У дизайні Друкованої плати, зі швидким збільшенням частоти, буде багато перешкод, які відрізняються від таких на низькочастотній платі друкованої плати. Більше того, із збільшенням частоти та суперечністю між мініатюризацією та низькою вартістю плати друкованої плати ці перешкоди ставатимуть все більш складними.

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). Аналізуючи різні проблеми перешкод високочастотної друкованої плати та поєднуючись із практикою у роботі, висуваються ефективні рішення.

По -перше, шум електроживлення

У високочастотному контурі шум джерела живлення має очевидний вплив на високочастотний сигнал. 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. Очевидно, що блок живлення має певний опір, і опір розподіляється по всьому блоку живлення, отже, шум буде додаватися до блоку живлення.

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.

Конструкція високочастотної друкованої плати зустрічає рішення перешкод

Малюнок 1: Характеристики потужності

Існує кілька способів усунути шум живлення в конструкції друкованої плати:

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. Див. Малюнок 2.

Конструкція високочастотної друкованої плати зустрічає рішення перешкод

Малюнок 2: Загальний шлях контуру сигналу обходу

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. Аналоговий і цифровий джерела живлення для розділення: високочастотні пристрої, як правило, дуже чутливі до цифрового шуму, тому їх слід розділити, з’єднавши разом на вході в джерело живлення, якщо сигнал проходить через аналогову та цифрову частини слова, можуть бути розміщені в сигналі через петлю, щоб зменшити площу петлі. Цифро-аналоговий діапазон, що використовується для контуру сигналу, показаний на малюнку 3.

Конструкція високочастотної друкованої плати зустрічає рішення перешкод

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.

Конструкція високочастотної друкованої плати зустрічає рішення перешкод

Малюнок 4: Розмістіть шнур живлення біля лінії сигналу

Two, transmission line

There are only two possible transmission lines in a PCB:

Найбільша проблема стрічкової лінії та мікрохвильової лінії – це відображення. Роздуми спричинять багато проблем. Наприклад, сигнал навантаження буде суперпозицією вихідного сигналу та сигналу луни, що збільшить складність аналізу сигналу. Відображення спричиняє зворотну втрату (зворотну втрату), яка впливає на сигнал так само сильно, як і додаткові перешкоди:

1. Сигнал, відбитий назад до джерела сигналу, збільшить рівень шуму в системі, ускладнюючи приймачу відрізнити шум від сигналу;

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. Точку розривного імпедансу – це та точка мутації лінії передачі, як прямий кут, наскрізний отвір тощо, яку слід уникати, наскільки це можливо. Методи: Щоб уникнути прямих кутів лінії, наскільки це можливо, пройти кут 45 ° або дугу, великий кут також може бути; 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.

Конструкція високочастотної друкованої плати зустрічає рішення перешкод

Figure 5: Method for eliminating transmission line interference

(b) Do not use stake lines. Тому що будь -яка свайна лінія є джерелом шуму. Якщо лінія палі коротка, її можна підключити в кінці лінії електропередачі; Якщо лінія палі довга, вона візьме головну лінію електропередачі як джерело і призведе до великого відображення, що ускладнить проблему. Рекомендується не використовувати його.

По -третє, зчеплення

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.

Конструкція високочастотної друкованої плати зустрічає рішення перешкод

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. Ця муфта значно зменшується, тому два дроти можна скрутити разом, щоб зменшити перешкоди.

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. Розмір індуктивних перехресних перешкод залежить від близькості двох петель, розміру ділянки петлі та опору навантаження, що зазнає впливу.

5. З’єднання силового кабелю: Кабелі живлення змінного або постійного струму заважають електромагнітним перешкодам

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. Збільште відстань між сигнальними лініями, щоб ефективно зменшити ємнісні перехресні перешкоди. Управління заземленням, відстань між проводками (наприклад, активні сигнальні лінії та лінії заземлення для ізоляції, особливо у стані стрибка між сигнальною лінією та землею до інтервалу) та зменшення індуктивності провідника.

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. Для розумних перехресних перешкод слід зменшити площу петлі, а якщо це дозволено, цикл слід усунути.

5. Avoid signal sharing loops.

6. Зверніть увагу на цілісність сигналу: для вирішення цілісності сигналу конструктор повинен впровадити кінці в процес зварювання. 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. Зменшити петлі: Кожна петля еквівалентна антени, тому нам потрібно мінімізувати кількість петель, площу петель і ефект антени петель. 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.

Конструкція високочастотної друкованої плати зустрічає рішення перешкод

Малюнок 7: Типи фільтрів

3. The shielding. Внаслідок тривалості випуску плюс великої кількості обговорювальних статей, що більше не містять конкретного вступу.

4. Reduce the speed of high-frequency devices.

5. Збільшити діелектричну проникність друкованої плати, що може запобігти випромінюванню назовні частин високої частоти, таких як лінія передачі біля плати; 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. Для задоволення вимог ЕМС необхідно придушення шуму.