Sa kasalukuyan, high-frequency at ang bilis ng PCB Ang disenyo ay naging mainstream, at ang bawat PCB Layout engineer ay dapat na bihasa. Susunod, ibabahagi sa iyo ng Banermei ang ilan sa karanasan sa disenyo ng mga eksperto sa hardware sa mga high-frequency at high-speed na PCB circuit, at umaasa akong makakatulong ito sa lahat.

1. Paano maiiwasan ang mataas na dalas ng pagkagambala?

Ang pangunahing ideya ng pag-iwas sa high-frequency interference ay upang mabawasan ang electromagnetic field interference ng mga high-frequency signal, na tinatawag na crosstalk (Crosstalk). Maaari mong taasan ang distansya sa pagitan ng high-speed signal at analog signal, o magdagdag ng ground guard/shunt traces sa tabi ng analog signal. Bigyang-pansin din ang interference ng ingay mula sa digital ground hanggang sa analog ground.

2. Paano isaalang-alang ang pagtutugma ng impedance kapag nagdidisenyo ng high-speed na mga schematic ng disenyo ng PCB?

Kapag nagdidisenyo ng mga high-speed na PCB circuit, ang pagtutugma ng impedance ay isa sa mga elemento ng disenyo. Ang halaga ng impedance ay may ganap na kaugnayan sa paraan ng mga kable, tulad ng paglalakad sa ibabaw na layer (microstrip) o panloob na layer (stripline/double stripline), distansya mula sa reference na layer (power layer o ground layer), lapad ng mga kable, PCB material , atbp. Parehong makakaapekto sa katangian na halaga ng impedance ng bakas. Iyon ay upang sabihin, ang halaga ng impedance ay maaari lamang matukoy pagkatapos ng mga kable. Sa pangkalahatan, hindi maaaring isaalang-alang ng software ng simulation ang ilang kundisyon ng mga kable na may hindi tuloy-tuloy na impedance dahil sa limitasyon ng modelo ng circuit o ang mathematical algorithm na ginamit. Sa oras na ito, ang ilang mga terminator (pagwawakas), tulad ng paglaban sa serye, ay maaaring ireserba sa schematic diagram. Bawasan ang epekto ng discontinuity sa trace impedance. Ang tunay na solusyon sa problema ay subukang maiwasan ang mga discontinuities ng impedance kapag nag-wire.

3. Sa high-speed na disenyo ng PCB, aling mga aspeto ang dapat isaalang-alang ng taga-disenyo ang mga panuntunan ng EMC at EMI?

Sa pangkalahatan, ang disenyo ng EMI/EMC ay kailangang isaalang-alang ang parehong mga aspetong na-radiated at isinasagawa sa parehong oras. Ang una ay kabilang sa mas mataas na frequency na bahagi (<30MHz) at ang huli ay ang mas mababang frequency na bahagi (<30MHz). Kaya’t hindi mo maaaring bigyang-pansin ang mataas na dalas at huwag pansinin ang mababang dalas na bahagi. Ang isang magandang disenyo ng EMI/EMC ay dapat isaalang-alang ang lokasyon ng device, PCB stack arrangement, mahalagang paraan ng koneksyon, pagpili ng device, atbp. sa simula ng layout. Kung walang mas magandang pag-aayos bago ito, ito ay malulutas pagkatapos. Gagawin nito ang dalawang beses ang resulta sa kalahati ng pagsisikap at tataas ang gastos. Halimbawa, ang lokasyon ng generator ng orasan ay hindi dapat malapit sa panlabas na konektor. Ang mga high-speed signal ay dapat pumunta sa panloob na layer hangga’t maaari. Bigyang-pansin ang katangian ng pagtutugma ng impedance at ang pagpapatuloy ng reference layer upang mabawasan ang mga reflection. Ang slew rate ng signal na itinulak ng device ay dapat kasing liit hangga’t maaari upang mabawasan ang taas. Ang mga bahagi ng dalas, kapag pumipili ng decoupling/bypass capacitor, bigyang-pansin kung ang frequency response nito ay nakakatugon sa mga kinakailangan upang mabawasan ang ingay sa power plane. Bilang karagdagan, bigyang-pansin ang pabalik na landas ng kasalukuyang signal ng mataas na dalas upang gawing maliit ang lugar ng loop hangga’t maaari (iyon ay, loop impedance bilang maliit hangga’t maaari) upang mabawasan ang radiation. Ang lupa ay maaari ding hatiin upang makontrol ang hanay ng high-frequency na ingay. Panghuli, piliin nang maayos ang chassis ground sa pagitan ng PCB at ng housing.

4. Paano pumili ng PCB board?

Ang pagpili ng PCB board ay dapat magkaroon ng balanse sa pagitan ng pagtugon sa mga kinakailangan sa disenyo at mass production at gastos. Kasama sa mga kinakailangan sa disenyo ang parehong mga de-koryente at mekanikal na bahagi. Karaniwan ang problemang materyal na ito ay mas mahalaga kapag nagdidisenyo ng napakataas na bilis ng mga PCB board (dalas na mas malaki kaysa sa GHz). Halimbawa, ang karaniwang ginagamit na materyal na FR-4, ang pagkawala ng dielectric sa dalas ng ilang GHz ay ​​magkakaroon ng malaking impluwensya sa pagpapahina ng signal, at maaaring hindi angkop. Sa abot ng kuryente, bigyang-pansin kung ang dielectric constant at dielectric loss ay angkop para sa dinisenyo na dalas.

5. Paano matugunan ang mga kinakailangan ng EMC hangga’t maaari nang hindi nagdudulot ng labis na presyon ng gastos?

Ang tumaas na halaga ng PCB board dahil sa EMC ay kadalasang dahil sa pagtaas ng bilang ng mga layer ng lupa upang mapahusay ang epekto ng shielding at ang pagdaragdag ng ferrite bead, choke at iba pang mga high-frequency harmonic suppression device. Bilang karagdagan, kadalasang kinakailangan upang tumugma sa istraktura ng kalasag sa iba pang mga institusyon upang maipasa ang buong sistema sa mga kinakailangan ng EMC. Ang sumusunod ay nagbibigay lamang ng ilang mga diskarte sa disenyo ng PCB board upang bawasan ang electromagnetic radiation effect na nabuo ng circuit.

Subukang pumili ng device na may mas mabagal na signal slew rate upang bawasan ang mga high frequency na bahagi na nabuo ng signal.

Bigyang-pansin ang paglalagay ng mga high-frequency na bahagi, hindi masyadong malapit sa panlabas na konektor.

Bigyang-pansin ang pagtutugma ng impedance ng mga high-speed signal, ang wiring layer at ang pabalik na kasalukuyang landas nito, upang mabawasan ang high-frequency na pagmuni-muni at radiation.

Maglagay ng sapat at naaangkop na mga decoupling capacitor sa mga power supply pin ng bawat device upang maibsan ang ingay sa power plane at ground plane. Bigyang-pansin kung ang tugon ng dalas at mga katangian ng temperatura ng kapasitor ay nakakatugon sa mga kinakailangan sa disenyo.

Ang lupa malapit sa panlabas na connector ay maaaring maayos na ihiwalay mula sa lupa, at ang ground ng connector ay maaaring konektado sa chassis ground sa malapit.

Ang mga bakas ng ground guard/shunt ay maaaring angkop na gamitin sa tabi ng ilang espesyal na high-speed signal. Ngunit bigyang-pansin ang impluwensya ng guard/shunt traces sa katangian na impedance ng trace.

Ang power layer ay lumiliit ng 20H mula sa ground layer, at ang H ay ang distansya sa pagitan ng power layer at ang ground layer.

6. Anong mga aspeto ang dapat bigyang-pansin kapag nagdidisenyo, nagruruta at nag-layout ng high frequency PCB sa itaas ng 2G?

Ang mga high-frequency na PCB sa itaas ng 2G ay kabilang sa disenyo ng mga radio frequency circuit at wala sa saklaw ng talakayan ng high-speed digital circuit na disenyo. Ang layout at routing ng radio frequency circuit ay dapat isaalang-alang kasama ng schematic, dahil ang layout at routing ay magdudulot ng mga epekto sa pamamahagi. Bukod dito, ang ilang mga passive na aparato sa disenyo ng mga circuit ng dalas ng radyo ay natanto sa pamamagitan ng mga parameterized na kahulugan at mga espesyal na hugis na copper foil. Samakatuwid, ang mga tool ng EDA ay kinakailangan upang magbigay ng mga parameterized na device at mag-edit ng mga espesyal na hugis na copper foil. Ang boardstation ng Mentor ay may espesyal na RF design module na makakatugon sa mga kinakailangang ito. Bukod dito, ang pangkalahatang disenyo ng RF ay nangangailangan ng mga espesyal na tool sa pagsusuri ng RF circuit. Ang pinakasikat sa industriya ay ang eesoft ng agilent, na may magandang interface sa mga tool ng Mentor.

7. Makakaapekto ba ang pagdaragdag ng mga test point sa kalidad ng mga high-speed signal?

Kung makakaapekto ba ito sa kalidad ng signal ay depende sa paraan ng pagdaragdag ng mga test point at kung gaano kabilis ang signal. Karaniwan, ang mga karagdagang punto ng pagsubok (huwag gamitin ang umiiral na via o DIP pin bilang mga punto ng pagsubok) ay maaaring idagdag sa linya o hilahin ang isang maikling linya mula sa linya. Ang dating ay katumbas ng pagdaragdag ng isang maliit na kapasitor sa linya, ang huli ay isang dagdag na sangay. Ang parehong mga kundisyong ito ay makakaapekto sa high-speed signal nang higit pa o mas kaunti, at ang lawak ng epekto ay nauugnay sa dalas ng bilis ng signal at ang gilid ng rate ng signal. Ang magnitude ng epekto ay maaaring malaman sa pamamagitan ng simulation. Sa prinsipyo, mas maliit ang punto ng pagsubok, mas mabuti (siyempre, dapat itong matugunan ang mga kinakailangan ng tool sa pagsubok) mas maikli ang sangay, mas mabuti.