Aktualisht, me frekuencë të lartë dhe PCB me shpejtësi të lartë dizajni është bërë rryma kryesore dhe çdo inxhinier i paraqitjes së PCB duhet të jetë i aftë. Më pas, Banermei do të ndajë me ju disa nga përvojat e projektimit të ekspertëve të harduerit në qarqet PCB me frekuencë të lartë dhe me shpejtësi të lartë dhe shpresoj se do të jetë e dobishme për të gjithë.

1. Si të shmangim ndërhyrjet me frekuencë të lartë?

Ideja themelore e shmangies së ndërhyrjeve me frekuencë të lartë është të minimizohet interferenca e fushës elektromagnetike të sinjaleve me frekuencë të lartë, e cila është e ashtuquajtura crosstalk (Crosstalk). Mund të rrisni distancën midis sinjalit të shpejtësisë së lartë dhe sinjalit analog ose të shtoni gjurmë mbrojtëse/shunt në tokë pranë sinjalit analog. Kushtojini vëmendje edhe ndërhyrjes së zhurmës nga toka dixhitale në tokën analoge.

2. Si të merret parasysh përputhja e impedancës kur hartoni skemat e projektimit të PCB-ve me shpejtësi të lartë?

Gjatë projektimit të qarqeve PCB me shpejtësi të lartë, përputhja e rezistencës është një nga elementët e projektimit. Vlera e impedancës ka një lidhje absolute me metodën e instalimeve elektrike, të tilla si ecja në shtresën sipërfaqësore (mikrostrip) ose shtresën e brendshme (stripline/stripline dyfish), distanca nga shtresa e referencës (shtresa e energjisë ose shtresa e tokës), gjerësia e instalimeve elektrike, materiali PCB , etj. Të dyja do të ndikojnë në vlerën karakteristike të impedancës së gjurmës. Kjo do të thotë, vlera e rezistencës mund të përcaktohet vetëm pas instalimeve elektrike. Në përgjithësi, softueri i simulimit nuk mund të marrë parasysh disa kushte instalime elektrike me rezistencë të pandërprerë për shkak të kufizimit të modelit të qarkut ose algoritmit matematik të përdorur. Në këtë kohë, vetëm disa terminatorë (përfundimi), siç është rezistenca e serisë, mund të rezervohen në diagramin skematik. Zbut efektin e ndërprerjes në rezistencën e gjurmës. Zgjidhja e vërtetë e problemit është të përpiqeni të shmangni ndërprerjet e impedancës gjatë instalimeve elektrike.

3. Në projektimin e PCB-ve me shpejtësi të lartë, cilat aspekte duhet të marrë parasysh projektuesi rregullat EMC dhe EMI?

Në përgjithësi, dizajni EMI/EMC duhet të marrë në konsideratë si aspektet e rrezatuara ashtu edhe ato të kryera në të njëjtën kohë. E para i përket pjesës me frekuencë më të lartë (<30MHz) dhe e dyta është pjesa me frekuencë më të ulët (<30MHz). Pra, nuk mund t’i kushtoni vëmendje vetëm frekuencës së lartë dhe të injoroni pjesën e frekuencës së ulët. Një dizajn i mirë EMI/EMC duhet të marrë parasysh vendndodhjen e pajisjes, rregullimin e grumbullit të PCB-ve, metodën e rëndësishme të lidhjes, zgjedhjen e pajisjes, etj. në fillim të paraqitjes. Nëse nuk ka marrëveshje më të mirë më parë, do të zgjidhet më pas. Do të bëjë dyfishin e rezultatit me gjysmën e mundimit dhe do të rrisë koston. Për shembull, vendndodhja e gjeneratorit të orës nuk duhet të jetë afër lidhësit të jashtëm. Sinjalet me shpejtësi të lartë duhet të shkojnë në shtresën e brendshme sa më shumë që të jetë e mundur. Kushtojini vëmendje përputhjes karakteristike të rezistencës dhe vazhdimësisë së shtresës së referencës për të zvogëluar reflektimet. Shpejtësia e lëvizjes së sinjalit të shtyrë nga pajisja duhet të jetë sa më e vogël që të jetë e mundur për të zvogëluar lartësinë. Komponentët e frekuencës, kur zgjidhni një kondensator shkëputës/anashkalues, i kushtoni vëmendje nëse përgjigja e tij e frekuencës plotëson kërkesat për të reduktuar zhurmën në rrafshin e fuqisë. Përveç kësaj, kushtojini vëmendje rrugës së kthimit të rrymës së sinjalit me frekuencë të lartë për ta bërë zonën e lakut sa më të vogël (d.m.th., rezistencën e lakut sa më të vogël) për të zvogëluar rrezatimin. Toka gjithashtu mund të ndahet për të kontrolluar gamën e zhurmës me frekuencë të lartë. Së fundi, zgjidhni siç duhet terrenin e shasisë midis PCB-së dhe kutisë.

4. Si të zgjidhni tabelën PCB?

Zgjedhja e pllakës PCB duhet të vendosë një ekuilibër midis përmbushjes së kërkesave të projektimit dhe prodhimit masiv dhe kostos. Kërkesat e projektimit përfshijnë si pjesët elektrike ashtu edhe ato mekanike. Zakonisht ky problem material është më i rëndësishëm kur dizajnohen pllaka PCB me shpejtësi shumë të lartë (frekuencë më e madhe se GHz). Për shembull, materiali i përdorur zakonisht FR-4, humbja dielektrike në një frekuencë prej disa GHz do të ketë një ndikim të madh në zbutjen e sinjalit dhe mund të mos jetë e përshtatshme. Për sa i përket energjisë elektrike, kushtojini vëmendje nëse konstanta dielektrike dhe humbja dielektrike janë të përshtatshme për frekuencën e projektuar.

5. Si të plotësohen kërkesat e EMC sa më shumë që të jetë e mundur pa shkaktuar shumë presion në kosto?

Rritja e kostos së pllakës PCB për shkak të EMC është zakonisht për shkak të rritjes së numrit të shtresave të tokës për të rritur efektin mbrojtës dhe shtimit të rruazës së ferritit, mbytjes dhe pajisjeve të tjera të shtypjes së harmonisë me frekuencë të lartë. Përveç kësaj, zakonisht është e nevojshme të përputhet struktura mbrojtëse në institucionet e tjera për të bërë që i gjithë sistemi të kalojë kërkesat EMC. Në vijim jepen vetëm disa teknika të projektimit të pllakës PCB për të reduktuar efektin e rrezatimit elektromagnetik të krijuar nga qarku.

Përpiquni të zgjidhni një pajisje me një shpejtësi më të ngadaltë të lëvizjes së sinjalit për të reduktuar komponentët e frekuencës së lartë të gjeneruar nga sinjali.

Kushtojini vëmendje vendosjes së komponentëve me frekuencë të lartë, jo shumë afër lidhësit të jashtëm.

Kushtojini vëmendje përputhjes së rezistencës së sinjaleve me shpejtësi të lartë, shtresës së instalimeve elektrike dhe rrugës së saj të rrymës së kthimit, për të zvogëluar reflektimin dhe rrezatimin me frekuencë të lartë.

Vendosni kondensatorë të mjaftueshëm dhe të përshtatshëm shkëputës në kunjat e furnizimit me energji elektrike të secilës pajisje për të lehtësuar zhurmën në rrafshin e fuqisë dhe në rrafshin e tokës. Kushtojini vëmendje të veçantë nëse përgjigja e frekuencës dhe karakteristikat e temperaturës së kondensatorit plotësojnë kërkesat e projektimit.

Toka pranë lidhësit të jashtëm mund të ndahet siç duhet nga toka dhe toka e lidhësit mund të lidhet me tokën e shasisë aty pranë.

Gjurmët mbrojtëse të tokës/shunt mund të përdoren në mënyrë të përshtatshme krahas disa sinjaleve speciale me shpejtësi të lartë. Por kushtojini vëmendje ndikimit të gjurmëve mbrojtëse/shunt në impedancën karakteristike të gjurmës.

Shtresa e fuqisë tkurret 20H nga shtresa e tokës, dhe H është distanca midis shtresës së fuqisë dhe shtresës së tokës.

6. Cilat aspekte duhet t’i kushtohet vëmendje gjatë projektimit, kursimit dhe paraqitjes së PCB me frekuencë të lartë mbi 2G?

PCB-të me frekuencë të lartë mbi 2G i përkasin dizajnit të qarqeve të frekuencës radio dhe nuk janë brenda objektit të diskutimit të dizajnit të qarkut dixhital me shpejtësi të lartë. Paraqitja dhe drejtimi i qarkut të radiofrekuencave duhet të merren parasysh së bashku me skemën, sepse shtrirja dhe drejtimi do të shkaktojnë efekte të shpërndarjes. Për më tepër, disa pajisje pasive në projektimin e qarqeve të radiofrekuencave realizohen përmes përcaktimeve të parametrizuara dhe fletëve të bakrit në formë të veçantë. Prandaj, mjetet EDA janë të nevojshme për të siguruar pajisje të parametrizuara dhe për të modifikuar fletët e bakrit në formë të veçantë. Stacioni i bordit të Mentorit ka një modul të veçantë të projektimit RF që mund të përmbushë këto kërkesa. Për më tepër, dizajni i përgjithshëm RF kërkon mjete të specializuara të analizës së qarkut RF. Më i famshmi në industri është eesoft i agilent, i cili ka një ndërfaqe të mirë me mjetet e Mentorit.

7. A do të ndikojë shtimi i pikave të testimit në cilësinë e sinjaleve me shpejtësi të lartë?

Nëse do të ndikojë në cilësinë e sinjalit varet nga mënyra e shtimit të pikave të testimit dhe sa i shpejtë është sinjali. Në thelb, pikat shtesë të testimit (mos përdorni pinin ekzistues nëpërmjet ose DIP si pika testimi) mund të shtohen në linjë ose të tërhiqen një vijë të shkurtër nga linja. E para është e barabartë me shtimin e një kondensatori të vogël në linjë, ky i fundit është një degë shtesë. Të dyja këto kushte do të ndikojnë pak a shumë në sinjalin me shpejtësi të lartë, dhe shtrirja e efektit lidhet me shpejtësinë e frekuencës së sinjalit dhe shpejtësinë e skajit të sinjalit. Madhësia e ndikimit mund të njihet përmes simulimit. Në parim, sa më e vogël të jetë pika e provës, aq më mirë (sigurisht, duhet të plotësojë kërkesat e mjetit të provës) sa më e shkurtër të jetë dega, aq më mirë.