PCB yüksek hızlı analog giriş sinyali yönlendirme yöntemi tasarlama

Çizgi genişliği ne kadar genişse, parazit önleme özelliği o kadar güçlü ve sinyal kalitesi o kadar iyi (cilt etkisinin etkisi). Ancak aynı zamanda 50Ω karakteristik empedans gerekliliği de garanti edilmelidir. Normal FR4 kartı, yüzey hattı genişliği 6MIL empedansı 50Ω’dir. Bu, açıkça yüksek hızlı analog girişin sinyal kalitesi gereksinimlerini karşılayamaz, bu nedenle genellikle GND02’nin içini boşaltmayı kullanır ve ART03 katmanına göndermesine izin veririz. Bu şekilde diferansiyel sinyal 12/10 olarak, tek satır ise 18MIL olarak sayılabilir. (Çizgi genişliğinin 18MIL’i aştığını ve ardından genişletmenin anlamsız olduğunu unutmayın)

PCB tasarımı yüksek hızlı analog giriş sinyali yönlendirme yöntemi ve kuralları

Şekilde yeşil ile vurgulanan CLINE, ART03 katmanının tek hatlı ve diferansiyel yüksek hızlı analog girişini ifade eder. Bunu yaparken bazı ayrıntılara dikkat edilmelidir:

(1) ÜST katmanın simülasyon bölümünün yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi paketlenmesi gerekir. Toprak bakırından analog giriş CLINE’a olan mesafenin 3W olması gerektiğine dikkat edilmelidir, yani bakırın kenarından CLINE’a kadar olan AIRGAP, hat genişliğinin iki katıdır. Bazı elektromanyetik teorik hesaplamalara ve simülasyonlara göre PCB üzerindeki sinyal hatlarının manyetik alanı ve elektrik alanı esas olarak 3W aralığında dağılmıştır. (Çevreleyen sinyallerden kaynaklanan gürültü paraziti %1’e eşit veya daha azdır).

(2) Analog alanın pozitif katmanının GND bakırının da çevredeki dijital alandan izole edilmesi gerekir, yani tüm katmanlar izole edilir.

(3) GND02’nin oyulması için, genellikle bu alanın tamamını oyulmuştur, bu nedenle işlem nispeten basittir ve herhangi bir sorun yoktur. Ancak ayrıntıları göz önünde bulundurarak veya daha iyisini yapmak için, yalnızca analog giriş kablolama bölümünü, elbette ÜST katmanla aynı, 3W alanıyla aynı şekilde oyabiliriz. Bu, sinyal kalitesini ve kartın düzlüğünü garanti edebilir. İşlem sonucu aşağıdaki gibidir:

PCB tasarımı yüksek hızlı analog giriş sinyali yönlendirme yöntemi ve kuralları

Bu şekilde, yüksek hızlı analog giriş sinyalinin dönüş yolu, GND02 katmanında hızlı bir şekilde yeniden akıtılabilir. Yani simüle edilmiş zemin dönüş yolu kısalır.

(4) Analog sinyalin hızlı bir şekilde geri akmasını sağlamak için yüksek hızlı analog sinyalin etrafına çok sayıda GND viyasını düzensiz bir şekilde delin. Ayrıca gürültüyü de emebilir.

PCB tasarımı yüksek hızlı analog giriş sinyali yönlendirme kuralları

Kural 1: Yüksek hızlı PCB sinyal yönlendirme ekranlama kuralları Yüksek hızlı PCB tasarımında, saatler gibi önemli yüksek hızlı sinyal hatlarının yönlendirilmesinin ekranlanması gerekir. Kalkan yoksa veya sadece bir kısmı varsa, EMI sızıntısına neden olur. Blendajlı telin 1000 mil de bir delik ile topraklanması tavsiye edilir.

PCB tasarımı yüksek hızlı analog giriş sinyali yönlendirme yöntemi ve kuralları

Kural 2: Yüksek hızlı sinyal yönlendirme kapalı döngü kuralları

PCB kartlarının artan yoğunluğu nedeniyle, birçok PCB LAYOUT mühendisi yönlendirme sürecinde, yani çok katmanlı PCB’leri yönlendirirken kapalı döngü sonuçları üreten saat sinyalleri gibi yüksek hızlı sinyal ağlarında hata yapmaya eğilimlidir. Böyle bir kapalı döngünün bir sonucu olarak, EMI’nin yayılan yoğunluğunu artıracak bir döngü anteni üretilecektir.

PCB tasarımı yüksek hızlı analog giriş sinyali yönlendirme yöntemi ve kuralları

Kural 3: Yüksek hızlı sinyal yönlendirme açık döngü kuralları

Kural 2, yüksek hızlı sinyallerin kapalı döngüsünün EMI radyasyonuna neden olacağını, ancak açık döngünün de EMI radyasyonuna neden olacağını belirtir.

Saat sinyalleri gibi yüksek hızlı sinyal ağları, çok katmanlı PCB yönlendirildiğinde bir açık döngü sonucu oluştuğunda, EMI radyasyon yoğunluğunu artıran doğrusal bir anten üretilecektir.

PCB tasarımı yüksek hızlı analog giriş sinyali yönlendirme yöntemi ve kuralları

Kural 4: Yüksek hızlı sinyalin karakteristik empedans süreklilik kuralı

Yüksek hızlı sinyaller için, katmanlar arasında geçiş yaparken karakteristik empedans süreklilik olmalıdır, aksi takdirde EMI radyasyonunu artıracaktır. Başka bir deyişle, aynı katmanın kablolarının genişliği sürekli olmalı ve farklı katmanların kablolarının empedansı sürekli olmalıdır.

PCB tasarımı yüksek hızlı analog giriş sinyali yönlendirme yöntemi ve kuralları

Kural 5: Yüksek hızlı PCB tasarımı için kablolama yönü kuralları

İki bitişik katman arasındaki kablolama, dikey kablolama ilkesini takip etmelidir, aksi takdirde hatlar arasında karışmaya neden olacak ve EMI radyasyonunu artıracaktır.

Kısacası, bitişik kablolama katmanları, yatay ve dikey kablolama yönlerini takip eder ve dikey kablolama, hatlar arasındaki karışmayı önleyebilir.

PCB tasarımı yüksek hızlı analog giriş sinyali yönlendirme yöntemi ve kuralları

Kural 6: Yüksek hızlı PCB tasarımında topolojik yapı kuralları

Yüksek hızlı PCB tasarımında, devre kartının karakteristik empedansının kontrolü ve çoklu yük koşulları altında topolojik yapının tasarımı, ürünün başarısını veya başarısızlığını doğrudan belirler.

Şekil, birkaç Mhz’de kullanıldığında genellikle faydalı olan bir papatya zinciri topolojisini göstermektedir. Yüksek hızlı PCB tasarımında arka uçta yıldız şeklinde simetrik bir yapı kullanılması tavsiye edilir.

PCB tasarımı yüksek hızlı analog giriş sinyali yönlendirme yöntemi ve kuralları

Kural 7: İz uzunluğunun rezonans kuralı

Sinyal hattının uzunluğunun ve sinyal frekansının rezonans oluşturup oluşturmadığını kontrol edin, yani kablolamanın uzunluğu sinyal dalga boyunun 1/4 tamsayı olduğunda, kablolama rezonansa girecek ve rezonans elektromanyetik dalgalar yayacaktır. ve müdahaleye neden olur.