Leiterplattentechnisch - Forschung und Austausch von Hochfrequenz-PCB Anti-Interferenz-Schutz

Bei der Konstruktion von Leiterplatten, da die Frequenz schnell ansteigt, wird es viele Interferenzen geben, die sich vom Design von Niederfrequenz-Leiterplatten unterscheiden. Darüber hinaus ist mit zunehmender Frequenz der Widerspruch zwischen der Miniaturisierung und den niedrigen Kosten von Leiterplatten immer prominenter geworden. Diese Störungen werden immer komplexer. In der aktuellen Forschung kamen wir zu dem Schluss, dass es vier Hauptinterferenzen gibt, darunter Stromversorgungsgeräusche, Übertragungsleitungsinterferenzen, Kopplung und elektromagnetische Interferenzen (EMI). Durch die Analyse verschiedener Interferenzprobleme von Hochfrequenz-Leiterplatten, kombiniert mit der Praxis in der Arbeit, wird eine effektive Lösung vorgeschlagen.

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. Das Netzteil hat eine bestimmte Impedanz, und die Impedanz ist auf das gesamte Netzteil verteilt, so dass Rauschen auch auf das Netzteil überlagert wird. 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 im PCB-Design zu beseitigen

1. Achten Sie auf die Durchgangslöcher auf der Platte: Durch die Durchgangslöcher muss die Leistungsschicht Öffnungen ätzen, um Platz für die Durchgangslöcher zu lassen. Wenn die Öffnung der Leistungsschicht zu groß ist, wirkt sich dies unweigerlich auf die Signalschleife aus, das Signal wird gezwungen, zu umgehen, der Schleifenbereich nimmt zu und das Rauschen nimmt zu. 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 an der Kreuzung platzieren, um den Schleifenbereich zu reduzieren.

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.

Drei, kupplung

1. Gemeinsame Impedanzkupplung: Es ist ein gemeinsamer Kopplungskanal, das heißt, die Störquelle und das gestörte Gerät teilen sich oft bestimmte Leiter (wie Schleifenleistung, Bus, gemeinsame Masse usw.).

2. Die Feldgleichtaktkopplung bewirkt, dass die Strahlungsquelle Gleichtaktspannung auf der Schleife verursacht, die durch den gestörten Schaltkreis und die gemeinsame Bezugsebene gebildet wird. Wenn das Magnetfeld dominant ist, ist der Wert der Gleichtaktspannung, die in der Reihen-Masseschleife erzeugt wird, Vcm=-(â Ä ³B/â Ä ³t)*Fläche (â Ä ³B=Änderung der magnetischen Induktionsintensität). Wenn es sich um ein elektromagnetisches Feld handelt, ist es bekannt Wenn sein elektrischer Feldwert, seine induzierte Spannung: Vcm=(L*h*F*E)/48, die Formel gilt für L(m)=150MHz unterhalb, über diese Grenze hinaus, kann die Berechnung der maximal induzierten Spannung vereinfacht werden wie: Vcm= 2*h*E.

3. Differenzialmodus Feldkupplung: bezieht sich auf die direkte Strahlung, die durch das Drahtpaar oder die Leitung auf der Leiterplatte und ihrer Schleife induziert und empfangen wird. Wenn es so nah wie möglich an den beiden Drähten ist. Diese Kupplung wird stark reduziert, so dass zwei Drähte zusammen gedreht werden können, um Interferenzen zu reduzieren.

4. Interline-Kopplung (Übersprechen) kann jede Leitung einer unerwünschten Kopplung zwischen parallelen Schaltungen gleich machen, die die Leistung des Systems ernsthaft schädigt. Seine Typen können in kapazitives Übersprechen und induktives Übersprechen unterteilt werden. Ersteres liegt daran, dass die parasitäre Kapazität zwischen den Leitungen das Rauschen auf der Rauschquelle verursacht, die mit der Rauschempfangsleitung durch Stromeinspritzung gekoppelt ist; Letzteres kann als Kopplung des Signals zwischen der Primär- und Sekundärstufe eines unerwünschten parasitären Transformators vorgestellt werden. Die Größe des induktiven Übersprechens hängt von der Nähe der beiden Schleifen und der Größe der Schleifenfläche sowie von der Impedanz der betroffenen Last ab.

5. Kopplung von Stromleitungen: bezieht sich darauf, dass, nachdem die AC- oder DC-Stromleitungen elektromagnetischen Störungen ausgesetzt sind, die Stromleitungen diese Störungen an andere Geräte übertragen.

Vier, elektromagnetische Störungen

Wenn die Geschwindigkeit zunimmt, wird EMI immer ernster und manifestiert sich in vielen Aspekten (wie elektromagnetische Störungen an der Verbindung). Hochgeschwindigkeitsgeräte reagieren besonders empfindlich darauf. Infolgedessen empfangen sie High-Speed-Falschsignale, während Low-Speed-Geräte 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. Abschirmung. Aufgrund von Platzproblemen und vielen Artikeln, die Blocking diskutieren, werde ich sie nicht im Detail vorstellen.

4. Versuchen Sie, die Geschwindigkeit von Hochfrequenzgeräten zu reduzieren.

5. Die Erhöhung der Dielektrizitätskonstante der Leiterplatte kann verhindern, dass hochfrequente Teile wie die Übertragungsleitung in der Nähe der Leiterplatte nach außen ausstrahlen; Das Erhöhen der Dicke der Leiterplatte und das Minimieren der Dicke der Microstrip-Linie kann verhindern, dass der elektromagnetische Draht überläuft, und es kann auch Strahlung verhindern.

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.