No design de Placa PCB, com o rápido aumento da freqüência, haverá muita interferência, que é diferente daquela da placa PCB de baixa freqüência. Além disso, com o aumento da frequência e a contradição entre a miniaturização e o baixo custo da placa PCB, essas interferências se tornarão cada vez mais complicadas.

Na pesquisa atual, podemos concluir que existem principalmente quatro aspectos de interferência, incluindo ruído de fonte de alimentação, interferência de linha de transmissão, acoplamento e interferência eletromagnética (EMI). Através da análise de vários problemas de interferência de PCB de alta frequência e combinando com a prática no trabalho, soluções eficazes são apresentadas.

Primeiro, o ruído da fonte de alimentação

No circuito de alta frequência, o ruído da fonte de alimentação tem uma influência óbvia no sinal de alta frequência. Portanto, o primeiro requisito da fonte de alimentação é baixo ruído. Pisos limpos são tão importantes quanto eletricidade limpa. Porque? As características de energia são mostradas na Figura 1. Obviamente, a fonte de alimentação tem uma determinada impedância, e a impedância é distribuída por toda a fonte de alimentação, portanto, o ruído será adicionado à fonte de alimentação.

Então, devemos minimizar a impedância da fonte de alimentação, por isso é melhor ter uma camada de fonte de alimentação dedicada e uma camada de aterramento. No projeto de circuito hf, é muito melhor projetar a fonte de alimentação como uma camada do que como um barramento na maioria dos casos, de modo que o loop sempre possa seguir o caminho de impedância mínima.

Além disso, a placa de alimentação deve fornecer um loop de sinal para todos os sinais gerados e recebidos na PCB. Isso minimiza o loop do sinal e, portanto, reduz o ruído, que muitas vezes é esquecido pelos projetistas de circuitos de baixa frequência.

Projeto de PCB de alta frequência ocorre soluções de interferência

Figura 1: Características de energia

Existem várias maneiras de eliminar o ruído de energia no design de PCB:

1. Observe o orifício de passagem na placa: o orifício de passagem requer aberturas gravadas na camada de fonte de alimentação para deixar espaço para o orifício de passagem passar. Se a abertura da camada da fonte de alimentação for muito grande, ela afetará o loop do sinal, o sinal será forçado a ignorar, a área do loop aumentará e o ruído aumentará. Ao mesmo tempo, se várias linhas de sinal estiverem agrupadas perto da abertura e compartilharem o mesmo loop, a impedância comum causará diafonia. Veja a figura 2.

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Figura 2: Caminho comum do loop de sinal de desvio

2. A linha de conexão precisa de aterramento suficiente: cada sinal precisa ter seu próprio loop de sinal proprietário, e a área do loop do sinal e do loop é a menor possível, ou seja, o sinal e o loop devem ser paralelos.

3. Fonte de alimentação analógica e digital para separar: dispositivos de alta frequência são geralmente muito sensíveis ao ruído digital, então os dois devem ser separados, conectados na entrada da fonte de alimentação, se o sinal passar pelas partes analógicas e digitais do palavras, podem ser colocadas no sinal em um loop para reduzir a área do loop. O span digital-analógico usado para o loop de sinal é mostrado na Figura 3.

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Figura 3: Digital – span analógico para loop de sinal

4. Evite a sobreposição de fontes de alimentação separadas entre as camadas: caso contrário, o ruído do circuito pode facilmente passar pelo acoplamento capacitivo parasita.

5. Isole componentes sensíveis: como PLL.

6. Coloque o cabo de alimentação: para reduzir o loop de sinal, coloque o cabo de alimentação na extremidade da linha de sinal para reduzir o ruído, conforme mostrado na Figura 4.

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Figura 4: Coloque o cabo de alimentação ao lado da linha de sinal

Dois, linha de transmissão

Existem apenas duas linhas de transmissão possíveis em um PCB:

O maior problema da linha de fita e da linha de micro-ondas é a reflexão. A reflexão causará muitos problemas. Por exemplo, o sinal de carga será a superposição do sinal original e o sinal de eco, o que aumentará a dificuldade de análise do sinal. A reflexão causa perda de retorno (perda de retorno), o que afeta o sinal tanto quanto a interferência de ruído aditivo:

1. O sinal refletido de volta para a fonte do sinal aumentará o ruído do sistema, tornando mais difícil para o receptor distinguir o ruído do sinal;

2. Qualquer sinal refletido basicamente degradará a qualidade do sinal e mudará a forma do sinal de entrada. De um modo geral, a solução é principalmente o casamento de impedância (por exemplo, a impedância da interconexão deve corresponder muito à impedância do sistema), mas às vezes o cálculo da impedância é mais problemático, você pode consultar algum software de cálculo de impedância da linha de transmissão. Os métodos de eliminação da interferência da linha de transmissão no projeto do PCB são os seguintes:

(a) Evite a descontinuidade da impedância das linhas de transmissão. O ponto de impedância descontínua é o ponto de mutação da linha de transmissão, como canto reto, furo passante, etc., deve ser evitado tanto quanto possível. Métodos: Para evitar cantos retos da linha, na medida do possível para ir 45 ° Ângulo ou arco, grande ângulo também pode ser; Use o mínimo possível de orifícios de passagem, porque cada orifício de passagem é uma descontinuidade de impedância, como mostrado na FIG. 5; Os sinais da camada externa evitam passar pela camada interna e vice-versa.

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Figura 5: Método para eliminar a interferência da linha de transmissão

(b) Não use linhas de estaca. Porque qualquer linha de pilha é uma fonte de ruído. Se a linha da estaca for curta, ela pode ser conectada no final da linha de transmissão; Se a linha da estaca for longa, ela tomará a linha de transmissão principal como fonte e produzirá grande reflexão, o que complicará o problema. Recomenda-se não usá-lo.

Terceiro, o acoplamento

1. Acoplamento de impedância comum: é um canal de acoplamento comum, ou seja, a fonte de interferência e o dispositivo interferido geralmente compartilham alguns condutores (como fonte de alimentação de loop, barramento e aterramento comum), conforme mostrado na Figura 6.

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Figura 6: Acoplamento de impedância comum

Nesse canal, a queda do Ic causa uma tensão de modo comum no loop de corrente em série, afetando o receptor.

2. O acoplamento de modo comum de campo fará com que a fonte de radiação cause tensões de modo comum no loop formado pelo circuito interferido e na superfície de referência comum.

Se o campo magnético é dominante, o valor da tensão de modo comum gerada no circuito de aterramento em série é Vcm = – (△ B / △ t) * área (onde △ B = mudança na intensidade de indução magnética). Se for um campo eletromagnético, quando seu valor de campo elétrico é conhecido, sua tensão induzida: Vcm = (L * H * F * E) / 48, a fórmula é adequada para L (m) = 150MHz, além desse limite, o cálculo da tensão máxima induzida pode ser simplificado como: Vcm = 2 * H * E.

3. Acoplamento de campo de modo diferencial: refere-se à radiação direta por par de fios ou placa de circuito no cabo e sua indução de loop recebida. Se você chegar o mais próximo possível dos dois fios. Esse acoplamento é bastante reduzido, de modo que os dois fios podem ser torcidos juntos para reduzir a interferência.

4. Inter-line coupling (crosstalk) can cause unwanted coupling between any line or parallel circuit, which will greatly damage the performance of the system. Seu tipo pode ser dividido em diafonia capacitiva e diafonia perceptual.

O primeiro é porque a capacitância parasita entre as linhas faz o ruído na fonte de ruído acoplada à linha de recepção de ruído através da injeção de corrente. O último pode ser pensado como o acoplamento de sinais entre os estágios primários de um transformador parasita indesejado. O tamanho da diafonia indutiva depende da proximidade dos dois loops, do tamanho da área do loop e da impedância da carga afetada.

5. Acoplamento do cabo de alimentação: Os cabos de alimentação CA ou CC sofrem interferência de interferência eletromagnética

Transfira para outros dispositivos.

Existem várias maneiras de eliminar a diafonia no design de PCB:

1. Ambos os tipos de diafonia aumentam com o aumento da impedância de carga, portanto, as linhas de sinal sensíveis à interferência causada por diafonia devem ser finalizadas corretamente.

2. Maximize a distância entre as linhas de sinal para reduzir efetivamente a diafonia capacitiva. Gerenciamento de aterramento, espaçamento entre a fiação (como linhas de sinal ativas e linhas de aterramento para isolamento, especialmente no estado de salto entre a linha de sinal e aterramento para intervalo) e reduzir a indutância do condutor.

3. A diafonia capacitiva também pode ser efetivamente reduzida inserindo um fio terra entre as linhas de sinal adjacentes, que devem ser conectadas à formação a cada quarto do comprimento de onda.

4. Para crosstalk sensível, a área do loop deve ser minimizada e, se permitido, o loop deve ser eliminado.

5. Evite loops de compartilhamento de sinal.

6. Preste atenção à integridade do sinal: o projetista deve implementar pontas no processo de soldagem para resolver a integridade do sinal. Os projetistas que usam essa abordagem podem se concentrar no comprimento da microtira da folha de cobre de proteção para obter um bom desempenho da integridade do sinal. Para sistemas com conectores densos na estrutura de comunicação, o projetista pode usar um PCB como terminal.

Quatro, interferência eletromagnética

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.

Existem várias maneiras de eliminar a interferência eletromagnética no design de PCB:

1. Reduzir loops: Cada loop é equivalente a uma antena, portanto, precisamos minimizar o número de loops, a área dos loops e o efeito da antena dos loops. Certifique-se de que o sinal tenha apenas um caminho de loop em quaisquer dois pontos, evite loops artificiais e use a camada de energia sempre que possível.

2. Filtragem: A filtragem pode ser usada para reduzir EMI tanto na linha de energia quanto na linha de sinal. Existem três métodos: capacitor de desacoplamento, filtro EMI e elemento magnético. O filtro EMI é mostrado na Figura 7.

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Figura 7: tipos de filtro

3. A blindagem. Como resultado da extensão da edição mais uma série de artigos de blindagem de discussão, não mais uma introdução específica.

4. Reduza a velocidade dos dispositivos de alta frequência.

5. Aumente a constante dielétrica da placa PCB, o que pode impedir que as peças de alta frequência, como a linha de transmissão perto da placa, irradiem para fora; Aumentar a espessura da placa PCB, minimizar a espessura da linha de microfita, pode evitar o transbordamento da linha eletromagnética, também pode prevenir a radiação.

Neste ponto, podemos concluir que no projeto de PCB hf, devemos seguir os seguintes princípios:

1. Unificação e estabilidade da fonte de alimentação e aterramento.

2. A fiação e as terminações adequadas cuidadosamente consideradas podem eliminar os reflexos.

3. Considerar cuidadosamente a fiação e as terminações adequadas podem reduzir a diafonia capacitiva e indutiva.

4. A supressão de ruído é necessária para atender aos requisitos de EMC.