1 Pyetjet

Me rritjen në shkallë të gjerë në kompleksitetin e projektimit dhe integrimin e sistemeve elektronike, shpejtësia e orës dhe koha e rritjes së pajisjes po bëhen gjithnjë e më të shpejta, dhe PCB me shpejtësi të lartë dizajni është bërë një pjesë e rëndësishme e procesit të projektimit. Në projektimin e qarkut me shpejtësi të lartë, induktiviteti dhe kapaciteti në linjën e tabelës së qarkut e bëjnë telin të barabartë me një linjë transmetimi. Paraqitja e gabuar e komponentëve të përfundimit ose instalimet elektrike të gabuara të sinjaleve me shpejtësi të lartë mund të shkaktojnë probleme me efektin e linjës së transmetimit, duke rezultuar në dalje të pasaktë të të dhënave nga sistemi, funksionim jonormal të qarkut apo edhe mungesë funksionimi fare. Bazuar në modelin e linjës së transmetimit, për ta përmbledhur, linja e transmetimit do të sjellë efekte negative të tilla si reflektimi i sinjalit, ndërlidhja, interferenca elektromagnetike, furnizimi me energji elektrike dhe zhurma e tokës në dizajnin e qarkut.

Për të hartuar një tabelë qark PCB me shpejtësi të lartë që mund të funksionojë në mënyrë të besueshme, dizajni duhet të konsiderohet plotësisht dhe me kujdes për të zgjidhur disa probleme jo të besueshme që mund të ndodhin gjatë paraqitjes dhe rrugëtimit, për të shkurtuar ciklin e zhvillimit të produktit dhe për të përmirësuar konkurrencën në treg.

Si të përdorni mjetet e projektimit PROTEL për dizajnimin e PCB-ve me shpejtësi të lartë

2 Dizajni i paraqitjes së sistemit të frekuencës së lartë

Në hartimin e PCB-ve të qarkut, faqosja është një lidhje e rëndësishme. Rezultati i paraqitjes do të ndikojë drejtpërdrejt në efektin e instalimeve elektrike dhe besueshmërinë e sistemit, gjë që kërkon kohë dhe më e vështira në të gjithë dizajnin e bordit të qarkut të printuar. Mjedisi kompleks i PCB-ve me frekuencë të lartë e bën dizajnin e paraqitjes së sistemit me frekuencë të lartë të vështirë për të përdorur njohuritë e mësuara teorike. Kërkon që personi që shtron duhet të ketë përvojë të pasur në prodhimin e PCB-ve me shpejtësi të lartë, në mënyrë që të shmangen devijimet në procesin e projektimit. Përmirësoni besueshmërinë dhe efektivitetin e punës së qarkut. Në procesin e paraqitjes, një konsideratë gjithëpërfshirëse duhet t’i kushtohet strukturës mekanike, shpërndarjes së nxehtësisë, ndërhyrjes elektromagnetike, komoditetit të instalimeve elektrike të ardhshme dhe estetikës.

Para së gjithash, para paraqitjes, i gjithë qarku ndahet në funksione. Qarku me frekuencë të lartë ndahet nga qarku me frekuencë të ulët dhe qarku analog dhe qarku dixhital janë të ndarë. Çdo qark funksional vendoset sa më afër qendrës së çipit. Shmangni vonesën e transmetimit të shkaktuar nga telat tepër të gjatë dhe përmirësoni efektin e shkëputjes së kondensatorëve. Përveç kësaj, kushtojini vëmendje pozicioneve dhe drejtimeve relative midis kunjave dhe komponentëve të qarkut dhe tubave të tjerë për të zvogëluar ndikimin e tyre të ndërsjellë. Të gjithë komponentët me frekuencë të lartë duhet të jenë larg nga shasia dhe pllakat e tjera metalike për të reduktuar bashkimin parazitar.

Së dyti, vëmendje duhet t’i kushtohet efekteve termike dhe elektromagnetike midis komponentëve gjatë paraqitjes. Këto efekte janë veçanërisht serioze për sistemet me frekuencë të lartë dhe duhen marrë masa për të mbajtur larg ose për të izoluar nxehtësinë dhe mbrojtjen. Tubi ndreqës me fuqi të lartë dhe tubi i rregullimit duhet të pajisen me radiator dhe të mbahen larg transformatorit. Komponentët rezistente ndaj nxehtësisë si kondensatorët elektrolitikë duhet të mbahen larg komponentëve të ngrohjes, përndryshe elektroliti do të thahet, duke rezultuar në rritje të rezistencës dhe performancë të dobët, gjë që do të ndikojë në stabilitetin e qarkut. Duhet të lihet hapësirë ​​e mjaftueshme në plan urbanistik për të rregulluar strukturën mbrojtëse dhe për të parandaluar futjen e bashkimeve të ndryshme parazitare. Për të parandaluar bashkimin elektromagnetik midis bobinave në tabelën e qarkut të printuar, të dy bobinat duhet të vendosen në kënde të drejta për të zvogëluar koeficientin e bashkimit. Mund të përdoret gjithashtu metoda e izolimit të pllakave vertikale. Është më mirë të përdorni drejtpërdrejt plumbin e komponentit që do të bashkohet në qark. Sa më i shkurtër të jetë plumbi, aq më mirë. Mos përdorni lidhës dhe skeda saldimi sepse ka kapacitet të shpërndarë dhe induktivitet të shpërndarë midis skedave ngjitëse të saldimit. Shmangni vendosjen e komponentëve me zhurmë të lartë rreth oshilatorit kristal, RIN, tensionit analog dhe gjurmëve të sinjalit të tensionit të referencës.

Së fundi, duke siguruar cilësinë dhe besueshmërinë e qenësishme, duke marrë parasysh bukurinë e përgjithshme, duhet të kryhet një planifikim i arsyeshëm i bordit të qarkut. Komponentët duhet të jenë paralel ose pingul me sipërfaqen e tabelës, dhe paralel ose pingul me skajin kryesor të tabelës. Shpërndarja e komponentëve në sipërfaqen e tabelës duhet të jetë sa më e barabartë dhe dendësia duhet të jetë e qëndrueshme. Në këtë mënyrë, jo vetëm që është e bukur, por edhe e lehtë për t’u montuar dhe salduar, dhe është e lehtë për t’u prodhuar në masë.

3 Lidhja e sistemit me frekuencë të lartë

Në qarqet me frekuencë të lartë, parametrat e shpërndarjes së rezistencës, kapacitetit, induktivitetit dhe induktivitetit të ndërsjellë të telave lidhës nuk mund të injorohen. Nga këndvështrimi i anti-ndërhyrjes, instalime elektrike të arsyeshme është të përpiqeni të zvogëloni rezistencën e linjës, kapacitetin e shpërndarë dhe induktivitetin e humbur në qark. , Fusha magnetike e humbur reduktohet në minimum, në mënyrë që kapaciteti i shpërndarë, fluksi magnetik i rrjedhjes, induktiviteti i ndërsjellë elektromagnetik dhe ndërhyrjet e tjera të shkaktuara nga zhurma të shtypen.

Aplikimi i mjeteve të projektimit PROTEL në Kinë ka qenë mjaft i zakonshëm. Megjithatë, shumë dizajnerë fokusohen vetëm në “normën e brezit të gjerë” dhe përmirësimet e bëra nga mjetet e projektimit PROTEL për t’iu përshtatur ndryshimeve në karakteristikat e pajisjes nuk janë përdorur në dizajn, gjë që jo vetëm që e bën humbjen e burimeve të veglave të projektimit të jetë më shumë serioze, gjë që e bën të vështirë futjen në lojë të performancës së shkëlqyer të shumë pajisjeve të reja.

Më poshtë prezanton disa funksione të veçanta që mund të ofrojë mjeti PROTEL99 SE.

(1) Plumbi midis kunjave të pajisjes së qarkut me frekuencë të lartë duhet të përkulet sa më pak të jetë e mundur. Është më mirë të përdorni një vijë të plotë të drejtë. Kur kërkohet përkulja, mund të përdoren kthesa ose harqe 45°, të cilat mund të zvogëlojnë emetimin e jashtëm të sinjaleve me frekuencë të lartë dhe ndërhyrjet reciproke. Lidhja ndërmjet. Kur përdorni PROTEL për rrugëtim, mund të zgjidhni 45-gradë ose të rrumbullakosura në “Këndet e rrugëtimit” në menynë “rregullat” të menysë “Dizajn”. Mund të përdorni gjithashtu tastet shift + hapësirë ​​për të kaluar shpejt midis rreshtave.

(2) Sa më i shkurtër të jetë pritja midis kunjave të pajisjes së qarkut me frekuencë të lartë, aq më mirë.

PROTEL 99 Mënyra më efektive për të përmbushur lidhjen më të shkurtër të kabllove është të caktoni një takim për lidhjen e rrjeteve kyçe individuale me shpejtësi të lartë përpara lidhjes automatike. “Topologjia e rrugëzimit” në “rregullat” në menynë “Dizajn”.

Zgjidhni më të shkurtër.

(3) Alternimi i shtresave të plumbit midis kunjave të pajisjeve të qarkut me frekuencë të lartë është sa më i vogël që të jetë e mundur. Kjo do të thotë, sa më pak via të përdoren në procesin e lidhjes së komponentëve, aq më mirë.

Një via mund të sjellë rreth 0.5 pF kapacitet të shpërndarë, dhe zvogëlimi i numrit të viave mund të rrisë ndjeshëm shpejtësinë.

(4) Për instalimet elektrike të qarkut me frekuencë të lartë, kushtojini vëmendje “ndërhyrjes së tërthortë” të futur nga instalimet elektrike paralele të linjës së sinjalit, domethënë ndërthurja. Nëse shpërndarja paralele është e pashmangshme, një zonë e madhe “tokë” mund të organizohet në anën e kundërt të linjës së sinjalit paralel.

Për të reduktuar shumë ndërhyrjen. Lidhja paralele në të njëjtën shtresë është pothuajse e pashmangshme, por në dy shtresa ngjitur, drejtimi i instalimeve elektrike duhet të jetë pingul me njëri-tjetrin. Kjo nuk është e vështirë për t’u bërë në PROTEL, por është e lehtë të anashkalohet. Në “RoutTingLayers” në menynë “Dizajn” “rregullat”, zgjidhni Horizontal për Toplayer dhe VerTIcal për BottomLayer. Për më tepër, “Polygonplane” ofrohet në “vend”

Funksioni i sipërfaqes së fletës së bakrit të rrjetës poligonale, nëse vendosni poligonin si sipërfaqe të të gjithë tabelës së qarkut të printuar dhe e lidhni këtë bakër me GND të qarkut, mund të përmirësojë aftësinë kundër ndërhyrjes me frekuencë të lartë, gjithashtu ka përfitime më të mëdha për shpërndarjen e nxehtësisë dhe forcën e tabelës së printimit.

(5) Zbatoni masat e mbylljes së telit të tokës për linjat e sinjalit ose njësitë lokale veçanërisht të rëndësishme. “Përvijimi i objekteve të zgjedhura” ofrohet te “Mjetet” dhe ky funksion mund të përdoret për të “mbështjellur tokën” automatikisht të linjave të rëndësishme të sinjalit të zgjedhur (si qarku i lëkundjeve LT dhe X1).

(6) Në përgjithësi, linja e energjisë dhe linja e tokëzimit të qarkut janë më të gjera se linja e sinjalit. Ju mund të përdorni “Klasat” në menynë “Dizajn” për të klasifikuar rrjetin, i cili ndahet në rrjetin e energjisë dhe rrjetin e sinjalit. Është i përshtatshëm për të vendosur rregullat e instalimeve elektrike. Ndërroni gjerësinë e linjës së linjës së energjisë dhe linjës së sinjalit.

(7) Llojet e ndryshme të instalimeve elektrike nuk mund të formojnë një lak, dhe teli i tokëzimit nuk mund të formojë një lak rrymë. Nëse gjenerohet një qark lak, ai do të shkaktojë shumë ndërhyrje në sistem. Për këtë mund të përdoret një metodë e lidhjes së zinxhirit të margaritës, e cila mund të shmangë në mënyrë efektive formimin e sytheve, degëve ose trungjeve gjatë instalimeve elektrike, por do të sjellë edhe problemin e instalimeve elektrike jo të lehta.

(8) Sipas të dhënave dhe dizajnit të çipave të ndryshëm, vlerësoni rrymën e kaluar nga qarku i furnizimit me energji elektrike dhe përcaktoni gjerësinë e kërkuar të telit. Sipas formulës empirike: W (gjerësia e vijës) ≥ L (mm/A) × I (A).

Sipas rrymës, përpiquni të rrisni gjerësinë e linjës së energjisë dhe të zvogëloni rezistencën e lakut. Në të njëjtën kohë, bëni drejtimin e linjës së energjisë dhe linjës së tokës në përputhje me drejtimin e transmetimit të të dhënave, gjë që ndihmon në rritjen e aftësisë kundër zhurmës. Kur është e nevojshme, një pajisje mbytjeje me frekuencë të lartë e bërë nga ferriti i plagosur me tela bakri mund të shtohet në linjën e energjisë dhe linjën tokësore për të bllokuar përcjelljen e zhurmës me frekuencë të lartë.

(9) Gjerësia e instalimeve elektrike të të njëjtit rrjet duhet të mbahet e njëjtë. Ndryshimet në gjerësinë e linjës do të shkaktojnë rezistencë të pabarabartë karakteristike të linjës. Kur shpejtësia e transmetimit është e lartë, do të ndodhë reflektimi, i cili duhet të shmanget sa më shumë që të jetë e mundur në dizajn. Në të njëjtën kohë, rrisni gjerësinë e vijës së vijave paralele. Kur distanca e qendrës së linjës nuk e kalon 3 herë gjerësinë e linjës, 70% e fushës elektrike mund të mbahet pa ndërhyrje reciproke, e cila quhet parimi 3W. Në këtë mënyrë mund të kapërcehet ndikimi i kapacitetit të shpërndarë dhe induktivitetit të shpërndarë të shkaktuar nga linjat paralele.

4 Projektimi i kordonit të energjisë dhe telit të tokëzimit

Për të zgjidhur rënien e tensionit të shkaktuar nga zhurma e furnizimit me energji dhe impedanca e linjës të futur nga qarku me frekuencë të lartë, duhet të merret parasysh plotësisht besueshmëria e sistemit të furnizimit me energji elektrike në qarkun me frekuencë të lartë. Në përgjithësi ekzistojnë dy zgjidhje: njëra është përdorimi i teknologjisë së autobusit të energjisë për instalime elektrike; tjetra është përdorimi i një shtrese të veçantë të furnizimit me energji elektrike. Në krahasim, procesi i prodhimit të këtij të fundit është më i ndërlikuar dhe kostoja është më e shtrenjtë. Prandaj, teknologjia e autobusit të energjisë të tipit të rrjetit mund të përdoret për instalime elektrike, në mënyrë që çdo komponent t’i përkasë një laku të ndryshëm dhe rryma në çdo autobus në rrjet tenton të jetë e balancuar, duke zvogëluar rënien e tensionit të shkaktuar nga rezistencë e plotë e linjës.

Fuqia e transmetimit me frekuencë të lartë është relativisht e madhe, ju mund të përdorni një zonë të madhe bakri dhe të gjeni një aeroplan tokësor me rezistencë të ulët pranë për tokëzim të shumëfishtë. Për shkak se induktiviteti i kalimit të tokëzimit është proporcional me frekuencën dhe gjatësinë, impedanca e përbashkët e tokës do të rritet kur frekuenca e funksionimit është e lartë, gjë që do të rrisë interferencën elektromagnetike të krijuar nga impedanca e përbashkët e tokës, kështu që gjatësia e telit të tokëzimit është kërkohet të jetë sa më i shkurtër. Mundohuni të zvogëloni gjatësinë e linjës së sinjalit dhe të rrisni zonën e lakut të tokës.

Vendosni një ose disa kondensatorë shkëputës me frekuencë të lartë në fuqinë dhe tokën e çipit për të siguruar një kanal afër me frekuencë të lartë për rrymën kalimtare të çipit të integruar, në mënyrë që rryma të mos kalojë përmes linjës së furnizimit me energji elektrike me një lak të madh zonë, duke reduktuar në masë të madhe Zhurmën e rrezatuar nga jashtë. Zgjidhni kondensatorë qeramikë monolitikë me sinjale të mira me frekuencë të lartë si kondensatorë shkëputës. Përdorni kondensatorë tantal me kapacitet të madh ose kondensatorë poliestër në vend të kondensatorëve elektrolitikë si kondensatorë të ruajtjes së energjisë për karikimin e qarkut. Për shkak se induktiviteti i shpërndarë i kondensatorit elektrolitik është i madh, ai është i pavlefshëm për frekuencë të lartë. Kur përdorni kondensatorë elektrolitikë, përdorni ato në çifte me kondensatorë shkëputës me karakteristika të mira të frekuencës së lartë.

5 Teknika të tjera të projektimit të qarkut me shpejtësi të lartë

Përputhja e rezistencës i referohet një gjendje pune në të cilën rezistenca e ngarkesës dhe impedanca e brendshme e burimit të ngacmimit përshtaten me njëra-tjetrën për të marrë fuqinë maksimale të prodhimit. Për instalime elektrike me PCB me shpejtësi të lartë, për të parandaluar reflektimin e sinjalit, impedanca e qarkut kërkohet të jetë 50 Ω. Kjo është një shifër e përafërt. Në përgjithësi, përcaktohet që brezi bazë i kabllit koaksial të jetë 50 Ω, brezi i frekuencës është 75 Ω, dhe teli i përdredhur është 100 Ω. Është vetëm një numër i plotë, për lehtësinë e përputhjes. Sipas analizës specifike të qarkut, miratohet përfundimi paralel AC dhe rrjeti i rezistencës dhe kondensatorit përdoren si impedanca e përfundimit. Rezistenca e përfundimit R duhet të jetë më e vogël ose e barabartë me rezistencën e rezistencës së linjës së transmetimit Z0, dhe kapaciteti C duhet të jetë më i madh se 100 pF. Rekomandohet përdorimi i kondensatorëve qeramikë me shumë shtresa 0.1UF. Kondensatori ka funksionin e bllokimit të frekuencës së ulët dhe kalimit të frekuencës së lartë, kështu që rezistenca R nuk është ngarkesa DC e burimit lëvizës, kështu që kjo metodë e përfundimit nuk ka asnjë konsum të energjisë DC.

Crosstalk i referohet ndërhyrjes së padëshirueshme të zhurmës së tensionit të shkaktuar nga bashkimi elektromagnetik në linjat ngjitur të transmetimit kur sinjali përhapet në linjën e transmetimit. Lidhja ndahet në bashkim kapacitiv dhe bashkim induktiv. Ndërlidhja e tepërt mund të shkaktojë ndezje të rreme të qarkut dhe të bëjë që sistemi të mos funksionojë normalisht. Sipas disa karakteristikave të ndërlidhjes, mund të përmblidhen disa metoda kryesore për të reduktuar ndërlidhjen:

(1) Rritni hapësirën e vijës, zvogëloni gjatësinë paralele dhe përdorni metodën e vrapimit për instalime elektrike nëse është e nevojshme.

(2) Kur linjat e sinjalit me shpejtësi të lartë plotësojnë kushtet, shtimi i përputhjes së përfundimit mund të zvogëlojë ose eliminojë reflektimet, duke reduktuar kështu ndërlidhjen.

(3) Për linjat e transmetimit me mikrostrip dhe linjat e transmetimit me shirita, kufizimi i lartësisë së gjurmës brenda rrezes mbi rrafshin e tokës mund të reduktojë ndjeshëm ndërlidhjen.

(4) Kur hapësira e instalimeve elektrike e lejon, futni një tel tokësor midis dy telave me ndërlidhje më serioze, e cila mund të luajë një rol në izolim dhe të zvogëlojë ndërlidhjen.

Për shkak të mungesës së analizave me shpejtësi të lartë dhe udhëzimeve simuluese në dizajnin tradicional të PCB-ve, cilësia e sinjalit nuk mund të garantohet dhe shumica e problemeve nuk mund të zbulohen deri në testin e prodhimit të pllakave. Kjo redukton në masë të madhe efikasitetin e projektimit dhe rrit koston, e cila është padyshim e pafavorshme në konkurrencën e ashpër të tregut. Prandaj, për dizajnimin e PCB-ve me shpejtësi të lartë, njerëzit në industri kanë propozuar një ide të re dizajni, e cila është bërë një metodë projektimi “nga lart-poshtë”. Pas një sërë analizash dhe optimizimi të politikave, shumica e problemeve të mundshme janë shmangur dhe janë bërë shumë kursime. Është koha për të siguruar që buxheti i projektit të plotësohet, të prodhohen tabela të printuara me cilësi të lartë dhe të shmangen gabimet e lodhshme dhe të kushtueshme të testimit.

Përdorimi i linjave diferenciale për të transmetuar sinjale dixhitale është një masë efektive për të kontrolluar faktorët që shkatërrojnë integritetin e sinjalit në qarqet dixhitale me shpejtësi të lartë. Linja diferenciale në tabelën e qarkut të printuar është ekuivalente me një çift linjash transmetimi të integruar me mikrovalë diferenciale që punon në modalitetin kuazi-TEM. Midis tyre, linja diferenciale në pjesën e sipërme ose të poshtme të PCB-së është ekuivalente me linjën e mikrostripeve të çiftuara dhe ndodhet në shtresën e brendshme të PCB-së me shumë shtresa. Sinjali dixhital transmetohet në linjën diferenciale në një mënyrë transmetimi në modalitet tek, domethënë, diferenca e fazës midis sinjaleve pozitive dhe negative është 180 °, dhe zhurma shoqërohet në një palë linjash diferenciale në një mënyrë të përbashkët. Tensioni ose rryma e qarkut zbritet, kështu që sinjali mund të merret për të eliminuar zhurmën e modalitetit të zakonshëm. Amplituda e tensionit të ulët ose prodhimi i lëvizjes së rrymës së çiftit të linjës diferenciale plotëson kërkesat e integrimit me shpejtësi të lartë dhe konsumin e ulët të energjisë.

6 vërejtje përmbyllëse

Me zhvillimin e vazhdueshëm të teknologjisë elektronike, është e domosdoshme të kuptohet teoria e integritetit të sinjalit për të udhëhequr dhe verifikuar dizajnin e PCB-ve me shpejtësi të lartë. Disa përvoja të përmbledhura në këtë artikull mund të ndihmojnë projektuesit e PCB-ve të qarkut me shpejtësi të lartë të shkurtojnë ciklin e zhvillimit, të shmangin devijimet e panevojshme dhe të kursejnë fuqinë punëtore dhe burimet materiale. Projektuesit duhet të vazhdojnë të hulumtojnë dhe eksplorojnë në punën aktuale, të vazhdojnë të grumbullojnë përvojë dhe të kombinojnë teknologji të reja për të dizajnuar pllaka qark PCB me shpejtësi të lartë me performancë të shkëlqyer.