În prezent, de înaltă frecvență și PCB de mare viteză designul a devenit curentul de bază și fiecare inginer PCB Layout ar trebui să fie competent. În continuare, Banermei vă va împărtăși o parte din experiența de proiectare a experților hardware în circuite PCB de înaltă frecvență și viteză mare și sper că va fi de ajutor tuturor.

1. Cum să evitați interferența de înaltă frecvență?

Ideea de bază de a evita interferența de înaltă frecvență este de a minimiza interferența câmpului electromagnetic al semnalelor de înaltă frecvență, care este așa-numita diafonie (Crosstalk). Puteți crește distanța dintre semnalul de mare viteză și semnalul analogic sau puteți adăuga urme de protecție la sol/sunt lângă semnalul analogic. De asemenea, acordați atenție interferențelor de zgomot de la pământul digital la pământul analogic.

2. Cum să luați în considerare potrivirea impedanței atunci când proiectați scheme de proiectare PCB de mare viteză?

Atunci când proiectați circuite PCB de mare viteză, potrivirea impedanței este unul dintre elementele de proiectare. Valoarea impedanței are o relație absolută cu metoda de cablare, cum ar fi mersul pe stratul de suprafață (microstrip) sau stratul interior (stripline/duble stripline), distanța față de stratul de referință (stratul de putere sau stratul de masă), lățimea cablajului, materialul PCB , etc. Ambele vor afecta valoarea impedanței caracteristice a urmei. Adică, valoarea impedanței poate fi determinată numai după cablare. În general, software-ul de simulare nu poate lua în considerare unele condiții de cablare cu impedanță discontinuă din cauza limitării modelului de circuit sau a algoritmului matematic utilizat. În acest moment, doar unele terminatoare (terminări), cum ar fi rezistența în serie, pot fi rezervate pe schema schematică. Atenuarea efectului discontinuității în impedanța urmei. Soluția reală a problemei este să încercați să evitați discontinuitățile de impedanță la cablare.

3. În proiectarea PCB de mare viteză, ce aspecte ar trebui să ia în considerare proiectantul regulile EMC și EMI?

În general, proiectarea EMI/EMC trebuie să ia în considerare atât aspectele radiate, cât și cele conduse în același timp. Primul aparține părții cu frecvență mai înaltă (<30MHz), iar cel de-al doilea este partea cu frecvență inferioară (<30MHz). Deci nu puteți doar să acordați atenție frecvenței înalte și să ignorați partea de frecvență joasă. Un design bun EMI/EMC trebuie să ia în considerare locația dispozitivului, aranjamentul stivei de PCB, metoda importantă de conectare, selecția dispozitivului etc. la începutul aspectului. Dacă nu există un aranjament mai bun în prealabil, acesta va fi rezolvat ulterior. Va face de două ori rezultatul cu jumătate din efort și va crește costul. De exemplu, locația generatorului de ceas nu trebuie să fie aproape de conectorul extern. Semnalele de mare viteză ar trebui să ajungă în stratul interior cât mai mult posibil. Acordați atenție potrivirii impedanței caracteristice și continuității stratului de referință pentru a reduce reflexiile. Rata de mișcare a semnalului împins de dispozitiv ar trebui să fie cât mai mică posibil pentru a reduce înălțimea. Componentele de frecvență, atunci când alegeți un condensator de decuplare/bypass, acordați atenție dacă răspunsul său în frecvență îndeplinește cerințele de reducere a zgomotului pe planul de alimentare. În plus, acordați atenție căii de întoarcere a curentului semnalului de înaltă frecvență pentru a face zona buclei cât mai mică posibil (adică impedanța buclei cât mai mică posibil) pentru a reduce radiația. Pământul poate fi, de asemenea, împărțit pentru a controla intervalul de zgomot de înaltă frecvență. În cele din urmă, alegeți corect masa șasiului dintre PCB și carcasă.

4. Cum să alegi placa PCB?

Alegerea plăcii PCB trebuie să atingă un echilibru între îndeplinirea cerințelor de proiectare și producția în masă și costuri. Cerințele de proiectare includ atât părți electrice, cât și mecanice. De obicei, această problemă de material este mai importantă atunci când se proiectează plăci PCB de foarte mare viteză (frecvență mai mare decât GHz). De exemplu, materialul FR-4 utilizat în mod obișnuit, pierderea dielectrică la o frecvență de câțiva GHz va avea o mare influență asupra atenuării semnalului și poate să nu fie potrivită. În ceea ce privește electricitatea, acordați atenție dacă constanta dielectrică și pierderea dielectrică sunt potrivite pentru frecvența proiectată.

5. Cum să îndepliniți cerințele EMC cât mai mult posibil fără a provoca prea multă presiune asupra costurilor?

Costul crescut al plăcii PCB din cauza EMC se datorează, de obicei, creșterii numărului de straturi de pământ pentru a îmbunătăți efectul de ecranare și adăugarea de perle de ferită, șocuri și alte dispozitive de suprimare a armonicilor de înaltă frecvență. În plus, este de obicei necesar să se potrivească structura de ecranare a altor instituții pentru ca întregul sistem să treacă cerințele EMC. Următoarele oferă doar câteva tehnici de proiectare a plăcilor PCB pentru a reduce efectul radiației electromagnetice generat de circuit.

Încercați să alegeți un dispozitiv cu o rată de slew mai lentă a semnalului pentru a reduce componentele de înaltă frecvență generate de semnal.

Acordați atenție amplasării componentelor de înaltă frecvență, nu prea aproape de conectorul extern.

Fiți atenți la potrivirea impedanței semnalelor de mare viteză, a stratului de cablare și a căii de întoarcere a curentului său, pentru a reduce reflexia și radiația de înaltă frecvență.

Plasați condensatori de decuplare suficienți și corespunzători pe pinii de alimentare ai fiecărui dispozitiv pentru a atenua zgomotul pe planul de alimentare și pe planul de masă. Acordați o atenție deosebită dacă răspunsul în frecvență și caracteristicile de temperatură ale condensatorului îndeplinesc cerințele de proiectare.

Pământul din apropierea conectorului extern poate fi separat în mod corespunzător de pământ, iar împământarea conectorului poate fi conectată la masa șasiului din apropiere.

Urmele de pază/sunt la sol pot fi utilizate în mod corespunzător pe lângă unele semnale speciale de mare viteză. Atenție însă la influența urmelor de gardă/șunt asupra impedanței caracteristice a urmei.

Stratul de putere se micșorează cu 20H față de stratul de pământ, iar H este distanța dintre stratul de putere și stratul de pământ.

6. La ce aspecte ar trebui să se acorde atenție la proiectarea, rutarea și aspectul PCB-urilor de înaltă frecvență peste 2G?

PCB-urile de înaltă frecvență peste 2G aparțin proiectării circuitelor de frecvență radio și nu fac parte din sfera discuțiilor despre proiectarea circuitelor digitale de mare viteză. Dispunerea și rutarea circuitului de frecvență radio trebuie luate în considerare împreună cu schematică, deoarece aspectul și rutarea vor provoca efecte de distribuție. Mai mult, unele dispozitive pasive în proiectarea circuitelor de radiofrecvență sunt realizate prin definiții parametrizate și folii de cupru cu formă specială. Prin urmare, instrumentele EDA sunt necesare pentru a furniza dispozitive parametrizate și pentru a edita folii de cupru cu forme speciale. Stația de bord Mentor are un modul special de design RF care poate îndeplini aceste cerințe. Mai mult, proiectarea generală RF necesită instrumente specializate de analiză a circuitelor RF. Cel mai faimos din industrie este eesoft de la agilent, care are o interfață bună cu instrumentele lui Mentor.

7. Adăugarea punctelor de testare va afecta calitatea semnalelor de mare viteză?

Dacă va afecta calitatea semnalului depinde de metoda de adăugare a punctelor de testare și de cât de rapid este semnalul. Practic, punctele de testare suplimentare (nu utilizați pinul via sau DIP existent ca puncte de testare) pot fi adăugate la linie sau trase o linie scurtă din linie. Primul echivalează cu adăugarea unui mic condensator pe linie, cel de-al doilea este o ramură suplimentară. Ambele condiții vor afecta mai mult sau mai puțin semnalul de mare viteză, iar amploarea efectului este legată de viteza de frecvență a semnalului și de rata de margine a semnalului. Amploarea impactului poate fi cunoscută prin simulare. În principiu, cu cât punctul de testare este mai mic, cu atât mai bine (desigur, trebuie să îndeplinească cerințele instrumentului de testare) cu cât ramura este mai scurtă, cu atât mai bine.