tasarımında PCB board, frekansın hızlı artmasıyla, düşük frekanslı PCB kartından farklı olarak çok fazla girişim olacaktır. Ayrıca, frekansın artması ve minyatürleştirme ile PCB kartının düşük maliyeti arasındaki çelişki ile bu müdahaleler giderek daha karmaşık hale gelecektir.

In the actual research, we can conclude that there are mainly four aspects of interference, including power supply noise, transmission line interference, coupling and electromagnetic interference (EMI). Yüksek frekanslı PCB’nin çeşitli girişim problemlerini analiz ederek ve çalışmadaki uygulama ile birleştirerek etkili çözümler ortaya konmaktadır.

İlk olarak, güç kaynağı gürültüsü

Yüksek frekans devresinde, güç kaynağı gürültüsünün yüksek frekans sinyali üzerinde bariz bir etkisi vardır. Therefore, the first requirement of the power supply is low noise. Clean floors are just as important as clean electricity. Why? The power characteristics are shown in Figure 1. Açıkçası, güç kaynağının belirli bir empedansı vardır ve empedans tüm güç kaynağına dağıtılır, bu nedenle güç kaynağına gürültü eklenecektir.

Then we should minimize the impedance of the power supply, so it is best to have a dedicated power supply layer and grounding layer. In hf circuit design, it is much better to design the power supply as a layer than as a bus in most cases, so that the loop can always follow the path of minimal impedance.

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.

Yüksek frekanslı PCB tasarımı, parazit çözümleri oluşturur

Figure 1: Power characteristics

PCB tasarımında güç gürültüsünü ortadan kaldırmanın birkaç yolu vardır:

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. Şekil 2.

Yüksek frekanslı PCB tasarımı, parazit çözümleri oluşturur

Şekil 2: Baypas sinyal döngüsünün ortak yolu

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 ve dijital güç kaynağını ayırmak için: yüksek frekanslı cihazlar genellikle dijital gürültüye karşı çok hassastır, bu nedenle ikisi ayrılmalı, güç kaynağının girişinde birbirine bağlanmalıdır. kelimeler, döngü alanını azaltmak için bir döngü boyunca sinyale yerleştirilebilir. Sinyal döngüsü için kullanılan dijital-analog yayılma, Şekil 3’te gösterilmektedir.

Yüksek frekanslı PCB tasarımı, parazit çözümleri oluşturur

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.

Yüksek frekanslı PCB tasarımı, parazit çözümleri oluşturur

Şekil 4: Güç kablosunu sinyal hattının yanına yerleştirin

Two, transmission line

There are only two possible transmission lines in a PCB:

Şerit hat ve mikrodalga hattının en büyük sorunu yansımadır. Yansıma birçok soruna neden olacaktır. Örneğin, yük sinyali, sinyal analizinin zorluğunu artıracak olan orijinal sinyal ve yankı sinyalinin süperpozisyonu olacaktır. Reflection causes return loss (return loss), which affects the signal as badly as additive noise interference:

1. Sinyal kaynağına geri yansıyan sinyal, sistemin gürültüsünü artıracak ve alıcının gürültüyü sinyalden ayırt etmesini zorlaştıracaktır;

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) Avoid impedance discontinuity of transmission lines. Süreksiz empedans noktası, düz köşe, açık delik vb. gibi iletim hattı mutasyon noktasıdır, mümkün olduğunca kaçınılmalıdır. Yöntemler: Çizginin düz köşelerinden kaçınmak için, mümkün olduğunca 45° Açı veya yaya gitmek için, büyük Açı da olabilir; Use as few through holes as possible, because each through hole is an impedance discontinuity, as shown in FIG. 5; Signals from the outer layer avoid passing through the inner layer and vice versa.

Yüksek frekanslı PCB tasarımı, parazit çözümleri oluşturur

Figure 5: Method for eliminating transmission line interference

(b) Do not use stake lines. Because any pile line is a source of noise. Kazık hattı kısa ise, iletim hattının sonuna bağlanabilir; Kazık hattı uzunsa, ana iletim hattını kaynak olarak alacak ve büyük yansıma üretecek ve bu da sorunu karmaşıklaştıracaktır. Kullanılmaması tavsiye edilir.

Üçüncüsü, bağlantı

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.

Yüksek frekanslı PCB tasarımı, parazit çözümleri oluşturur

Figure 6: Common impedance coupling

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. Bu bağlantı büyük ölçüde azaltılmıştır, bu nedenle paraziti azaltmak için iki kablo birlikte bükülebilir.

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. Endüktif karışma boyutu, iki döngünün yakınlığına, döngü alanının boyutuna ve etkilenen yükün empedansına bağlıdır.

5. Güç kablosu bağlantısı: AC veya DC güç kabloları elektromanyetik parazitten etkileniyor

Transfer to other devices.

There are several ways to eliminate crosstalk in PCB design:

1. Both types of crosstalk increase with the increase of load impedance, so the signal lines sensitive to interference caused by crosstalk should be properly terminated.

2. Kapasitif karışmayı etkili bir şekilde azaltmak için sinyal hatları arasındaki mesafeyi en üst düzeye çıkarın. Zemin yönetimi, kablolama arasındaki boşluk (özellikle sinyal hattı ve topraktan aralığa atlama durumunda izolasyon için aktif sinyal hatları ve toprak hatları gibi) ve kurşun endüktansını azaltır.

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. Duyulur karışma için döngü alanı en aza indirilmeli ve izin verilirse döngü ortadan kaldırılmalıdır.

5. Avoid signal sharing loops.

6. Sinyal bütünlüğüne dikkat edin: Tasarımcı, sinyal bütünlüğünü çözmek için kaynak işlemindeki uçları uygulamalıdır. Designers using this approach can focus on the microstrip length of the shielding copper foil in order to obtain good performance of signal integrity. 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. Döngüleri azaltın: Her döngü bir antene eşdeğerdir, bu nedenle döngü sayısını, döngü alanını ve döngülerin anten etkisini en aza indirmemiz gerekir. 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.

Yüksek frekanslı PCB tasarımı, parazit çözümleri oluşturur

Şekil 7: Filtre türleri

3. The shielding. Sayının uzunluğunun yanı sıra çok sayıda tartışma makalesinin bir sonucu olarak, artık özel bir giriş değil.

4. Reduce the speed of high-frequency devices.

5. Increase the dielectric constant of PCB board, which can prevent the high frequency parts such as transmission line near the board from radiating outward; 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. Carefully considered wiring and proper terminations can reduce capacitive and inductive crosstalk.

4. EMC gereksinimlerini karşılamak için gürültü bastırma gereklidir.