Zasnova visokofrekvenčni PCB je zapleten proces in številni dejavniki lahko neposredno vplivajo na delovno zmogljivost visokofrekvenčnega vezja. Zasnova visokofrekvenčnega vezja in ožičenje sta zelo pomembna za celotno zasnovo. Naslednjih deset nasvetov za načrtovanje PCB visokofrekvenčnega vezja je še posebej priporočeno:

1. Večslojno ožičenje plošč

Visokofrekvenčna vezja imajo običajno visoko integracijo in visoko gostoto ožičenja. Uporaba večplastnih plošč ni potrebna le za ožičenje, ampak tudi učinkovito sredstvo za zmanjšanje motenj. V fazi postavitve PCB lahko razumna izbira velikosti tiskane plošče z določenim številom slojev v celoti izkoristi vmesno plast za postavitev ščita, bolje uresniči najbližjo ozemljitev in učinkovito zmanjša parazitsko induktivnost in skrajša signal. dolžine prenosa, medtem ko je še vedno velika. Vse te metode so koristne za zanesljivost visokofrekvenčnih vezij, kot je zmanjšanje amplitude navzkrižnih motenj signala. Nekateri podatki kažejo, da je pri uporabi istega materiala hrup štirislojne plošče za 20 dB nižji kot pri dvostranski plošči. Vendar pa obstaja tudi težava. Večje kot je število polsloj PCB, bolj zapleten je proizvodni proces in višji so stroški na enoto. To od nas zahteva, da pri izvajanju postavitve PCB izberemo PCB plošče z ustreznim številom slojev. Razumno načrtovanje postavitve komponent in za dokončanje načrtovanja uporabite pravilna pravila ožičenja.

2. Manj ko se svinec upogne med zatiči hitrih elektronskih naprav, tem bolje

Vodilna žica ožičenja visokofrekvenčnega tokokroga je najbolje uporabiti polno ravno črto, ki jo je treba obrniti. Lahko se obrne s 45-stopinjskim zlomljeno črto ali krožnim lokom. Ta zahteva se uporablja samo za izboljšanje pritrdilne trdnosti bakrene folije v nizkofrekvenčnih vezjih, medtem ko je v visokofrekvenčnih tokokrogih ta zahteva izpolnjena. Ena zahteva lahko zmanjša zunanjo emisijo in medsebojno povezovanje visokofrekvenčnih signalov.

3. Krajši kot je vodnik med zatiči visokofrekvenčne naprave, tem bolje

Intenzivnost sevanja signala je sorazmerna z dolžino sledi signalne linije. Daljši kot je visokofrekvenčni signalni kabel, lažje ga je povezati s komponentami blizu njega. Zato morajo biti signalne ure, kristalni oscilator, podatki DDR, linije LVDS, linije USB, linije HDMI in druge visokofrekvenčne signalne linije čim krajše.

4. Manj kot je plast svinca izmenično med zatiči naprave visokofrekvenčnega vezja, tem bolje

Tako imenovani “manj kot je medplastna izmenjava vodnikov, tem bolje” pomeni, da manj kot je prehodov (Via), uporabljenih v procesu povezovanja komponent, tem bolje. Po strani lahko en prehod prinese približno 0.5pF porazdeljeno kapacitivnost, zmanjšanje števila prehodov pa lahko znatno poveča hitrost in zmanjša možnost napak v podatkih.

5. Bodite pozorni na »preslušavanje«, ki ga uvaja signalna linija pri tesnem vzporednem usmerjanju

Ožičenje visokofrekvenčnega tokokroga mora biti pozorno na “preslušavanje”, ki ga povzroča tesno vzporedno usmerjanje signalnih vodov. Preslušavanje se nanaša na pojav povezovanja med signalnimi linijami, ki niso neposredno povezane. Ker se visokofrekvenčni signali prenašajo v obliki elektromagnetnih valov vzdolž daljnovoda, bo signalna linija delovala kot antena, energija elektromagnetnega polja pa se bo oddajala okoli daljnovoda. Neželeni šumni signali nastanejo zaradi medsebojnega povezovanja elektromagnetnih polj med signali. Imenuje se preslušavanje (Crosstalk). Parametri plasti PCB, razmik signalnih vodov, električne značilnosti pogonskega in sprejemnega konca ter način zaključka signalne linije imajo določen vpliv na preslušavanje. Zato je za zmanjšanje preslušavanja visokofrekvenčnih signalov potrebno pri ožičenju čim bolj narediti naslednje:

Če prostor za ožičenje dopušča, lahko vstavljanje ozemljitvene žice ali ozemljitvene ravnine med obema žicama z resnejšimi preslušanji igra vlogo pri izolaciji in zmanjšanju preslušavanja. Kadar je v prostoru, ki obdaja signalno linijo, časovno spremenljivo elektromagnetno polje, če se vzporedni porazdelitvi ni mogoče izogniti, se lahko na nasprotni strani vzporedne signalne linije razporedi veliko območje »zemlja«, da se močno zmanjša motnje.

Ob predpostavki, da prostor za ožičenje dovoljuje, povečajte razmik med sosednjimi signalnimi linijami, zmanjšajte vzporedno dolžino signalnih linij in poskusite narediti urno črto pravokotno na ključno signalno linijo namesto vzporedno. Če je vzporednemu ožičenju v isti plasti skoraj neizogibno, morata biti v dveh sosednjih slojih smeri ožičenja pravokotni drug na drugega.

V digitalnih vezjih so običajni taktni signali signali s hitrimi spremembami robov, ki imajo veliko zunanje preslušavanje. Zato mora biti taktna linija pri načrtovanju obdana z ozemljitveno linijo in preluknjati več lukenj za ozemljitev, da se zmanjša porazdeljena kapacitivnost in s tem zmanjša preslušavanje. Za visokofrekvenčne signalne ure poskusite uporabiti nizkonapetostne diferencialne taktne signale in zaviti zemeljski način ter bodite pozorni na celovitost talnega štancanja paketa.

Neuporabljeni vhodni terminal ne sme biti obešen, temveč ozemljen ali priključen na napajanje (napajalnik je ozemljen tudi v visokofrekvenčni signalni zanki), ker je obešen vod lahko enakovreden oddajni anteni, ozemljitev pa lahko zavira emisijo. Praksa je dokazala, da lahko uporaba te metode za odpravo preslušavanja včasih prinese takojšnje rezultate.

6. Dodajte visokofrekvenčni ločilni kondenzator na napajalni zatič bloka integriranega vezja

Visokofrekvenčni ločilni kondenzator je dodan na napajalni zatič vsakega bloka integriranega vezja v bližini. Povečanje visokofrekvenčnega ločilnega kondenzatorja napajalnega zatiča lahko učinkovito prepreči motnje visokofrekvenčnih harmonikov na napajalnem zatiču.

7. Izolirajte ozemljitveno žico visokofrekvenčnega digitalnega signala in ozemljitvenega kabla analognega signala

Ko je analogna ozemljitvena žica, digitalna ozemljitvena žica itd. priključena na javno ozemljitveno žico, uporabite visokofrekvenčne magnetne kroglice za dušilke za povezavo ali neposredno izolacijo in izbiro primernega mesta za enotočkovno medsebojno povezovanje. Potencial ozemljitve ozemljitvene žice visokofrekvenčnega digitalnega signala je na splošno nedosleden. Pogosto obstaja določena napetostna razlika med obema neposredno. Poleg tega ozemljitvena žica visokofrekvenčnega digitalnega signala pogosto vsebuje zelo bogate harmonične komponente visokofrekvenčnega signala. Ko sta ozemljitvena žica digitalnega signala in ozemljitvena žica analognega signala neposredno povezani, bodo harmoniki visokofrekvenčnega signala motili analogni signal prek sklopke ozemljitvene žice. Zato je treba v normalnih okoliščinah izolirati ozemljitveno žico visokofrekvenčnega digitalnega signala in ozemljitveno žico analognega signala, na ustreznem mestu pa je mogoče uporabiti metodo enotočkovne medsebojne povezave ali metodo visoke lahko se uporabi magnetna povezava s frekvenčno dušilko.

8. Izogibajte se zankam, ki nastanejo z ožičenjem

Vse vrste visokofrekvenčnih signalnih sledi ne smejo tvoriti zanke, kolikor je mogoče. Če je to neizogibno, mora biti območje zanke čim manjše.

9. Zagotoviti mora dobro ujemanje impedance signala

V procesu prenosa signala, ko se impedanca ne ujema, se bo signal odražal v prenosnem kanalu, odboj pa bo povzročil, da sintetizirani signal tvori prekoračitev, kar povzroči nihanje signala blizu logičnega praga.

Temeljni način za odpravo odboja je dobro uskladiti impedanco prenosnega signala. Ker večja kot je razlika med impedanco obremenitve in karakteristično impedanco daljnovoda, večji je odboj, zato je treba karakteristično impedanco signalnega prenosnega voda čim bolj izenačiti z impedanco obremenitve. Hkrati upoštevajte, da daljnovod na PCB ne more imeti nenadnih sprememb ali vogalov, in poskušajte ohraniti impedanco vsake točke daljnovoda neprekinjeno, sicer bodo med različnimi odseki daljnovoda odsevi. To zahteva, da je treba med ožičenjem visoke hitrosti PCB upoštevati naslednja pravila ožičenja:

Pravila ožičenja USB. Zahteva diferencialno usmerjanje signala USB, širina linije je 10 mil, razmik med vrsticami je 6 mil, razmik med ozemljitvenimi in signalnimi linijami pa 6 mil.

Pravila ožičenja HDMI. Zahtevano je diferencialno usmerjanje signala HDMI, širina linije je 10 mil, razmik med vrsticami je 6 mil, razmik med vsakima dvema nizoma diferencialnih signalnih parov HDMI pa presega 20 mil.

Pravila ožičenja LVDS. Zahteva diferencialno usmerjanje signala LVDS, širina vrstice je 7 mil, razmik med vrsticami je 6 mil, namen je nadzorovati diferencialno impedanco signala HDMI na 100+-15% ohmov

Pravila ožičenja DDR. Sledi DDR1 zahtevajo, da signali ne gredo čim več skozi luknje, signalne črte so enake širine, črte pa so enako razmaknjene. Sledi morajo izpolnjevati načelo 2W za zmanjšanje preslušavanja med signali. Za visokohitrostne naprave DDR2 in višje so potrebni tudi visokofrekvenčni podatki. Črte so enake po dolžini, da se zagotovi ujemanje impedance signala.

10. Zagotovite celovitost prenosa

Ohranite celovitost prenosa signala in preprečite “fenomen odboja od tal”, ki ga povzroča cepitev tal.