V dizajne Doska s plošnými spojmiS rýchlym nárastom frekvencie dôjde k veľkému rušeniu, ktoré sa líši od rušenia nízkofrekvenčnej dosky plošných spojov. Navyše, s nárastom frekvencie a rozporom medzi miniaturizáciou a nízkymi nákladmi na dosku s plošnými spojmi bude toto rušenie stále komplikovanejšie.

V skutočnom výskume môžeme dospieť k záveru, že existujú hlavne štyri aspekty rušenia, vrátane šumu napájacieho zdroja, rušenia prenosového vedenia, spojky a elektromagnetického rušenia (EMI). Analýzou rôznych problémov s interferenciou vysokofrekvenčných DPS a kombináciou s praxou v práci sa navrhujú efektívne riešenia.

Po prvé, hluk napájania

Vo vysokofrekvenčnom obvode má šum napájacieho zdroja zjavný vplyv na vysokofrekvenčný signál. Therefore, the first requirement of the power supply is low noise. Čisté podlahy sú rovnako dôležité ako čistá elektrina. Prečo? Výkonové charakteristiky sú znázornené na obrázku 1. Napájací zdroj má zjavne určitú impedanciu a impedancia je rozložená na celý napájací zdroj, a preto sa k napájaciemu zdroju pridá šum.

Then we should minimize the impedance of the power supply, so it is best to have a dedicated power supply layer and grounding layer. Pri návrhu obvodov hf je oveľa lepšie navrhnúť napájací zdroj ako vrstvu ako zbernicu vo väčšine prípadov, aby slučka mohla vždy sledovať cestu minimálnej impedancie.

Napájacia doska musí navyše poskytovať signálnu slučku pre všetky generované a prijaté signály na doske plošných spojov. Tým sa minimalizuje signálna slučka a tým sa zníži šum, ktorý často návrhári nízkofrekvenčných obvodov prehliadajú.

Vysokofrekvenčný dizajn DPS nastáva pri interferenčných riešeniach

Obrázok 1: Výkonové charakteristiky

Existuje niekoľko spôsobov, ako eliminovať energetický šum pri návrhu DPS:

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. Ak je otvor napájacej vrstvy príliš veľký, bude to mať vplyv na signálnu slučku, signál bude nútený obísť, oblasť slučky sa zvýši a šum sa zvýši. At the same time, if several signal lines are clustered near the opening and share the same loop, the common impedance will cause crosstalk. Pozri obrázok 2.

Vysokofrekvenčný dizajn DPS nastáva pri interferenčných riešeniach

Obrázok 2: Spoločná cesta obtokovej signálnej slučky

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. Analógové a digitálne napájanie na oddelenie: vysokofrekvenčné zariadenia sú vo všeobecnosti veľmi citlivé na digitálny šum, preto by mali byť tieto dve oddelené a prepojené na vstupe napájacieho zdroja, ak je signál cez analógovú a digitálnu časť slová, môžu byť umiestnené v signáli cez slučku, aby sa zmenšila oblasť slučky. Digitálne analógové rozpätie použité pre signálnu slučku je znázornené na obrázku 3.

Vysokofrekvenčný dizajn DPS nastáva pri interferenčných riešeniach

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.

Vysokofrekvenčný dizajn DPS nastáva pri interferenčných riešeniach

Obrázok 4: Umiestnite napájací kábel vedľa signálneho vedenia

Two, transmission line

Na doske plošných spojov sú iba dve možné prenosové linky:

Najväčším problémom stužkovej a mikrovlnnej linky je odraz. Odraz spôsobí veľa problémov. Signál záťaže bude napríklad superpozíciou pôvodného signálu a signálu ozveny, čo zvýši náročnosť analýzy signálu. Odraz spôsobuje stratu návratu (stratu návratu), ktorá ovplyvňuje signál rovnako zle ako aditívne šumové rušenie:

1. Signál odrazený späť do zdroja signálu zvýši hluk systému, čím bude pre prijímač ťažšie rozlíšiť šum od signálu;

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) Vyvarujte sa impedančnej diskontinuity prenosových vedení. Bod diskontinuálnej impedancie je bod mutácie prenosového vedenia, ako je napríklad priamy roh, priechodný otvor atď., Je potrebné sa čo najviac vyhnúť. Metódy: Aby ste sa vyhli priamym rohom čiary, pokiaľ je to možné, aby ste šli o 45 ° uhol alebo oblúk, môže byť aj veľký uhol; Použite čo najmenej priechodných otvorov, pretože každý priechodný otvor je impedančnou diskontinuitou, ako je znázornené na obr. 5; Signals from the outer layer avoid passing through the inner layer and vice versa.

Vysokofrekvenčný dizajn DPS nastáva pri interferenčných riešeniach

Figure 5: Method for eliminating transmission line interference

(b) Do not use stake lines. Pretože akékoľvek vlasové vedenie je zdrojom hluku. Ak je hromada krátka, môže byť pripojená na koniec prenosovej linky; Ak je hromada dlhá, bude ako zdroj využívať hlavné prenosové vedenie a bude vytvárať veľký odraz, čo problém skomplikuje. Odporúča sa nepoužívať ho.

Po tretie, spojka

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.

Vysokofrekvenčný dizajn DPS nastáva pri interferenčných riešeniach

Obrázok 6: Spoločná impedančná väzba

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. Táto spojka je výrazne redukovaná, takže dva vodiče môžu byť skrútené dohromady, aby sa znížilo rušenie.

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. Veľkosť indukčného presluchu závisí od blízkosti dvoch slučiek, veľkosti oblasti slučky a impedancie ovplyvneného zaťaženia.

5. Spojenie napájacieho kábla: Napájacie káble striedavého alebo jednosmerného prúdu sú rušené elektromagnetickým rušením

Preneste do iných zariadení.

There are several ways to eliminate crosstalk in PCB design:

1. Oba typy presluchov sa zvyšujú so zvyšovaním impedancie záťaže, takže signálne vedenia citlivé na rušenie spôsobené presluchom by mali byť správne ukončené.

2. Maximalizujte vzdialenosť medzi signálnymi vedeniami, aby ste efektívne obmedzili kapacitné presluchy. Pozemný manažment, vzdialenosť medzi kabelážami (ako sú aktívne signálne vedenia a uzemňovacie vedenia na izoláciu, najmä v stave skoku medzi signálnym vedením a zemou na interval) a zníženie indukčnosti zvodu.

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. V prípade rozumného presluchu by mala byť oblasť slučky minimalizovaná a ak je to povolené, slučka by mala byť odstránená.

5. Avoid signal sharing loops.

6. Dávajte pozor na integritu signálu: projektant by mal implementovať konce v procese zvárania, aby sa vyriešila integrita signálu. Dizajnéri používajúci tento prístup sa môžu zamerať na dĺžku mikropáskového tienenia medenej fólie, aby získali dobrý výkon integrity signálu. 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.

Existuje niekoľko spôsobov, ako eliminovať elektromagnetické rušenie pri návrhu DPS:

1. Redukcia slučiek: Každá slučka je ekvivalentná anténe, preto musíme minimalizovať počet slučiek, plochu slučiek a anténny efekt slučiek. 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.

Vysokofrekvenčný dizajn DPS nastáva pri interferenčných riešeniach

Obrázok 7: Typy filtrov

3. The shielding. V dôsledku dĺžky čísla a množstva článkov na ochranu diskusie už konkrétny úvod nie je.

4. Reduce the speed of high-frequency devices.

5. Zvýšte dielektrickú konštantu dosky plošných spojov, ktorá môže zabrániť vysokofrekvenčným častiam, ako je prenosové vedenie v blízkosti dosky, vyžarovať von; 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. Starostlivo premyslené zapojenie a správne ukončenie môžu eliminovať odrazy.

3. Starostlivo premyslené zapojenie a správne ukončenie môžu obmedziť kapacitné a indukčné presluchy.

4. Na splnenie požiadaviek EMC je potrebné potlačenie hluku.