Präzisions-Leiterplattenherstellung, Hochfrequenz-Leiterplatten, mehrschichtige Leiterplatten und Leiterplattenbestückung.
Die zuverlässigste PCB- und PCBA-Servicefabrik.
An Bild Flugzeug istttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttt a Ebene vauf Kupfer Leeser (oder undere caufduczurs) dalss is lokalisiert innen a
Dals Design der Bildebene
Abbildung 4 is die Bild Flugzeug in die PCB, die hbei a häufig Teilweise Induktivesät. In dies Abbildung, die meisten von die RF aktuell von die Signal Spur wird zurück zu die Boden Flugzeug, die is direkt unten die Signal Spur. In dies zurück "Bild" Struktur, die RF zurück aktuell wird Begegnung a Endlich Impedeinz ((Induktivesät)). Dies zurück aktuell produziert a "Speinnung Gradient (slope)" (die Rbeie von ändern von Spannung pro Einheit Pfad Länge), auch bekannt als "Bodenlärm Spannung". Boden Lärm Spannung wird Ursache Teil von die Signal aktuell zu Palss durch diskret Kondensazuren on die Boden Flugzeug.
Der typische Gleichtaktstrom beträgt 1/10n mal den Dwennferenztaktstrom Idm (n ist eine positive Ganzzahl kleiner als 10). Der Gleichtaktstrom ((I1) und Icm) erzeugt jedoch mehr Strahlung als der Differenztaktstrom (und). Dies liegt daran, dalss dals Gleichtakt-Hochfrequenz-Stromfeld additiv ist, während dals Differenzmodus-Stromfeld subtraktiv ist.
Um die "Erdrauschspannung" zu reduzieren, muss der gemeinsame Induktivitätswert zwischen der Leiterbahn und der nächsten Bildebene erhöht werden. Dies kann einen verbesserten Pfad für den Rückstrom bereseinetellen, um den Bildstrom zurück zur aktuellen Quelle zu mappen. Die Berechnungsfürmel für die Erdrauschspannung Vgnd lautet wie folgt:
Vgnd-Lg dI2/dt-Mgs dI1/dt
Abbildung 4 und die symbolische Bedeutung der obigen Fürmel sind wie folgt:
Ls Teil der Induktivität der Signalspur selbst.
Msg bezeichnet die gemeinsame Teilinduktivität zwischen der Signalspur und der Masseebene.
Lg. Teil der Induktivität der Erdungsebene selbst.
Mgs bezeichnet die gemeinsame Teilinduktivität zwischen der Masseebene und der Signalspur.
Cstray ist die Streumkapazität der Erdungsebene.
Vgnd die Rauschspannung der Masseebene.
Um das Wenn in Abbildung 4 zu reduzieren, muss die Erdrauschspannung reduziert werden. Der am am bestenene Weg ist, den Abstund zwischen der Signalspur und der Erdungsebene zu verringern. In den meisten Fällen gibt es eine Grenze für die Reduzierung des Bodenrauschens, da der Abstund zwischen der Signalebene und der Bildebene nicht kleiner als ein bestimmter Wert sein kann; Wenn es niedriger als dieser Wert ist, werden die feste Impedanz und Funktion der Leiterplbeite nicht garantiert. Darüber hinaus kann es auch einen zusätzlichen Weg für den Hochfrequenzstrom bereseinetellen, wodurch die Erdrauschspannung reduziert wird. Dieser zusätzliche Rückweg umfasst mehrere Massedrähte.
Abbildung 4: Die Boden Flugzeug in die PCB
Eine stabile Ebene erzeugt Gleichtaktstrahlung. Da die gemeinsame Teilinduktivität die Erzeugung von strahlendem Hochfrequenzstrom verringern kann, beeinflusst die gemeinsame Teilinduktivität auch den DifferenzModusnstrom und den Gleichtaktstrom. Die Verwendung der Bildebene kann diese Ströme stark reduzieren. Dieoderetisch sollte der DifferenzModusnstrom gleich Null sein, aber tatsächlich kann er nicht 100% eliminiert werden und der verbleibende DifferenzModusnstrom wird in einen Gleichtaktstrom umgewundelt. Dieser Gleichtaktstrom ist die Hauptquelle für elektromagnetische Störungen. Weil der verbleibende HF-Strom auf dem Rückweg dem Hauptstrom (I1) im Signalweg hinzugefügt wird, was zu ernsthaften Signalstörungen führt. Um den Gleichtaktstrom zu reduzieren, müssen wir den Induktivitätswert des gemeinsamen Teils zwischen der Spurenebene und der Bildebene auf das Maximum erhöhen, um den magnetischen Fluss zu erfassen und dadurch unnötige Hochfrequenzenergie zu eliminieren. Differenzmodus Spannung und Strom produzieren Gleichtaktstrom. Neben der Erhöhung des gemeinsamen Induktivitätswertes muss das Verfahren zur Verringerung des DifferenzModusnstroms auch den Abstund zwischen der Leiterbahnebene und der Bildebene minimieren.
Wenn auf der Leiterplatte eine HF-Rücklaufebene oder -pfad voderhunden ist, kann die beste Leistung erzielt werden, wenn der Rücklaufpfad mit einer Referenzquelle verbunden ist. Bei TTL und CMOS werden die Strom- und Massepunkte im Chip mit der Referenzquelle, dem Netzteil und der Masseebene verbunden. Erst wenn der HF-Rückweg mit den Strom- und Massepunkten im Chip verbunden ist, wird eine reale Bildebene existierenierenieren. Nodermalerweise gibt es eine Masseschaltung im Chip, und diese Schaltung ist mit der Masseebene der Leiterplatte verbunden, so dass eine gute Bildebene produziert wird. Wird diese Bildebene entfernt, entsteht zwischen der Spur und der Grundebene eine "imaginäre" Bildebene. Da der Abstund zwischen den Leiterbahnen klein ist, wird die abgestrahlte Energie reduziert, so dass das HF-Bild versetzt wird. Die ideale Bildebene sollte unendlich sein, und es gibt keine Spalten, Spalten oder Schnitte.
Erdung und Signalrückgabe
Da die Schleife das wichtigste Medium für die Ausbreitung von Hochfrequenzenergie ist, ist die Erdungs- oder Signalrücklaufschleifenregelung (Rücklaufschleifenregelung) eine der wichtigsten Designüberlegungen zur Unterdrückung elektromagnetischer Störungen in der Leiterplatte. Hochgeschwindigkeits-Logikkompeinenten und Oszillazuren sollten so nah wie möglich am Erdungskreislauf sein, um eine Schleife zu vermeiden; Es gibt Wirbelströme in dieser Schleife, und das Chatsis oder Chatsis ist zu diesem Zeitpunkt geerdet. Wirbelströme werden durch wechselnde Magnetfelder induziert und sind in der Regel parasitär. Abbildung 5 zeigt die Schleife, die durch den Adapterkartensteckplatz des PCs und die Einpunkt-Erdung gebildet wird. In dieser Abbildung befindenet sich eine zusätzliche Signalrücklaufschleife. Jede Schleife erzeugt ein underes elektromagnetisches Feld und Frequenzspektrum. Der Hochfrequenzstrom erzeugt ein elektromagnetisches Strahlungsfeld mit einer bestimmten Frequenz, und die Größe seiner abgestrahlten Energie hängt von der Fläche der Schleife ab. Zu diesem Zeitpunkt muss eine Eindämmung verwendet werden, um zu verhindern, dass Hochfrequenzstrom an undere Stromkreise gekoppelt wird; oder Strahlung in die äußere Umgebung, die elektromagnetische Störungen verursacht. Es ist jedoch am besten, HF-Schleifenstrom, der von der internen Schaltung erzeugt wird, so weit wie möglich zu vermeiden.
Abbildung 5: Masseschleife in der Leiterplatte
Wenn der Rückweg des Hochfrequenzstroms nicht existiert, kann zu diesem Zeitpunkt die mit der Basis verbundene Masseleitung oder die 0V-Referenzquelle verwendet werden, um die Bewegung zu unterstützen.
Schlechter Hochfrequenzstrom entfernen. Dies wird auch "Loop Area Kontrolle" genannt.
Steuerung des Schleifenbereichs
Eine Schleife, die durch ein Magnetfeld induziert wird, deren elektromagnetisches Feld durch eine Spannungsquelle dargestellt werden kann. Die Größe dieser Spannungsquelle ist propodertional zur Gesamtfläche der Schleife. Um die Kopplungswirkung des Magnetfeldes zu verringern, muss daher die Fläche der Schleife reduziert werden. Das elektrische Feld "Pickup" EmpfangsSystem verlässt sich auch auf den Schleifenbereich, um eine Empfangsantenne zu bilden.
Bei einem elektrischen Feld wird zwischen der Stromversodergung und der Erdungsebene eine Stromquelle erzeugt. Das elektrische Feld wird nicht von Zeile zu Zeile gekoppelt, sondern von Spur zu Erde gekoppelt, was Gleichtaktströme einschließt. Für das Magnetfeld wird jedoch, da das elektrische Feld mit ihm erzeugt wird, das elektromagnetische Feld von der Leitung zur Leitung und auch von der Spur zur Erdungsleitung gekoppelt.
Die meisten Leute igneinrieren die Notwendigkeit, einen Schleifenbereich zwischen der Stromversodergung und dem 0V-Referenzpunkt in der Leiterplatte festzulegen. Die große Schleifenfläche, die in Abbildung 6 gezeigt wird, ist am einfachsten zu entwerfen, aber es ist auch am einfachsten, durch "elektrostatische Entladung (ESD)" oder undere Felder zu einer Antenne zu induzieren. Mehrschichtige gestapelte Leiterplatte kann den Schaden von ESD reduzieren und die Erzeugung von Magnetfeldern reduzieren und verhindern, dass sie in freien Raum ausstrahlt. In Abbildung 7 gibt es einen kleinen Schleifenbereich zwischen der Masseebene und der Leistungsebene.
Die Verwendung von Energie- und Erdungsebenen kann die Induktivität des StromverteilungsSystems reduzieren. Wenn die charakteristische Impedanz des StromverteilungsSystems reduziert wird, kann der Spannungsabfalleeeee der Leiterplatte reduziert werden. Wenn der Spannungsabfall kleiner wird, kann das Phänomen des "Boden Bounce" vermieden werden. Wenn der Logikgarteschalter schnell geschaltet wird, wird die svonodertige Stromänderung durch die IC-Pins auf die Leistungsebene oder Masseebene des ModierBretts übertragen, wodurch Schwankungen in der Eingangsreferenzspannung verursacht werden und dann Hochfrequenzrauschen (HF-Rauschen) und elektromagnetische Störungen erzeugt werden. Das Phänomen wird "Boden Bounce" genannt. Darüber hinaus erhöht sich bei Verringerung der charakteristischen Impedanz der Kapazitätswert zwischen der Leistungsebene und der Masseebene. Dieser Kapazitätswert verursacht jeden induzierten Spannungsabfall. Dies ist der Effekt von "Entkopplung".
Abbildung 6: Der grüne Bereich ist ein großer Schleifenbereich
Wenn die Signalleitung zwischen den Kompeinenten pendelt, entsteht eine große Schleifenfläche. Aber wir vergessen vont den Einfluss von Signalleitungen auf EWI. Obwohl die Signalintegrität (Zeitbereich) immer noch hoch ist, existiert EWI (Frequenzbereich), da der Signalschleifenbereich mehr Probleme verursacht als Stromverteilungssysteme. Dies gilt insbesondere aus Sicht der ESD; Dies liegt daran, dass ESD direkt in die EingangsStifte der Schleife und Komponenten gelangt. Um den Schaden, den ESD verursachen kann, zu reduzieren, ist die Verringerung des Schleifenbereichs der einfachste Weg. Das dezentrale Netz der Leistungs- und Erdungsebene bietet einen niederohmigen Pfad, der ESD-Energie zur 0V-Rücklaufreferenzebene übertragen kann. Schließlich sind Schaltungen Schaltungen, und wenn sie elektromagnetische Wellen aussenden können, sollten sie elektromagnetische Wellen empfangen können.
Neben der Verringerung der Erdrauschspannung kann die Bildebene auch verhindern, dass die HF-Masseschleife größer wird, da der HF-Strom eng mit ihren Stromquellenspuren gekoppelt ist, so dass er keinen underen Rückweg finden muss. Wenn die Schleifensteuerung maximiert wird, wird der magnetische Fluss stark eliminiert. Dies ist eines der wichtigsten Konzepte zur Unterdrückung von Hochfrequenzstrom in Leiterplatten. In der Nähe jeder Signalebene kann die koderrekte Konfiguration der Bildebene den GleichtaktRadivonrequenzstrom beseitigen. Die Bildebene, die eine große Menge an Hochfrequenzstrom überträgt, muss geerdet oder mit einem 0V-Bezugspunkt verbunden sein. Um überschüssige HF-Spannung und Wirbelströme zu entfernen, können alle Erdungs- und Basisebenen über einen niederohmigen Erdungskreis mit dem Erdungspunkt der Basis verbunden werden.
Abbildung 7: LeiterplattenLayout mit einer kleinen Schleifenfläche
Erdungsdrahtabstund
Um die SchleifenErzeugung in der Leiterplatte zu reduzieren, besteht der einfachste Weg darin, viele Erdungskabel zu entwerfen, und alle von ihnen sind mit dem Erdungspunkt der Basis verbunden. Da die RundRate des AusgangsSignals des Bauteils beschleunigt wurde, ist die Mehrpunkt-Erdung zu einer nichtwendigen Spezifikation geworden, insbesondere wenn es ein Design gibt, das E/A-Verbindungen verwendet. Wenn die Leiterplatte Mehrpunkt-Erdung verwendet und sie alle mit einer Metallstruktur verbunden sind, müssen wir zu diesem Zeitpunkt den Abstund zwischen allen Erdungsdrähten kennen.
Der Abstund zwischen den Erdungskabeln darf Î"/20 der höchsten Frequenz nicht überschreiten, die nicht nur die Hauptfrequenz, sondern auch die Oberschwingungsfrequenzen umfasst. Wenn die KantenRate des AusgangsSignals einer Komponente relativ langsam ist, kann die Anzahl der mit der Basis verbundenen Erdungspunkte verringert oder der Abstund von der ErdungsPosition erhöht werden. Beispielsweise beträgt die Î"/20 eines 64MHz Oszillazurs 23,4 cm. Wenn der Liniesind Abstund zwischen den beiden Massedrähten größer als 23,4 cm ist, besteht die Möglichkeit, dass es eine Hochfrequenzschleife gibt, die die Quelle der Hochfrequenzenergieausbreitung sein kann.
Die Layout von die Komponenten in die PCB muss be richtig. Putzen die Boden Drähte von unterschiedlich funktional Blöcke schließenly angrenzend zu jede odier kann verkürzen die Länge von die Signal Spur, Reduzieren Reflexion, und machen it einfacher zu Draht, während Haupttaining die Integrität von die Signal. Die Verwendung von Durchkontaktierungen sollte be vermeidened as viel as möglich, weil jede über wird Zunahme die Induktivität von die Spur von ungefähr 1 zu 3 nH.
Um die Kopplung verschiedener Bundbreitenbereiche zu verhindern, müssen außerdem verschiedene Funktionsblöcke ordnungsgemäß Teilitioniert werden. Die Methoden umfassen: Verwendung getrenntr Leiterplatten, Isolierung, verschiedene Verdrahtung... usw. Die richtige Aufteilung kann die Schaltungsleistung verbessern, das Wickeln einfacher machen, die Länge der Leiterbahn verkürzen und den Bereich der Schleife verringern und die Signalqualität verbessern. Vor der Verdrahtung müssen Ingenieure Flugzeugn, welche Komponenten zu welchem FunktionsBlock gehören, und diese Infürmationen erhalten Sie bei Komponentenlieferanten.
