I utformningen av PCB-kortMed den snabba frekvensökningen kommer det att finnas mycket störningar som skiljer sig från lågfrekventa kretskort. Med ökad frekvens och motsättningen mellan miniatyriseringen och låga kostnader för kretskort kommer dessa störningar att bli mer och mer komplicerade.

I själva forskningen kan vi dra slutsatsen att det huvudsakligen finns fyra aspekter av störningar, inklusive strömförsörjningsbrus, överföringsledningsinterferens, koppling och elektromagnetisk störning (EMI). Genom att analysera olika störningsproblem med högfrekvent PCB och kombinera med praktik i arbetet presenteras effektiva lösningar.

För det första, strömförsörjningsbrus

I högfrekvenskretsen har bruset från strömförsörjningen ett uppenbart inflytande på högfrekvenssignalen. Therefore, the first requirement of the power supply is low noise. Rena golv är lika viktigt som ren el. Varför? Effektegenskaperna visas i figur 1. Uppenbarligen har strömförsörjningen en viss impedans, och impedansen fördelas över hela strömförsörjningen, därför kommer bullret att läggas till strömförsörjningen.

Then we should minimize the impedance of the power supply, so it is best to have a dedicated power supply layer and grounding layer. I hf -kretsdesign är det mycket bättre att utforma strömförsörjningen som ett lager än som en buss i de flesta fall, så att slingan alltid kan följa vägen till minimal impedans.

In addition, the power board must provide a signal loop for all generated and received signals on the PCB. This minimizes the signal loop and thus reduces noise, which is often overlooked by low-frequency circuit designers.

Högfrekvent PCB-design förekommer interferenslösningar

Figur 1: Effektegenskaper

Det finns flera sätt att eliminera kraftbrus i PCB -design:

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. If the opening of the power supply layer is too large, it is bound to affect the signal loop, the signal is forced to bypass, the loop area increases, and the noise increases. At the same time, if several signal lines are clustered near the opening and share the same loop, the common impedance will cause crosstalk. Se figur 2.

Högfrekvent PCB-design förekommer interferenslösningar

Figur 2: Gemensam väg för förbikopplingssignalslinga

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. Analog och digital strömförsörjning för att separera: högfrekventa enheter är i allmänhet mycket känsliga för digitalt brus, så de två bör separeras, anslutna tillsammans vid ingången till strömförsörjningen, om signalen över de analoga och digitala delarna av ord, kan placeras i signalen över en slinga för att minska loopområdet. Det digital-analoga intervallet som används för signalslingan visas i figur 3.

Högfrekvent PCB-design förekommer interferenslösningar

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.

Högfrekvent PCB-design förekommer interferenslösningar

Figur 4: Placera nätsladden bredvid signalledningen

Two, transmission line

Det finns bara två möjliga överföringslinjer i ett kretskort:

Det största problemet med bandlinje och mikrovågslinje är reflektion. Reflektion kommer att orsaka många problem. Till exempel kommer belastningssignalen att vara superpositionen för den ursprungliga signalen och ekosignalen, vilket kommer att öka svårigheten med signalanalys. Reflektion orsakar returförlust (returförlust), vilket påverkar signalen lika illa som additiv brusstörning:

1. Signalen som reflekteras tillbaka till signalkällan kommer att öka bruset i systemet, vilket gör det svårare för mottagaren att skilja brus från signal;

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) Undvik överföringslinjernas impedansavbrott. Punkten med diskontinuerlig impedans är punkten för transmissionslinjemutation, såsom rakt hörn, genomgående hål, etc., bör undvikas så långt som möjligt. Metoder: För att undvika raka hörn av linjen, så långt som möjligt för att gå 45 ° vinkel eller båge, kan stor vinkel också vara; Använd så få genomgående hål som möjligt, eftersom varje genomgående hål är en impedansdiskontinuitet, som visas i FIG. 5; Signals from the outer layer avoid passing through the inner layer and vice versa.

Högfrekvent PCB-design förekommer interferenslösningar

Figure 5: Method for eliminating transmission line interference

(b) Do not use stake lines. Eftersom alla högar är en källa till buller. Om pållinjen är kort kan den anslutas i slutet av överföringslinjen; Om pållinjen är lång, kommer den att ta huvudöverföringsledningen som källa och ge stor reflektion, vilket kommer att komplicera problemet. Det rekommenderas att inte använda den.

För det tredje, kopplingen

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.

Högfrekvent PCB-design förekommer interferenslösningar

Figur 6: Gemensam impedanskoppling

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. Denna koppling är kraftigt reducerad, så de två trådarna kan vridas ihop för att minska störningar.

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. Storleken på den induktiva överhörningen beror på närheten av de två slingorna, slingans yta och impedansen för den påverkade belastningen.

5. Koppling av strömkabel: AC- eller DC -strömkablarna störs av elektromagnetisk störning

Överför till andra enheter.

There are several ways to eliminate crosstalk in PCB design:

1. Båda typerna av överhörning ökar med ökad belastningsimpedans, så signalledningarna som är känsliga för störningar orsakade av överhörning bör avslutas ordentligt.

2. Maximera avståndet mellan signalledningarna för att effektivt minska kapacitiv överhörning. Markhantering, avstånd mellan ledningar (t.ex. aktiva signalledningar och jordledningar för isolering, särskilt i tillståndet att hoppa mellan signalledningen och jord till intervall) och minska blyinduktansen.

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. För vettig överhörning bör slingområdet minimeras, och om det är tillåtet bör slingan elimineras.

5. Avoid signal sharing loops.

6. Var uppmärksam på signalintegritet: konstruktören bör implementera ändar i svetsprocessen för att lösa signalintegriteten. Designers som använder detta tillvägagångssätt kan fokusera på mikrobandslängden på den skärmande kopparfolien för att uppnå god prestanda för signalintegritet. 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.

There are several ways to eliminate electromagnetic interference in PCB design:

1. Minska slingor: Varje slinga motsvarar en antenn, så vi måste minimera antalet slingor, slingans område och slingans antenneffekt. 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.

Högfrekvent PCB-design förekommer interferenslösningar

Figur 7: Filtertyper

3. The shielding. Som ett resultat av frågans längd plus många diskussionsskyddande artiklar, inte längre någon specifik introduktion.

4. Reduce the speed of high-frequency devices.

5. Öka den dielektriska konstanten på kretskortet, vilket kan förhindra att högfrekventa delar som överföringsledningen nära kortet strålar utåt; 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. Carefully considered wiring and proper terminations can eliminate reflections.

3. Noggrant övervägda kablar och korrekta avslutningar kan minska kapacitiv och induktiv överhörning.

4. Bullerdämpning krävs för att uppfylla EMC -kraven.