buurt van het bord naar buiten uitstralen; 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. Carefully considered wiring and proper terminations can reduce capacitive and inductive crosstalk.

4. Ruisonderdrukking is vereist om te voldoen aan de EMC-vereisten.