Mikrowellen-Technik - Wie verdrahtet man Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten? Was sind die Fähigkeiten und Regeln?

Hochfrequenz-Leiterplatte wird definiert als ein Leiterplatte mit einer Frequenz über 1GHz, mit sehr hohen Anforderungen an verschiedene physikalische Eigenschaften, Genauigkeit, und technische Parameter. Es wird häufig in Automobil-Antikollisionssystemen verwendet, Satellitensysteme, Funksysteme und andere Bereiche. Die Hochfrequenz Leiterplatte ist ein wichtiges Glied in der Verkabelung, die sich direkt auf den Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeitsbetrieb auswirkt. Heute werde ich darüber sprechen, wie man Hochfrequenz und Hochgeschwindigkeit verdrahtet Leiterplattes.

Wie sollte die Hochfrequenz Leiterplatte werden verdrahtet?
Achten Sie besonders auf die Verdrahtung von Hochfrequenzen Leiterplattes. Basierend auf den Grundkenntnissen der Mikrowellentechnik, wenn die Wellenlänge des Signals klein genug ist, um proportional zur Länge der Übertragungsleitung zu sein, Wir können die Schaltung nicht nach der traditionellen Lumpenschaltungsmethode analysieren, Die theoretische Analyse, Das ist die Übertragungsleitungstheorie. Natürlich, unter normalen Umständen, Die Signalfrequenz der Schaltung, die wir entwerfen, wird nicht zu hoch sein. Wellenlänge/Signalübertragungsgeschwindigkeit/Signalfrequenz. Allgemein, Die Übertragungsgeschwindigkeit des Signals hängt mit der Dielektrizitätskonstante des Übertragungsmediums zusammen. Wir könnten genauso gut die Signalübertragungsgeschwindigkeit einstellen wie die Lichtgeschwindigkeit. 3*10^8m/s (actually less than) For 300Mhz signals, die Wellenlänge ist 1m, und in der Regel die Linienlänge auf der Leiterplatte würde nicht erreichen 1m. Es zeigt sich, dass wir uns nicht allzu sehr um Signale mit niedrigen Frequenzen kümmern müssen.

Was sind die Hochfrequenz-Leiterplatte Anforderungen an die Verkabelung?
Wenn die Signalfrequenz der Hochfrequenz Leiterplatte ist hoch, um die Reflexion des Signals zu reduzieren, Impedanzanpassung ist auf der Übertragungsleitung erforderlich. Allgemein, Die einseitige Leitung kann für Remote Matching oder Terminal Matching verwendet werden, und das Differenzsignal wird normalerweise zwischen den Differenzlinien in der Nähe des Anschlusses überbrückt. Anpassung des Widerstands. Was mein aktuelles Thema betrifft, Die Übertragung von LVDS-Signalen auf Differenzleitungen erfordert, dass ein 100-Ohm-Widerstand am Empfangsende zur Impedanzanpassung platziert wird.. Nach dem Wissen der Übertragungsleitung, Die charakteristische Impedanz der Differenzlinie muss 100 Ohm betragen, um vollständig aufeinander abgestimmt zu werden. Aus diesem Grund, Die Linienbreite und der Linienabstand der Differenzlinie haben strenge Anforderungen. Die charakteristische Impedanz der Differenzlinie hängt mit der dielektrischen Konstante des Substrats zusammen, Dicke des Substrats, die Kupferdicke des Drahtes, die Linienbreite der Differenzlinie, der Linienabstand der Differenzlinie, die Dicke des grünen Öls des Substrats, etc. Die Berechnungsformel ist auch ziemlich kompliziert.

Fähigkeiten in der Verdrahtung von Hochfrequenz-Leiterplatten
1. Je weniger die Bleischicht zwischen den Pins des Hochfrequenzschaltungsgeräts wechselt, die bessere

Das sogenannte "je weniger der Zwischenschichtwechsel der Leitungen, desto besser" bedeutet, je weniger Vias (Via) im Bauteilverbindungsprozess verwendet werden, desto besser. Ein Durchgang kann eine verteilte Kapazität von 0,5pF bewirken, wodurch die Anzahl der Durchgänge verringert wird, kann die Geschwindigkeit erheblich erhöht und die Möglichkeit von Datenfehlern reduziert werden.

2. Die Leitung zwischen den Stiften von elektronischen Hochgeschwindigkeitsgeräten sollte so wenig wie möglich gebogen werden

Der Führungsdraht der Hochfrequenzschaltkreisverdrahtung ist am besten, eine volle gerade Linie anzunehmen, die gedreht werden muss. Es kann durch eine 45-Grad-Bruchleitung oder einen Kreisbogen gedreht werden. Diese Anforderung wird nur verwendet, um die Fixierungsfestigkeit der Kupferfolie in Niederfrequenzschaltungen zu verbessern, während in Hochfrequenzschaltungen diese Anforderung erfüllt wird. Eine Anforderung kann die externe Emission und gegenseitige Kopplung von Hochfrequenzsignalen reduzieren.

3. Je kürzer die Leitung zwischen den Stiften des Hochfrequenzschaltungsgeräts, desto besser

Die Strahlungsintensität des Signals ist proportional zur Spurenlänge der Signalleitung. Je länger die Hochfrequenz-Signalleitung ist, desto einfacher ist die Kopplung an die Komponenten in der Nähe. Daher müssen Signale wie Takt, Kristalloszillator, DDR-Daten, LVDS-Leitungen, USB-Leitungen, HDMI-Leitungen und andere hochfrequente Signalleitungen so kurz wie möglich sein.

Regeln für die Verdrahtung von Leiterplatten mit hoher Frequenz
First, Hochfrequenz Leiterplatte Verkabelung needs to pay attention to the "crosstalk" introduced by the close parallel routing of the signal line
Hochfrequenz circuit wiring should pay attention to the "crosstalk" introduced by the close parallel routing of signal lines. Übersprechen bezieht sich auf das Kopplungsphänomen zwischen Signalleitungen, die nicht direkt verbunden sind. Da hochfrequente Signale in Form von elektromagnetischen Wellen entlang der Übertragungsleitung übertragen werden, die Signalleitung fungiert als Antenne, und die Energie des elektromagnetischen Feldes wird um die Übertragungsleitung emittiert. Durch die gegenseitige Kopplung elektromagnetischer Felder zwischen den Signalen entstehen unerwünschte Rauschsignale. Called crosstalk (Crosstalk). Die Parameter der Leiterplattenschicht, Abstand der Signalleitungen, die elektrischen Eigenschaften des Antriebsenden und des Empfangsenden, und die Signalleitung Beendigungsmethode haben alle einen bestimmten Einfluss auf das Übersprechen. Daher, zur Reduzierung des Übersprechens von Hochfrequenzsignalen, Es ist erforderlich, das Folgende so viel wie möglich bei der Verkabelung zu tun:

(1) Wenn der Verdrahtungsraum es zulässt, fügen Sie einen Erdungsdraht oder eine Erdungsebene zwischen die beiden Drähte mit ernsthafterem Übersprechen ein, die eine Rolle der Isolierung spielen und Übersprechen reduzieren können;

(2) Wenn sich im Raum, der die Signalleitung umgibt, ein zeitlich variierendes elektromagnetisches Feld befindet und eine parallele Verteilung nicht vermieden werden kann, kann eine große Fläche von "Masse" auf der gegenüberliegenden Seite der parallelen Signalleitung angeordnet werden, um Störungen stark zu reduzieren;

(3) 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;

(4) Wenn parallele Verdrahtung in derselben Schicht fast unvermeidbar ist, muss die Verdrahtungsrichtung in zwei benachbarten Schichten senkrecht zueinander sein;

(5) In digitalen Schaltungen sind die üblichen Taktsignale Signale mit schnellen Kantenwechseln, die hohe externe Übersprechen haben. Daher sollte in der Konstruktion die Taktleitung von einem Erdungsdraht umgeben sein und mehr Erdungsdrahtlöcher sollten verwendet werden, um die verteilte Kapazität zu reduzieren und dadurch Übersprechen zu reduzieren;

(6) Versuchen Sie bei Hochfrequenz-Signaluhren, Niederspannungs-differenzielle Taktsignale zu verwenden und den Erdungsmodus zu wickeln und achten Sie auf die Integrität des Erdungsstanzens;

(7) Hängen Sie den nicht verwendeten Eingangsanschluss nicht an, sondern erden Sie ihn oder schließen Sie ihn an die Stromversorgung an (die Stromversorgung ist auch in der Hochfrequenzsignalschleife geerdet), da der baumelnde Draht der Sendeantenne gleichwertig sein 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.

2. Isolate the ground wire of the high-frequency digital signal from the ground wire of the analog signal
When the analog ground wire, digitaler Erdungskabel, etc. sind mit dem öffentlichen Erdungskabel verbunden, Verwenden Sie Hochfrequenz-Drosselmagnetkugeln zum Verbinden oder direkt Isolieren und wählen Sie einen geeigneten Ort für die Einpunkt-Verbindung. Das Massepotenzial des Massedrahts des Hochfrequenzsignals ist im Allgemeinen inkonsistent. Es gibt oft einen gewissen Spannungsunterschied zwischen den beiden direkt. Darüber hinaus, Der Massekabel des Hochfrequenzsignals enthält oft sehr reiche harmonische Komponenten des Hochfrequenzsignals. Wenn der digitale Signalerdungskabel und der analoge Signalerdungskabel direkt angeschlossen sind, Die Oberschwingungen des Hochfrequenzsignals stören das analoge Signal durch die Erdungskabelkupplung. Daher, unter normalen Umständen, Der Massekabel des Hochfrequenz-Digitalsignals und der Massekabel des Analogsignals sind zu isolieren, und ein Ein-Punkt-Verbindungsverfahren kann an einer geeigneten Position verwendet werden, oder ein Verfahren der Hochfrequenz-Drossel-magnetischen Perlenverbindung kann verwendet werden.

3. Add high-frequency decoupling capacitor to the power supply pin of the integrated circuit block
A high-frequency decoupling capacitor is added to the power supply pin of each integrated circuit block nearby. Die Erhöhung des Hochfrequenz-Entkopplungskondensators des Netzteilstifts kann die Interferenz wirksam unterdrücken, die durch die Hochfrequenz-Oberschwingungen auf dem Netzteilstift verursacht werden.

Vierte, it is necessary to ensure good signal impedance matching
In the process of signal transmission, wenn die Impedanz nicht übereinstimmt, Das Signal wird im Übertragungskanal reflektiert, und die Reflexion bewirkt, dass das synthetisierte Signal einen Überschuss bildet, Ursache für Schwankungen des Signals in der Nähe des Logikschwellens.

Der grundlegende Weg, Reflexion zu beseitigen, besteht darin, die Impedanz des Übertragungssignals gut anzupassen. Denn je größer der Unterschied zwischen der Lastimpedanz und der charakteristischen Impedanz der Übertragungsleitung, je größer die Reflexion, So sollte die charakteristische Impedanz der Signalübertragungsleitung so weit wie möglich gleich der Lastimpedanz sein. Zur gleichen Zeit, Bitte beachten Sie, dass die Übertragungsleitung auf der Leiterplatte keine plötzlichen Änderungen oder Ecken haben kann, und versuchen, die Impedanz jedes Punktes der Übertragungsleitung kontinuierlich zu halten, ansonsten gibt es Reflexionen zwischen den verschiedenen Abschnitten der Übertragungsleitung. Dies erfordert, dass während Hochgeschwindigkeits-PCB wiring, Folgende Verdrahtungsregeln sind zu beachten:

(1) LVDS-Verdrahtungsregeln. Erfordert LVDS-Signaldifferenzspur, Linienbreite 7mil, LinienDer Abstand ist 6mil, der Zweck ist, die Differenzsignalimpedanz von HDMI zu 100+-15% ohm zu steuern;

(2) USB-Verdrahtungsregeln. Erfordert USB-Signal differenzielles Routing, Linienbreite 10mil, Linienabstand 6mil, Erdungslinie und Signalleitungsabstand 6mil;

(3) HDMI-Verdrahtungsregeln. HDMI-Signaldifferenzrouting ist erforderlich, die Linienbreite ist 10mil, der Linienabstand ist 6mil, und der Abstand zwischen den beiden Sets von HDMI-Differenzsignalpaaren übersteigt 20mil;

(4) DDR-Verdrahtungsregeln. DDR1-Spuren erfordern, dass Signale nicht so weit wie möglich durch Löcher gehen, Signalleitungen sind von gleicher Breite und Leitungen sind gleichmäßig verteilt. Die Leiterbahnen müssen 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.

Das obige ist eine detaillierte Erklärung der Verdrahtungsregeln, wiring skills and how to wire the Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte. Nur durch Aufpassen und Vermeiden kann die Integrität der Signalübertragung aufrechterhalten und das "Ground Bounce Phänomen" verhindert werden, das durch Erdungsdraht-Teilung verursacht wird. "