I utformingen av PCB-kort, med den raske frekvensøkningen, vil det være mye interferens som er forskjellig fra lavfrekvente PCB-kort. Dessuten, med økende frekvens og motsetning mellom miniatyrisering og lave kostnader for kretskort, vil disse forstyrrelsene bli mer og mer kompliserte.

I selve forskningen kan vi konkludere med at det hovedsakelig er fire aspekter ved interferens, inkludert støy fra strømforsyning, interferens fra transmisjonslinjer, kobling og elektromagnetisk interferens (EMI). Gjennom å analysere ulike interferensproblemer med høyfrekvent PCB og kombinere med praksis i arbeidet, blir effektive løsninger presentert.

Først strømforsyningsstøy

I høyfrekvenskretsen har støyen fra strømforsyningen en åpenbar innflytelse på høyfrekvenssignalet. Therefore, the first requirement of the power supply is low noise. Rene gulv er like viktig som ren strøm. Hvorfor? Effektegenskapene er vist i figur 1. Det er åpenbart at strømforsyningen har en viss impedans, og impedansen er fordelt på hele strømforsyningen, derfor vil støyen bli lagt til strømforsyningen.

Then we should minimize the impedance of the power supply, so it is best to have a dedicated power supply layer and grounding layer. I hf -kretsdesign er det mye bedre å designe strømforsyningen som et lag enn som en buss i de fleste tilfeller, slik at løkken alltid kan følge banen til minimal impedans.

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.

Høyfrekvent PCB-design forekommer interferensløsninger

Figur 1: Effektegenskaper

Det er flere måter å eliminere strømstøy i PCB -design:

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. Se figur 2.

Høyfrekvent PCB-design forekommer interferensløsninger

Figur 2: Felles vei for bypass -signalløkke

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. Analog og digital strømforsyning for å skille: høyfrekvente enheter er generelt svært følsomme for digital støy, så de to bør skilles, kobles sammen ved inngangen til strømforsyningen, hvis signalet over de analoge og digitale delene av ord, kan plasseres i signalet over en sløyfe for å redusere sløyfeområdet. Det digital-analoge spennet som brukes for signalsløyfen, er vist i figur 3.

Høyfrekvent PCB-design forekommer interferensløsninger

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.

Høyfrekvent PCB-design forekommer interferensløsninger

Figur 4: Plasser strømledningen ved siden av signallinjen

Two, transmission line

Det er bare to mulige overføringslinjer i en PCB:

Det største problemet med båndlinje og mikrobølgelinje er refleksjon. Refleksjon vil forårsake mange problemer. For eksempel vil belastningssignalet være superposisjonen til det originale signalet og ekkosignalet, noe som vil øke vanskeligheten ved signalanalyse. Refleksjon forårsaker returtap (returtap), noe som påvirker signalet like sterkt som additiv støyforstyrrelse:

1. Signalet som reflekteres tilbake til signalkilden vil øke støyen fra systemet, noe som gjør det vanskeligere for mottakeren å skille støy fra signal;

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) Unngå impedansdiskontinuitet for overføringslinjer. Punktet med diskontinuerlig impedans er punktet for overføringslinjemutasjon, for eksempel rett hjørne, gjennomgående hull, etc., bør unngås så langt som mulig. Metoder: For å unngå rette hjørner av linjen, så langt det er mulig å gå 45 ° vinkel eller bue, kan stor vinkel også være; Bruk så få gjennomgående hull som mulig, fordi hvert gjennomgående hull er en impedansdiskontinuitet, som vist på fig. 5; Signals from the outer layer avoid passing through the inner layer and vice versa.

Høyfrekvent PCB-design forekommer interferensløsninger

Figure 5: Method for eliminating transmission line interference

(b) Do not use stake lines. Fordi en hauglinje er en kilde til støy. Hvis hauglinjen er kort, kan den kobles til på slutten av overføringslinjen; Hvis hauglinjen er lang, vil den ta hovedoverføringslinjen som kilde og gi stor refleksjon, noe som vil komplisere problemet. Det anbefales å ikke bruke det.

For det tredje, koblingen

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.

Høyfrekvent PCB-design forekommer interferensløsninger

Figur 6: Felles impedanskobling

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. Denne koblingen er sterkt redusert, så de to ledningene kan vrides sammen for å redusere forstyrrelser.

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. Størrelsen på induktiv krysstale avhenger av nærheten til de to løkkene, størrelsen på sløyfeområdet og impedansen til belastningen som påvirkes.

5. Strømkabelkobling: AC- eller DC -strømkablene forstyrres av elektromagnetisk interferens

Overfør til andre enheter.

There are several ways to eliminate crosstalk in PCB design:

1. Begge typer krysstale øker med økningen av belastningsimpedansen, så signallinjene som er følsomme for interferens forårsaket av krysstale, bør avsluttes ordentlig.

2. Maksimer avstanden mellom signallinjene for effektivt å redusere kapasitiv krysstale. Jordstyring, avstand mellom ledninger (for eksempel aktive signallinjer og jordlinjer for isolasjon, spesielt i tilstanden hoppe mellom signallinjen og jord til intervall) og redusere blyinduktans.

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. For fornuftig krysstale bør sløyfeområdet minimeres, og hvis tillatt, bør sløyfen elimineres.

5. Avoid signal sharing loops.

6. Vær oppmerksom på signalintegritet: designeren bør implementere ender i sveiseprosessen for å løse signalintegriteten. Designere som bruker denne tilnærmingen kan fokusere på mikrostriplengden til den beskyttende kobberfolien for å oppnå god ytelse av signalintegritet. 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. Reduser sløyfer: Hver sløyfe tilsvarer en antenne, så vi må minimere antall løkker, sløyfearealet og antenneeffekten av sløyfer. 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.

Høyfrekvent PCB-design forekommer interferensløsninger

Figur 7: Filtertyper

3. The shielding. Som et resultat av problemets lengde pluss mange diskusjonsbeskyttende artikler, ikke lenger spesifikk introduksjon.

4. Reduce the speed of high-frequency devices.

5. Øk den dielektriske konstanten på kretskortet, noe som kan forhindre at høyfrekvente deler som overføringslinje nær brettet stråler utover; 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. Nøye gjennomtenkte ledninger og riktige avslutninger kan redusere kapasitiv og induktiv krysstale.

4. Støydemping er nødvendig for å oppfylle EMC -kravene.