Elektronisches Design - Analyse und Gegenmaßnahmen von Hochfrequenz-PCB-Interferenzen

In der Gestaltung von Leiterplattes, mit der raschen Zunahme der Frequenz, viele Interferenzen, die sich von der Auslegung von Niederfrequenzen unterscheiden Leiterplattes wird erscheinen. Vier Aspekte: Interferenz, Kupplung, and electromagnetic interference (EMI). Durch Analyse verschiedener Interferenzprobleme Hochfrequenz-Leiterplatte, kombiniert mit Praxis in der Arbeit, eine wirksame Lösung vorgeschlagen wird.

1. Geräusche der Stromversorgung

In der Hochfrequenzschaltung hat das Rauschen der Stromversorgung einen besonders offensichtlichen Einfluss auf das Hochfrequenzsignal. Daher ist die erste Anforderung, dass die Stromversorgung geräuscharm ist. Hier ist ein sauberer Boden genauso wichtig wie eine saubere Stromquelle. Warum? Offensichtlich hat das Netzteil eine bestimmte Impedanz, und die Impedanz ist auf das gesamte Netzteil verteilt, daher wird das Rauschen auch auf das Netzteil überlagert. Dann sollten wir die Impedanz der Stromversorgung so weit wie möglich reduzieren, so dass es am besten ist, eine dedizierte Leistungsschicht und Erdungsschicht zu haben. Bei der Hochfrequenzschaltung ist die Stromversorgung in Form von Schichten ausgelegt, und in den meisten Fällen ist sie viel besser als die Konstruktion in Form eines Busses, so dass die Schleife immer dem Pfad mit der geringsten Impedanz folgen kann. Darüber hinaus muss die Leistungsplatine eine Signalschleife für alle erzeugten und empfangenen Signale auf der Leiterplatte bereitstellen, so dass die Signalschleife minimiert werden kann, wodurch Rauschen reduziert wird, das von NiederfrequenzschaltungsDesignern oft übersehen wird.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, Stromversorgungsgeräusche in PCB-Design:

1. Achten Sie auf die Durchgangslöcher auf der Platte: Durch die Durchgangslöcher muss die Leistungsschicht Öffnungen ätzen, um Platz für die Durchgangslöcher zu lassen. Und wenn die Öffnung der Leistungsschicht zu groß ist, wird sie unweigerlich die Signalschleife beeinflussen, das Signal wird gezwungen, zu umgehen, der Schleifenbereich wird zunehmen, und das Rauschen wird zunehmen. Zur gleichen Zeit, wenn einige Signalleitungen in der Nähe der Öffnung konzentriert sind und diese Schleife teilen, verursacht die gemeinsame Impedanz Übersprechen.

2. Anschlussdrähte benötigen genügend Erdungskabel: Jedes Signal muss seine eigene proprietäre Signalschleife haben, und der Schleifenbereich des Signals und der Schleife sollte so klein wie möglich sein, das heißt, das Signal und die Schleife sollten parallel sein.

3. Die Stromversorgung von analoger und digitaler Stromversorgung sollte getrennt werden: Hochfrequenzgeräte sind im Allgemeinen sehr empfindlich auf digitales Rauschen, so dass die beiden getrennt und zusammen am Eingang der Stromversorgung angeschlossen werden sollten. Wenn das Signal die analogen und digitalen Teile überqueren muss, kann es eine Schleife sein, die an der Kreuzung platziert wird, um den Schleifenbereich zu reduzieren, der für die Kreuzung zwischen den digitalen und analogen Signalen der Signalschleife verwendet wird.

4. Vermeiden Sie Überschneidungen von separaten Netzteilen zwischen verschiedenen Schichten: ansonsten wird Schaltungsrausch leicht durch parasitäre Kapazität gekoppelt.

5. Isolieren Sie empfindliche Komponenten: wie PLL.

6. Platzieren Sie die Stromleitung: Um die Signalschleife zu reduzieren, reduzieren Sie das Rauschen, indem Sie die Stromleitung an den Rand der Signalleitung platzieren.

Zweitens, die Übertragungsleitung

Es gibt nur zwei Arten von Übertragungsleitungen in PCB möglich: Streifenleitung und Mikrowellenleitung. Das größte Problem der Übertragungsleitung ist die Reflexion. Reflexion wird viele Probleme verursachen. Zum Beispiel wird das Lastsignal die Überlagerung des Originalsignals und des Echosignals sein, was die Schwierigkeit der Signalanalyse erhöht. Reflexion verursacht Rücklaufverluste (Rücklaufverluste), und ihre Auswirkungen auf das Signal sind so gravierend wie die Auswirkungen additiver Störgeräusche:

1. Das Signal, das zurück zur Signalquelle reflektiert wird, erhöht das Systemrauschen, wodurch es für den Empfänger schwieriger wird, das Rauschen vom Signal zu unterscheiden;

2. Jedes reflektierte Signal verschlechtert grundsätzlich die Signalqualität und ändert die Form des Eingangssignals. Im Prinzip ist die Lösung hauptsächlich Impedanzanpassung (zum Beispiel sollte die Verbindungsimpedanz der Impedanz des Systems sehr gut entsprechen), aber manchmal ist die Impedanzberechnung schwieriger, Sie können sich auf einige Übertragungsleitungsimpedanzberechnungssoftware beziehen.

Die Methode zur Beseitigung von Übertragungsleitungsstörungen im PCB-Design ist wie folgt:

1. Vermeiden Sie Impedanzkonstinuität der Übertragungsleitung. Der Punkt, an dem die Impedanz diskontinuierlich ist, ist der Punkt, an dem die Übertragungsleitung abrupte Veränderungen aufweist, wie gerade Ecken, Durchkontaktierungen usw., die möglichst vermieden werden sollten. Die Methoden sind: Vermeiden Sie gerade Ecken der Spur, versuchen Sie, so weit wie möglich bei 45° oder Bögen zu gehen, und große Biegungen sind auch akzeptabel; Verwenden Sie so wenige Durchkontaktierungen wie möglich, da jedes Durchkontakt ein Impedanzkonstinuitätspunkt ist, und das äußere Schichtsignal vermeidet, durch die innere Schicht zu gehen, und umgekehrt.

2. Keine Stubs verwenden. Denn jeder Stub ist eine Geräuschquelle. Wenn die Stuckleitung kurz ist, kann sie am Ende der Übertragungsleitung beendet werden; Wenn die Stubleitung lang ist, wird die Hauptübertragungsleitung als Quelle verwendet, was große Reflexionen verursacht und das Problem kompliziert macht, so dass es nicht empfohlen wird, sie zu verwenden.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, Übersprechen im PCB-Design zu vermeiden:

1. Beide Arten von Übersprechen nehmen mit der Erhöhung der Lastimpedanz zu, so dass Signalleitungen, die auf Störungen durch Übersprechen empfindlich sind, ordnungsgemäß beendet werden sollten.

2. Erhöhen Sie den Abstand zwischen Signalleitungen so weit wie möglich, um kapazitives Übersprechen effektiv zu reduzieren. Führen Sie Masseschicht-Management, Raum zwischen Verdrahtung (z. B. Isolieren Sie aktive Signalleitungen und Masseleitungen, insbesondere zwischen Signalleitungen, die übergangsweise Zustände und Masse haben) und reduzieren Sie die Leadinduktivität.

3. Das Einfügen eines Erdungskabels zwischen benachbarten Signaldrähten kann kapazitives Übersprechen auch effektiv reduzieren. Dieser Erdungskabel muss jede 1/4 Wellenlänge mit der Masse verbunden werden.

4. Für induktives Übersprechen sollte der Schleifenbereich so weit wie möglich reduziert werden, und wenn erlaubt, sollte diese Schleife beseitigt werden. Baineng. com ist ein Tochterunternehmen der Qinji Group und eine führende inländische Dienstleistungsplattform für die Elektronikindustrie. Es bietet Online-Komponenten, Sensorbeschaffung, PCB-Anpassung, Stücklistenverteilung, Materialauswahl und andere elektronische Industrie-Lieferketten-Komplettlösungen, aus einer Hand, um die Elektronikindustrie zu erfüllen Die allgemeinen Bedürfnisse kleiner und mittlerer Kunden in der Industrie.

5. Signalfreigabeschleifen vermeiden.

6. Fokus auf Signalintegrität: Der Designer muss Beendigung während des Schweißprozesses implementieren, um Signalintegrität zu lösen. Designer, die diese Methode anwenden, können sich auf die Mikrostreifenlänge der abschirmenden Kupferfolie konzentrieren, um eine gute Signalintegritätsleistung zu erzielen. Für Systeme, die dichte Steckverbinder in der Kommunikationsstruktur verwenden, kann der Designer eine Leiterplatte zur Beendigung verwenden.

Vier, elektromagnetische Störungen

Mit zunehmender Geschwindigkeit wird EMI immer ernster und manifestiert sich in vielen Aspekten (wie elektromagnetische Störungen an der Verbindung). Hochgeschwindigkeitsgeräte reagieren besonders empfindlich darauf. Daher empfangen sie falsche Hochgeschwindigkeitssignale, während niedrige Geschwindigkeit Das Gerät ignoriert solche falschen Signale.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, elektromagnetische Störungen im PCB-Design zu beseitigen:

1. Schleifen reduzieren: Jede Schleife ist äquivalent zu einer Antenne, also müssen wir die Anzahl der Schleifen, den Bereich der Schleife und den Antenneneffekt der Schleife minimieren. Stellen Sie sicher, dass das Signal an zwei Punkten nur einen Schleifenpfad hat, vermeiden Sie künstliche Schleifen und versuchen Sie, die Power-Schicht zu verwenden.

2. Filtern: Filtern kann verwendet werden, um EMI sowohl auf der Stromleitung als auch auf der Signalleitung zu reduzieren. Es gibt drei Methoden: Entkopplung von Kondensatoren, EMI-Filter und magnetische Komponenten.

3. Abschirmen und minimieren Sie die Geschwindigkeit von Hochfrequenzgeräten.

4. Erhöhung der dielektrischen Konstante der Leiterplatte kann verhindern, dass hochfrequente Teile wie die Übertragungsleitung in der Nähe der Platine nach außen ausstrahlen; die Dicke der Leiterplatte und die Minimierung der Dicke der Mikrostreifenleitung kann verhindern, dass der elektromagnetische Draht überläuft und auch Strahlung verhindert .

An diesem Punkt der Diskussion können wir schließen, dass wir beim Hochfrequenz-PCB-Design den folgenden Prinzipien folgen sollten:

1. Die Einheit und Stabilität der Stromversorgung und des Bodens.

2. Sorgfältige Verdrahtung und ordnungsgemäße Beendigung können Reflexionen beseitigen.

3. Sorgfältige Verdrahtung und ordnungsgemäße Beendigung können kapazitives und induktives Übersprechen reduzieren.

4. Es ist notwendig, Geräusche zu unterdrücken, um EMV-Anforderungen zu erfüllen.