Leiterplattentechnisch - High-Speed PCB Signal Line Design

Die Grundprinzipien der Verdrahtung von Hochgeschwindigkeits-PCB-Signalleitungen

(1) Angemessene Auswahl der Anzahl der Schichten: Hochfrequenzschaltungen neigen dazu, eine hohe Integration und eine hohe Verdrahtungsdichte zu haben, so dass Mehrschichtplatinen für die Verdrahtung verwendet werden müssen, die auch ein wirksames Mittel zur Verringerung von Störungen ist. Eine vernünftige Auswahl der Anzahl der Schichten kann die Leiterplattengröße erheblich reduzieren, die Zwischenschicht vollständig nutzen, um den Schirm einzurichten, die nächste Erdung besser zu realisieren, die parasitäre Induktivität effektiv zu reduzieren, den Signalübertragungsabstand effektiv zu verkürzen und den Übergang zwischen Signalen Interferenz etc. erheblich reduzieren. Alle diese Signaltöne sind förderlich für den zuverlässigen Betrieb von Hochfrequenzschaltungen. Einige Daten zeigen, dass das Rauschen einer 4-Lagen-Platte aus demselben Material 20dB niedriger ist als das einer doppelseitigen Platte, aber je höher die Anzahl der Schichten, desto komplizierter der Herstellungsprozess und desto höher die Kosten.

(2) Reduzieren Sie das Biegen der Leitungen zwischen den Stiften von Hochgeschwindigkeitsschaltungskomponenten: Die Leitungen der Hochfrequenzschaltungsverdrahtung sind am besten, vollständig gerade zu sein. Wenn Sie biegen müssen, können Sie eine 45° Falzlinie oder eine Kreisbogenlinie verwenden, die die externe Emission und gegenseitige Kopplung von Hochfrequenzsignalen reduzieren kann.

(3) Verkürzen Sie die Leitungen zwischen den Stiften von Hochfrequenzschaltkomponenten: Der effektivste Weg, die kürzeste Verkabelung zu treffen, ist, einen Verkabelungstermin für wichtige Hochgeschwindigkeitsnetze vor der automatischen Verkabelung zu vereinbaren.

(4) Verringern Sie die Überlappung zwischen den Leitungsschichten zwischen den Stiften von Hochfrequenzschaltkomponenten: Die sogenannte Verringerung der Überlappung zwischen den Leitungsschichten bezieht sich auf die Verringerung der Durchkontaktierungen, die bei der Verbindung der Komponenten verwendet werden. Ein Durchgang kann 0,5pF verteilte Kapazität bewirken, und die Verringerung der Anzahl der Durchgänge kann die Geschwindigkeit erheblich erhöhen.

(5) Achten Sie auf die Querstörung, die eingeführt wird, wenn die Signalleitungen parallel in engen Entfernungen verdrahtet werden: Wenn die Parallelverteilung nicht vermieden werden kann, kann ein großer Bereich des Massedrahts auf der gegenüberliegenden Seite der Flachzahnstripping-Signalleitung angeordnet werden, um die Störung stark zu reduzieren. Parallele Verdrahtung in derselben Schicht ist fast unvermeidbar, aber die Verdrahtungsrichtungen zweier benachbarter Schichten müssen senkrecht zueinander sein. Bei der Hochfrequenzschaltkreisverdrahtung ist es am besten, horizontale und vertikale Verdrahtung in benachbarten Schichten durchzuführen. Wenn parallele Verdrahtung in derselben Schicht nicht vermieden werden kann, kann ein großflächiger Massedraht auf der Rückseite der Leiterplatte verlegt werden, um Störungen zu reduzieren. Dies ist für die häufig verwendete doppelseitige Platte. Bei Verwendung einer mehrschichtigen Platine kann die Powerschicht in der Mitte verwendet werden, um diese Funktion zu erreichen. Die kupferplattierte Leiterplatte kann nicht nur die Hochfrequenz-Anti-Interferenz-Fähigkeit verbessern, sondern hat auch große Vorteile für die Wärmeableitung und erhöht die Stärke der Leiterplatte. Darüber hinaus können verzinnte Gitter auf den Leiterplatten-Befestigungsöffnungen auf dem Metallchassis nicht nur die Befestigungsstärke verbessern und einen guten Kontakt gewährleisten, sondern auch das Metallchassis kann verwendet werden, um eine geeignete gemeinsame Linie zu bilden.

(6) Massedraht-Umfassungsmaßnahmen für besonders wichtige Signalleitungen oder lokale Beschallungselemente umsetzen. Die partielle Paketverarbeitung von Uhren und anderen Einheiten ist sehr vorteilhaft für die Erstellung von Hochgeschwindigkeitssystemen.

(7) Verschiedene Signalverkabelungen können weder Schleifen bilden noch Stromschleifen bilden.

(8) In der Nähe jedes integrierten Schaltungsblocks sollte ein Hochfrequenz-Entkopplungskondensator installiert werden.

Konstruktion des Erddrahtes

In elektronischen Geräten ist eine wichtige Methode zur Steuerung von Störungen die Erdung. Wenn Sie die Abschirmung der Flügel und des Mundes richtig kombinieren können, können Sie die meisten Störprobleme lösen. In elektronischen Geräten umfasst die Bodenstruktur grob Systemmasse, Fahrgestellmasse (Schildmasse), digitale Masse (logische Masse) und analoge Masse. Achten Sie auf die folgenden 4-Punkte in der Erdungskabelkonstruktion.

1) Wählen Sie die Einpunkt-Erdung und die Mehrpunkt-Erdung richtig aus. In falschen Whisker-Schaltungen ist die Betriebsfrequenz des Signals normalerweise kleiner als 1MHz, und die Induktivität zwischen Verdrahtung und Komponenten hat weniger Auswirkungen, während der Ringbaum, der durch den Erdungskreislauf gebildet wird, einen größeren Einfluss hat. Ein Punkt-Erdungsmethode sollte verwendet werden. Wenn die Signalbetriebsfrequenz größer als 10MHz ist, wird die Erdungsdraht-Impedanz sehr groß. Zu diesem Zeitpunkt sollte die Erdungsdraht-Impedanz so weit wie möglich reduziert werden, und die nächste Mehrpunkt-Erdungsmethode sollte angenommen werden. Wenn die Arbeitsfrequenz 1~10MHz ist, wenn die Ein-Punkt-Erdung angenommen wird, sollte die Erdungsdrahtlänge 1/20 der Wellenlänge nicht überschreiten, andernfalls sollte Mehrpunkt-Erdung angenommen werden.

2) Teilen Sie die digitale Schaltung von der analogen Schaltung. Wenn sich sowohl Hochgeschwindigkeits-Logikschaltungen als auch Linearschaltungen auf der Leiterplatte befinden, sollten sie so weit wie möglich voneinander getrennt werden. Die Erdungskabel der beiden sollten nicht gemischt werden, und sie sollten mit den Erdungskabeln der Stromversorgung verbunden werden. Versuchen Sie, die Erdungsfläche der Linearschaltung so weit wie möglich zu erhöhen.

3) Den Erdungsdraht so weit wie möglich verdicken. Wenn der Erdungsdraht sehr dünn ist, ändert sich die Erdungsstrom mit der Änderung des Stroms, was dazu führt, dass der Timing-Signalpegel der elektronischen Ausrüstung instabil ist und die Anti-Rausch-Leistung sich verschlechtert. Daher sollte der Mausoleum-Erdungsdraht so weit wie möglich verdickt werden, damit er das 3-fache des zulässigen Stroms der Leiterplatte passieren kann. Wenn möglich, sollte die Breite des Erdungsdrahts größer als 3mm sein.

4) Wenn der Massedraht zu einer geschlossenen Schleife geformt wird, sollte der Massedraht beim Entwerfen eines PCB-Massedrahtsystems, das nur aus digitalen Schaltungen besteht, als geschlossene Schleife entworfen werden, was die Rauschfestigkeit erheblich verbessern kann. Der Grund ist, dass es viele integrierte Schaltungskomponenten im PCB-Design gibt, insbesondere wenn es Komponenten gibt, die mehr Strom verbrauchen, aufgrund der Begrenzung der Dicke des Massedrahtes wird ein großer Potentialunterschied auf dem Massedraht erzeugt, was zu einem Rückgang der Rauschfestigkeit führt. Wenn der Erdungsdraht zu einer Schleife geformt wird, wird der Potenzialunterschied reduziert, wodurch die Rauschfestigkeit elektronischer Geräte verbessert wird.