Elektronisches Design - Zehn Regeln des Hochfrequenz-Leiterplattendesigns und der Verdrahtungsfähigkeiten

Zehn Regeln des Hochfrequenz-Leiterplattendesigns und der Verdrahtungsfähigkeiten

Wenn die Frequenz der digitalen Logikschaltung 45MHZ~50MHZ erreicht oder überschreitet, and the circuit woderking above this frequency has taken up a certain share of the entire electronic system (for example, 1/3), Es wird normalerweise eine Hochfrequenzschaltung genannt.

Hochfrequenz-Leiterplatte Design ist ein sehr komplizierter Designprozess, und seine Verkabelung ist sehr wichtig für das gesamte Design!

[Erster Trick] Mehrschichtige Leiterplattenverdrahtung Hochfrequenzschaltungen neigen dazu, einen hohen Integrationsgrad und eine hohe Verdrahtungsdichte zu haben. Die Verwendung von Mehrschichtplatinen ist nicht nur für die Verdrahtung notwendig, sondern auch ein wirksames Mittel, um Störungen zu reduzieren.

In der Leiterplattenlayout Bühne, Eine vernünftige Auswahl der Leiterplattengröße mit einer bestimmten Anzahl von Schichten kann die Zwischenschicht voll ausnutzen, um den Schild aufzubauen, die nächste Erdung besser realisieren, und reduzieren effektiv die parasitäre Induktivität und verkürzen die Signalübertragungslänge, Alle diese Methoden sind vorteilhaft für die Zuverlässigkeit von Hochfrequenzschaltungen, wie die Amplitudenreduktion von Signalquerstörungen.

Nach Daten ist das Rauschen der vierschichtigen Platte 20dB niedriger als das der doppelseitigen Platte, wenn dasselbe Material verwendet wird.

Es gibt aber auch ein Problem. Je höher die Anzahl der Leiterplattenhälften, desto komplexer ist der Herstellungsprozess und desto höher sind die Stückkosten. Dazu müssen wir neben der Auswahl der entsprechenden Anzahl von Schichten Leiterplatten mit entsprechenden Schichten auswählen. Angemessene Planung des Bauteillayouts und Verwendung korrekter Verdrahtungsregeln, um den Entwurf abzuschließen.

[Zweiter Trick] Je weniger Biegungen der Leitungen zwischen den Pins von elektronischen Hochgeschwindigkeitsgeräten, desto besser. Die Leitungen der Hochfrequenzschaltung sind am besten, um eine volle Gerade zu verwenden, die gedreht werden muss. Es können 45-Grad gebrochene Linien oder Kreisbögen verwendet werden. Diese Anforderung gilt für Niederfrequenzschaltungen. Es wird nur verwendet, um die Fixierungsfestigkeit von Kupferfolie zu verbessern, aber in Hochfrequenzschaltungen kann die Erfüllung dieser Anforderung die externe Emission und gegenseitige Kopplung von Hochfrequenzsignalen reduzieren.

[Dritter Trick] Je kürzer die Leitung zwischen den Pins des Hochfrequenzschaltungsgerätes, desto besser. Die Strahlungsintensität des Signals ist proportional zur Länge der Signalleitung. Je länger die Leitung des Hochfrequenzsignals ist, desto einfacher ist es, nahe daran zu koppeln. Für hochfrequente Signalleitungen wie Signaltakt, Kristalloszillator, DDR-Daten, LVDS-Leitung, USB-Leitung, HDMI-Leitung usw. ist es erforderlich, die Spur so kurz wie möglich zu halten.

[Vierter Trick] Je geringer der Wechsel der Bleischicht zwischen den Pins der Hochfrequenzschaltung, desto besser. Der sogenannte "je weniger Bleischichtwechsel, desto besser" bezieht sich auf je weniger Durchkontaktierungen (via) im Bauteilverbindungsprozess verwendet werden, desto besser. Die Reduzierung der Durchgangszahl kann die Geschwindigkeit deutlich erhöhen und die Möglichkeit von Datenfehlern verringern.

[Fünfter Tipp] Achten Sie auf das "Übersprechen", das durch Signalleitungen in enger Parallelführung eingeführt wird. Bei der Hochfrequenzschaltung sollte auf das "Übersprechen" geachtet werden, das von Signalleitungen in enger Parallelführung eingeführt wird. Übersprechen bezieht sich auf die Signalleitungen, die nicht direkt verbunden sind. Kupplungsphänomen.

Da Hochfrequenzsignale in Form von elektromagnetischen Wellen entlang der Übertragungsleitung übertragen werden, fungiert die Signalleitung als Antenne, und die Energie des elektromagnetischen Feldes wird um die Übertragungsleitung emittiert. Durch die gegenseitige Kopplung elektromagnetischer Felder entstehen zwischen den Signalen unerwünschte Rauschsignale. Man nennt Crosstalk (Crosstalk).

Die Parameter der Leiterplattenschicht, der Abstand der Signalleitungen, die elektrischen Eigenschaften des Antriebs- und Empfangsenden und die Signalleitungsabschlussmethode haben alle einen bestimmten Einfluss auf das Übersprechen.

Um das Übersprechen von Hochfrequenzsignalen zu reduzieren, ist es daher erforderlich, bei der Verdrahtung so weit wie möglich Folgendes zu tun: Wenn der Verdrahtungsraum es zulässt, fügen Sie einen Erdungskabel oder eine Erdungsebene zwischen die beiden Drähte mit ernsthafterem Übersprechen ein. Spielen Sie die Rolle der Isolation und reduzieren Sie Übersprechen.

Wenn sich im Raum um die Signalleitung ein zeitveränderndes elektromagnetisches Feld befindet und es unmöglich ist, die parallele Verteilung zu umgehen, kann eine große Fläche von Erdung auf der gegenüberliegenden Seite der parallelen Signalleitung angeordnet werden, um die Störung stark zu reduzieren.

Wenn der Verdrahtungsraum es zulässt, vergrößern Sie den Abstand zwischen benachbarten Signalleitungen, reduzieren Sie die Parallellänge der Signalleitungen und versuchen Sie, die Taktleitung senkrecht zur Schlüsselsignalleitung anstelle von parallel zu machen. Sind parallele Leiterbahnen in derselben Schicht nahezu unvermeidbar, müssen die Leiterrichtungen in zwei benachbarten Schichten senkrecht zueinander liegen.

In digitalen Schaltungen sind die üblichen Taktsignale Signale mit schnellen Kantenwechseln, die hohe externe Übersprechen aufweisen. Daher ist es in der Konstruktion ratsam, die Taktleitung mit einem Erdungskabel zu umgeben und mehr Erdungskabellöcher zu lochen, um die verteilte Kapazität zu reduzieren und dadurch Übersprechen zu reduzieren. Versuchen Sie bei Hochfrequenz-Signaluhren, Niederspannungs-differenzielle Taktsignale zu verwenden und den Erdungsmodus zu wickeln, und achten Sie auf die Integrität des Paketbodens.

Die ungenutzte Eingangsklemme sollte nicht aufgehängt, sondern geerdet oder an die Stromversorgung angeschlossen werden (die Stromversorgung wird auch in der Hochfrequenzsignalschleife geerdet), da die suspendierte Leitung der Sendeantenne entsprechen kann und die Erdung die Übertragung hemmen kann. Die Praxis hat bewiesen, dass die Verwendung dieser Methode zur Beseitigung von Übersprechen manchmal sofortige Ergebnisse bringen kann.

[Sechster Trick] Fügen Sie einen Hochfrequenz-Entkopplungskondensator zum Stromversorgungsstift des integrierten Schaltungsblocks hinzu. Fügen Sie einen Hochfrequenz-Entkopplungskondensator zum Stromversorgungsstift jedes integrierten Schaltungsblocks hinzu. Die Erhöhung des Hochfrequenz-Entkopplungskondensators des Netzteilstifts kann die Interferenz von Hochfrequenzschwingungen auf dem Netzteilstift effektiv unterdrücken.

[Siebter Trick] Der Erdungskabel des Hochfrequenzsignals und der Erdungskabel des Analogsignals sollten isoliert werden. Wenn Sie analoge Erdungskabel, digitale Erdungskabel usw. an den öffentlichen Erdungskabel anschließen, verwenden Sie Hochfrequenz-Drosselmagnetperlen, um eine Verbindung herzustellen oder direkt zu isolieren und einen geeigneten Ort auszuwählen. Ein-Punkt-Verbindung.

Das Massepotenzial des Massedrahts des Hochfrequenzsignals ist im Allgemeinen inkonsistent. Oft gibt es einen gewissen Spannungsunterschied zwischen den beiden direkt. Darüber hinaus enthält der Massekabel des Hochfrequenzsignals oft sehr reiche harmonische Komponenten des Hochfrequenzsignals. Wenn das digitale Signal-Massedraht und das analoge Signal-Massedraht direkt angeschlossen sind, stören die Oberschwingungen des Hochfrequenzsignals das analoge Signal durch die Massedrahtkopplung.

Daher sollten unter normalen Umständen der Erdungskabel des Hochfrequenz-Digitalsignals und der Erdungskabel des Analogsignals isoliert werden, und das Verfahren der Einpunkt-Verschaltung an einer geeigneten Position kann angenommen werden, oder das Verfahren der Verschaltung durch Hochfrequenz-Drosselmagnetkugeln kann verwendet werden.

[Achter Trick] Vermeiden Sie Schleifen, die durch Spuren gebildet werden. Versuchen Sie, keine Schleifen in verschiedenen hochfrequenten Signalspuren zu bilden. Wenn es unvermeidlich ist, machen Sie den Schleifenbereich so klein wie möglich.

[Neunter Trick] Es ist notwendig, eine gute Signalimpedanzanpassung sicherzustellen. Während der Übertragung des Signals, wenn die Impedanz nicht übereinstimmt, reflektiert sich das Signal im Übertragungskanal. Die Reflexion bewirkt, dass das zusammengesetzte Signal einen Überschuss bildet, wodurch das Signal überschritten wird. Schwankt um die logische Schwelle.

Der grundlegende Weg, Reflexion zu beseitigen, besteht darin, die Impedanz des Übertragungssignals gut anzupassen. Da je größer der Unterschied zwischen der Lastimpedanz und der charakteristischen Impedanz der Übertragungsleitung, desto größer die Reflexion, so sollte die charakteristische Impedanz der Signalübertragungsleitung so weit wie möglich der Lastimpedanz gleich gemacht werden.

Beachten Sie gleichzeitig, dass die Übertragungsleitung auf der Leiterplatte keine plötzlichen Veränderungen oder Ecken haben darf, und versuchen Sie, die Impedanz jedes Punktes der Übertragungsleitung kontinuierlich zu halten, sonst gibt es Reflexionen zwischen den verschiedenen Segmenten der Übertragungsleitung.

Dies erfordert, dass während Hochgeschwindigkeits-PCB Verkabelung, Folgende Verdrahtungsregeln sind zu beachten: USB-Verdrahtungsregeln.

Erfordert USB-Signal differenzielles Routing, die Linienbreite ist 10mil, der Linienabstand ist 6mil, und der Erdungs- und Signallinienabstand ist 6mil.

HDMI-Verdrahtungsregeln.

Das HDMI-Signal-Differenzrouting ist erforderlich, die Linienbreite ist 10mil, der Linienabstand ist 6mil, und der Abstand zwischen den beiden Sets von HDMI-Differenzsignalpaaren übersteigt 20mil.

LVDS-Verdrahtungsregeln.

Erfordert LVDS Signal Differential Routing, Linienbreite 7mil, Linienabstand 6mil, der Zweck ist es, die Differenzsignalpaare Impedanz von HDMI zu 100+-15% ohm DDR Verdrahtungsregeln zu steuern.

DDR1-Verdrahtung erfordert, dass Signale nicht so weit wie möglich durch Löcher gehen, Signalleitungen sind von gleicher Breite und Leitungen sind gleichmäßig verteilt. Die Verkabelung muss dem 2W-Prinzip entsprechen, um Übersprechen zwischen Signalen zu reduzieren. Für Hochgeschwindigkeitsgeräte von DDR2 und höher sind auch hochfrequente Daten erforderlich. Die Leitungen sind gleich lang, um die Impedanzanpassung des Signals zu gewährleisten.

Erhalte die Integrität der Signalübertragung. Halten Sie die Integrität der Signalübertragung aufrecht, um das "Ground Bounce-Phänomen" zu verhindern, das durch Erdungsdraht-Spaltung verursacht wird.

PCB, or Leiterplatte, ist der Träger elektronischer Schaltungen, und gleichzeitig, es ist auch der letzte Link in PCB-Design.