Mikrowellen-Technik - Hochfrequenz PCB Schaltung Design von häufigen Problemen(3)

Mit der schnellen Entwicklung der elektronischen Technologie und der breiten Anwendung der drahtlosen Kommunikationstechnologie in verschiedenen Bereichen sind Hochfrequenz, hohe Geschwindigkeit und hohe Dichte allmählich zu einem der bedeutenden Entwicklungstrends moderner elektronischer Produkte geworden. Hochfrequenz-PCB-Schaltung der Signalübertragung zwingt PCB zum Mikroloch und vergrabenes/blindes Loch, feiner Leiter, mittelschichtige gleichmäßige dünne, hochfrequente, mehrschichtige PCB-Designtechnologie mit hoher Dichte sind zu einem wichtigen Forschungsfeld geworden. Basierend auf jahrelanger Erfahrung im Hardwaredesign fasst der Autor einige Designfähigkeiten und Angelegenheiten zusammen, die die Aufmerksamkeit von Hochfrequenzschaltungen als Referenz erfordern.

25. Wie kann man EMV-Anforderungen so weit wie möglich erreichen, ohne zu großen Kostendruck zu verursachen?

Die erhöhten Kosten für EMV auf Leiterplatte sind normalerweise auf die Zunahme der Anzahl der Schichten zurückzuführen, um den Abschirmungseffekt und die Zunahme von Ferrit Bead, Choke und anderen hochfrequenten harmonischen Unterdrückungsgeräten zu verbessern. Darüber hinaus ist es in der Regel notwendig, Abschirmstrukturen auf anderen Mechanismen zu kombinieren, damit das gesamte System EMV-Anforderungen erfüllt. Im Folgenden sind nur einige Designtipps für Leiterplatten, um die elektromagnetischen Strahlungseffekte von Schaltungen zu reduzieren.

Die Geräte mit einer langsameren Signalrate werden so weit wie möglich ausgewählt, um die vom Signal erzeugten hochfrequenten Komponenten zu reduzieren.

Achten Sie auf die Lage von Hochfrequenzgeräten. Platzieren Sie sie nicht zu nah an externen Anschlüssen.

Achten Sie auf die Impedanzanpassung von Hochgeschwindigkeitssignalen, der Verkabelungsschicht und ihrem Rückstrompfad, um hochfrequente Reflexionen und Strahlung zu reduzieren.

Platzieren Sie ausreichende und geeignete Entkopplungskondensatoren auf den Leistungspins jedes Geräts, um das Rauschen auf der Leistungsschicht und der Bildung zu mindern. Achten Sie besonders darauf, ob der Frequenzgang und die Temperatureigenschaften des Kondensators den Konstruktionsanforderungen entsprechen.

26. wenn eine Leiterplatte mehr als einen Nummern-/Modulfunktionsblock hat, ist die herkömmliche Praxis, die Nummer/das Modul zu trennen, warum?

Der Grund für die Trennung von Digital/Mode-Masse ist, dass die digitale Schaltung beim Umschalten zwischen High- und Low-Potential Rauschen in Leistung und Masse erzeugt. Die Größe des Rauschens hängt von der Geschwindigkeit des Signals und der Größe des Stroms ab. Wenn die Masseebene nicht geteilt wird und das Rauschen, das von der digitalen Flächenschaltung erzeugt wird, groß ist, während die analoge Flächenschaltung sehr nah ist, wird das analoge Signal immer noch durch das Erdrauschen gestört, selbst wenn sich die digitalen und analogen Signale nicht kreuzen. Das heißt, der digitale und analoge ungeteilte Modus kann nur verwendet werden, wenn der analoge Schaltungsbereich weit von dem digitalen Schaltungsbereich entfernt ist, der große Rauschen erzeugt.

27. Eine andere Möglichkeit besteht darin, sicherzustellen, dass das getrennte Layout der Nummer/des Moduls und die Nummer/des Moduls sich nicht kreuzen, die gesamte Leiterplatte wird nicht geteilt, die Zahl/das Modul ist mit der Masseebene verbunden. Warum?

Die Anforderung, dass analoge Signale die Drähte nicht kreuzen können, ist, dass der Rückstrompfad eines schnelleren digitalen Signals versucht, entlang der Masse nahe der Unterseite des Kabels zur Quelle des digitalen Signals zurückzufließen. Wenn das analoge Signal die Drähte kreuzt, erscheint das durch den Rückstrom erzeugte Rauschen im analogen Schaltungsbereich.

28. Wie berücksichtigt man das Impedanzanpassungsproblem beim Entwerfen des schematischen Diagramms des Hochgeschwindigkeits-PCB-Designs?

Impedanz Matching ist eines der Schlüsselelemente bei der Gestaltung der Hochgeschwindigkeits-PCB-Schaltung. Der Impedanzwert hängt vom Routing-Modus ab. Beispielsweise beeinflusst der Abstand zwischen der Oberflächenschicht (Microstrip) oder der inneren Schicht (Stripline/Doppelstreifen), der Referenzschicht (Leistungsschicht oder -schicht), der Kabelbreite und dem Leiterplattenmaterial alle den charakteristischen Impedanzwert des Routings. Das heißt, den Impedanzwert nach der Verdrahtung zu bestimmen. Allgemeine Simulationssoftware wird aufgrund des Linienmodells oder der Beschränkungen des mathematischen Algorithmus verwendet, um einige impedanz diskontinuierliche Verdrahtungssituation zu betrachten, zu diesem Zeitpunkt im schematischen Diagramm können nur einige Abschlüsse, wie Reihenwiderstand, reservieren, um den Effekt der Impedanz diskontinuierliche Verdrahtung zu mildern. Die wirkliche grundlegende Lösung für das Problem oder die Verdrahtung so weit wie möglich ist es, Impedanz diskontinuierliches Auftreten zu vermeiden.

29. Wo kann ich eine genauere IBIS-Modellbasis bereitstellen?

Die Genauigkeit des IBIS-Modells beeinflusst direkt die Simulationsergebnisse. IBIS kann als die elektrischen Kenndaten des äquivalenten Schaltkreises des I/O-Puffers des eigentlichen Chips betrachtet werden, die durch das SPICE-Modell umgewandelt (oder gemessen werden können, aber es gibt weitere Einschränkungen). SPICE-Daten beziehen sich jedoch auf die Chipherstellung, so dass dasselbe Gerät von verschiedenen Chipherstellern bereitgestellt wird. Die SPICE-Daten sind unterschiedlich und die Daten im transformierten IBIS-Modell werden unterschiedlich sein. Das heißt, wenn die Geräte des Herstellers A verwendet werden, können nur sie genaue Modelldaten für ihre Geräte bereitstellen, da niemand besser weiß als sie, durch welchen Prozess ihre Geräte hergestellt werden. Wenn der IBIS des Herstellers nicht korrekt ist, besteht die einzige grundlegende Lösung darin, den Anbieter ständig zu bitten, ihn zu verbessern.

30. Welche Aspekte sollte der Designer beim Design von Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten die Regeln von EMV und EMI berücksichtigen?

Generell muss EMI- oder EMV-Design sowohl strahlende als auch leitungsgeleitete Aspekte berücksichtigen. Ersteres gehört zum höherfrequenten Teil (> 30MHz), letzteres ist der niederfrequente Teil (< 30 MHZ). Man kann sich also nicht einfach auf die hohen Frequenzen konzentrieren und die tiefen Frequenzen ignorieren. Ein gutes EMI/EMV-Design muss zu Beginn des Layouts der Geräteposition, PCB-Laminieranordnung, wichtiger Online-Weg, Geräteauswahl usw. berücksichtigt werden, wenn diese keine bessere Anordnung im Voraus haben, ist die Lösung weniger effektiv, erhöht die Kosten. Zum Beispiel sollte die Position des Taktgenerators nicht so weit wie möglich nahe am externen Stecker sein, das Hochgeschwindigkeitssignal sollte so weit wie möglich zur inneren Schicht gehen und auf die Kontinuität der charakteristischen Impedanzanpassung und der Referenzschicht achten, um die Reflexion zu reduzieren, die Neigung des durch das Gerät angetriebenen Signals sollte so klein wie möglich sein, um die Hochfrequenzkomponente zu reduzieren. Achten Sie außerdem auf den Hochfrequenzsignalstromrückflusspfad, um den Schleifenbereich (d. h. die Schleifenimpedanz) zu minimieren, um die Strahlung zu reduzieren. Der Bereich des hochfrequenten Rauschens kann auch durch Aufteilung der Formation gesteuert werden. Schließlich wird die Chassis-Masse zwischen DER Leiterplatte und dem Chassis entsprechend ausgewählt.

31. Wie wählt man EDA-Werkzeuge?

In der aktuellen PCB-Design-Software ist die thermische Analyse kein starker Punkt, so dass es nicht empfohlen wird, sie zu verwenden. Wie für andere Funktionen, können 1.3.4 PADS oder Kadenz ausgewählt werden, sowohl Leistung als auch Kosten sind gut. PLD-Designanfänger können die integrierte Umgebung von PLD-Chipherstellern nutzen, bei der Konstruktion von mehr als einer Million Türen können Sie ein Einzelpunkt-Werkzeug wählen.

32. Bitte empfehlen Sie eine EDA-Software, die für die schnelle Signalverarbeitung und -übertragung geeignet ist.

Für das allgemeine Schaltungsdesign sind INNOVEDA PADS sehr gut und kompatibel mit Simulationssoftware, die oft 70% der Anwendungen ausmacht. Für High-Speed-Schaltungsdesign, analoge und digitale Hybridschaltungen ist die Verwendung der Cadence-Lösung die beste Software für Leistung und Preis. Natürlich ist die Mentor-Leistung sehr gut, insbesondere das Design-Prozessmanagement sollte das Beste sein. (Datang Telecom technischer Experte Wang Sheng)

33. Die Interpretation der Bedeutungen jeder Schicht der Leiterplatte?

Topoverlay- Der Name einer Oberschichtkomponente, auch Top Silkscreen oder Top Component Legend genannt, wie R1, C5, IC10. Wenn Sie ein 4-Lagen-Board entwerfen und ein freies Pad oder via setzen, definieren Sie es als multiplizieren, dann erscheint sein Pad automatisch auf allen 4-Lagen. Wenn Sie es nur als oberste Ebene definieren, dann erscheint sein Pad nur auf der obersten Ebene.

34. Worauf sollte bei Design, Routing und Satz von Hochfrequenz-Leiterplatten über 2G geachtet werden?

Über 2G Hochfrequenz-Leiterplatte gehört zum RF-Schaltungsdesign, nicht im Rahmen des Hochgeschwindigkeits-digitalen Schaltungsdesigns. Das Layout und das Routing der HF-Schaltung sollten zusammen mit dem Schaltplan berücksichtigt werden, da das Layout und das Routing Verteilungseffekte verursachen. Darüber hinaus werden beim RF-Schaltungsdesign einige passive Geräte realisiert, indem die Definition der speziellen Form-Kupferfolie parametrisiert wird, so dass das EDA-Werkzeug benötigt wird, um parametrische Geräte bereitzustellen, die spezielle Form-Kupferfolie bearbeiten können. Mentor BoardStation verfügt über spezielle HF-Designmodule, um diese Anforderungen zu erfüllen. Darüber hinaus erfordert das allgemeine HF-Design spezielle HF-Schaltungsanalyse-Tools, von denen das bekannteste Agilent Eesoft ist, das eine gute Schnittstelle zu Mentors Tools hat.

35. Für alle digitalen Signal-Leiterplatten verfügt die Platine über eine 80MHz Taktquelle. Welche Art von Schaltungsschutz sollte neben dem Drahtgeflecht (Erdung) verwendet werden, um eine ausreichende Antriebsleistung zu gewährleisten?

Stellen Sie sicher, dass die Taktantriebsfähigkeit nicht durch Schutz erreicht werden sollte, in der Regel mit einem Takttreiber-Chip. Die häufige Sorge über die Taktantriebsfähigkeit ist wegen mehrfacher Taktlasten. Nehmen Sie Takttreiber-Chip an, verwandeln Sie ein Taktsignal in mehrere, nehmen Sie Punkt-zu-Punkt-Verbindung an. Wählen Sie den Treiber-Chip, zusätzlich zu sicherzustellen, dass die grundlegende Übereinstimmung mit der Last, das Signal zusammen mit den Anforderungen (in der Regel Takt zusammen mit dem effektiven Signal), bei der Berechnung des Systemzeitpunkts, um die Uhr in der Treiber-Chip-Verzögerung zu berechnen.