În proiectarea Placă PCB, odată cu creșterea rapidă a frecvenței, va exista o mulțime de interferențe care sunt diferite de cele ale plăcii PCB de joasă frecvență. Mai mult, odată cu creșterea frecvenței și a contradicției dintre miniaturizare și costul redus al plăcii PCB, aceste interferențe vor deveni din ce în ce mai complicate.

În cercetarea actuală, putem concluziona că există în principal patru aspecte ale interferențelor, inclusiv zgomotul alimentării cu energie, interferența liniei de transmisie, cuplarea și interferența electromagnetică (EMI). Prin analizarea diferitelor probleme de interferență ale PCB-urilor de înaltă frecvență și combinarea cu practica în lucru, sunt prezentate soluții eficiente.

În primul rând, zgomotul sursei de alimentare

În circuitul de înaltă frecvență, zgomotul sursei de alimentare are o influență evidentă asupra semnalului de înaltă frecvență. Therefore, the first requirement of the power supply is low noise. Podelele curate sunt la fel de importante ca electricitatea curată. De ce? Caracteristicile de putere sunt prezentate în Figura 1. Evident, sursa de alimentare are o anumită impedanță, iar impedanța este distribuită pe întreaga sursă de alimentare, prin urmare, zgomotul va fi adăugat la sursa de alimentare.

Then we should minimize the impedance of the power supply, so it is best to have a dedicated power supply layer and grounding layer. În proiectarea circuitelor hf, este mult mai bine să proiectați sursa de alimentare ca strat decât ca magistrală în majoritatea cazurilor, astfel încât bucla să poată urmări întotdeauna calea impedanței minime.

În plus, placa de alimentare trebuie să furnizeze o buclă de semnal pentru toate semnalele generate și recepționate pe PCB. Acest lucru minimizează bucla de semnal și astfel reduce zgomotul, care este adesea trecut cu vederea de proiectanții de circuite de joasă frecvență.

Designul PCB de înaltă frecvență are soluții de interferență

Figura 1: Caracteristici de putere

Există mai multe moduri de a elimina zgomotul de putere în proiectarea 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. Dacă deschiderea stratului de alimentare este prea mare, acesta va afecta afectarea buclei de semnal, semnalul este forțat să ocolească, zona buclei crește și zgomotul crește. At the same time, if several signal lines are clustered near the opening and share the same loop, the common impedance will cause crosstalk. Consultați Figura 2.

Designul PCB de înaltă frecvență are soluții de interferență

Figura 2: Calea comună a buclei de semnal de bypass

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. Sursă de alimentare analogică și digitală pentru a se separa: dispozitivele de înaltă frecvență sunt, în general, foarte sensibile la zgomotul digital, astfel încât cele două ar trebui separate, conectate împreună la intrarea sursei de alimentare, dacă semnalul de pe părțile analogice și digitale ale cuvinte, pot fi plasate în semnal printr-o buclă pentru a reduce zona buclei. Intervalul digital-analogic utilizat pentru bucla de semnal este prezentat în Figura 3.

Designul PCB de înaltă frecvență are soluții de interferență

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.

Designul PCB de înaltă frecvență are soluții de interferență

Figura 4: Plasați cablul de alimentare lângă linia de semnal

Two, transmission line

Există doar două linii de transmisie posibile într-un PCB:

Cea mai mare problemă a liniei de panglică și a liniei de microunde este reflexia. Reflecția va cauza multe probleme. De exemplu, semnalul de încărcare va fi suprapunerea semnalului original și a semnalului de ecou, ​​ceea ce va crește dificultatea analizei semnalului. Reflecția provoacă pierderi de revenire (pierdere de revenire), care afectează semnalul la fel de grav ca interferența de zgomot aditivă:

1. Semnalul reflectat înapoi la sursa semnalului va crește zgomotul sistemului, făcând receptorul mai dificil să distingă zgomotul de semnal;

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) Evitați discontinuitatea impedanței liniilor de transmisie. Punctul de impedanță discontinuă este punctul de mutație a liniei de transmisie, cum ar fi colțul drept, orificiul de trecere etc., trebuie evitat pe cât posibil. Metode: Pentru a evita colțurile drepte ale liniei, pe cât posibil, pentru a merge la unghi sau arc de 45 °, unghiul mare poate fi, de asemenea; Folosiți cât mai puține găuri de trecere, deoarece fiecare gaură de trecere este o discontinuitate de impedanță, așa cum se arată în FIG. 5; Signals from the outer layer avoid passing through the inner layer and vice versa.

Designul PCB de înaltă frecvență are soluții de interferență

Figure 5: Method for eliminating transmission line interference

(b) Do not use stake lines. Deoarece orice linie de grămadă este o sursă de zgomot. Dacă linia de teanc este scurtă, poate fi conectată la capătul liniei de transmisie; Dacă linia de teanc este lungă, va lua ca sursă linia de transmisie principală și va produce o reflecție excelentă, ceea ce va complica problema. Este recomandat să nu-l utilizați.

În al treilea rând, cuplarea

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.

Designul PCB de înaltă frecvență are soluții de interferență

Figura 6: Cuplare de impedanță comună

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. Acest cuplaj este foarte redus, astfel încât cele două fire pot fi răsucite împreună pentru a reduce interferențele.

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. Mărimea diafragmei inductive depinde de apropierea celor două bucle, de dimensiunea zonei buclei și de impedanța sarcinii afectate.

5. Cuplarea cablurilor de alimentare: Cablurile de curent alternativ sau continuu sunt interferate de interferențe electromagnetice

Transfer pe alte dispozitive.

There are several ways to eliminate crosstalk in PCB design:

1. Ambele tipuri de diafragmă cresc odată cu creșterea impedanței sarcinii, astfel încât liniile de semnal sensibile la interferențele cauzate de diafragmă ar trebui să fie terminate corespunzător.

2. Maximizați distanța dintre liniile de semnal pentru a reduce în mod eficient diafragma capacitivă. Managementul la sol, distanța dintre cabluri (cum ar fi liniile de semnal active și liniile de masă pentru izolare, în special în starea de salt între linia de semnal și sol la interval) și reduc inductanța cablului.

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. Pentru diafragma sensibilă, zona buclei ar trebui redusă la minimum și, dacă este permisă, bucla ar trebui eliminată.

5. Avoid signal sharing loops.

6. Acordați atenție integrității semnalului: proiectantul trebuie să implementeze capete în procesul de sudare pentru a rezolva integritatea semnalului. Proiectanții care utilizează această abordare se pot concentra pe lungimea microstrip a foliei de cupru de protecție pentru a obține o performanță bună a integrității semnalului. 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.

Există mai multe modalități de a elimina interferențele electromagnetice în proiectarea PCB:

1. Reduceți buclele: fiecare buclă este echivalentă cu o antenă, deci trebuie să reducem numărul de bucle, aria buclelor și efectul antenei buclelor. 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.

Designul PCB de înaltă frecvență are soluții de interferență

Figura 7: Tipuri de filtre

3. The shielding. Ca urmare a lungimii numărului, plus o mulțime de articole de protecție a discuțiilor, nu mai este o introducere specifică.

4. Reduce the speed of high-frequency devices.

5. Măriți constanta dielectrică a plăcii PCB, care poate împiedica părțile de înaltă frecvență, cum ar fi linia de transmisie din apropierea plăcii, să radieze spre exterior; 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. Cablarea considerată cu atenție și terminările corespunzătoare pot elimina reflexiile.

3. Cablarea considerată cu atenție și terminările corespunzătoare pot reduce diafragma capacitivă și inductivă.

4. Este necesară suprimarea zgomotului pentru a îndeplini cerințele EMC.