Leiterplattentechnisch - Probleme bei Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten

Zur Zeit, Hochfrequenz und Hochgeschwindigkeits-PCB Design ist zum Mainstream geworden, und jeder PCB Layout Ingenieur sollte kompetent sein. Nächster, Banermei wird mit Ihnen einige der Design-Erfahrung von Hardware-Experten in Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeits-PCB Schaltungen, und ich hoffe, es wird für alle hilfreich sein.

1. Wie kann man Hochfrequenzstörungen vermeiden?

Die Grundidee der Vermeidung von Hochfrequenzstörungen besteht darin, die elektromagnetischen Feldstörungen von Hochfrequenzsignalen zu minimieren, das sogenannte Übersprechen (Übersprechen). Sie können den Abstand zwischen dem Hochgeschwindigkeitssignal und dem Analogsignal vergrößern oder Masseschutz-/Shunt-Spuren neben dem Analogsignal hinzufügen. Achten Sie auch auf die Störstörungen von der digitalen Masse zur analogen Masse.

2. Wie kann man Impedanzanpassung beim Entwerfen von Hochgeschwindigkeits-PCB-Design-Schaltplänen berücksichtigen?

Beim Entwurf von Hochgeschwindigkeits-Leiterplattenschaltungen ist die Impedanzanpassung eines der Designelemente. Der Impedanzwert hat eine absolute Beziehung zum Verdrahtungsverfahren, wie Gehen auf der Oberflächenschicht (Microstrip) oder Innenschicht (Stripline/Doppelstreifen), Abstand von der Referenzschicht (Leistungsschicht oder Masseschicht), Verdrahtungsbreite, Leiterplattenmaterial usw. Beide beeinflussen den charakteristischen Impedanzwert der Spur. Das heißt, der Impedanzwert kann erst nach Verdrahtung bestimmt werden. Generell kann Simulationssoftware einige Verdrahtungsbedingungen mit diskontinuierlicher Impedanz aufgrund der Begrenzung des Schaltungsmodells oder des verwendeten mathematischen Algorithmus nicht berücksichtigen. Zu diesem Zeitpunkt können nur einige Terminatoren (Termination), wie Reihenwiderstand, auf dem Schaltplan reserviert werden. Verringern Sie den Effekt der Unterbrechung der Spurimpedanz. Die wirkliche Lösung des Problems besteht darin, Impedanzunterbrechungen bei der Verdrahtung zu vermeiden.

3. In high-speed PCB-Design, which aspects should the Designer consider EMC and EMI rules?

Generell muss das EMI/EMV-Design sowohl abgestrahlte als auch leitungsgeleitete Aspekte gleichzeitig berücksichtigen. Ersteres gehört zum höherfrequenten Teil (<30MHz) und letzteres ist der niederfrequente Teil (<30MHz). Man kann also nicht einfach auf die Hochfrequenz achten und den Tieffrequenzteil ignorieren. Ein gutes EMI/EMV-Design muss den Standort des Geräts, die Leiterplattenstackanordnung, wichtige Verbindungsmethode, Geräteauswahl usw. zu Beginn des Layouts berücksichtigen. Sollte es vorher keine bessere Absprache geben, wird diese im Nachhinein geklärt. Es wird das doppelte Ergebnis mit halbem Aufwand erzielen und die Kosten erhöhen. Beispielsweise sollte der Standort des Taktgenerators nicht so nah wie möglich am externen Stecker liegen. Hochgeschwindigkeitssignale sollten so weit wie möglich in die innere Schicht gehen. Achten Sie auf die charakteristische Impedanzanpassung und die Kontinuität der Referenzschicht, um Reflexionen zu reduzieren. Die Schwenkrate des vom Gerät gedrückten Signals sollte so klein wie möglich sein, um die Höhe zu reduzieren. Achten Sie bei der Auswahl eines Entkopplungs-/Bypass-Kondensators darauf, ob sein Frequenzgang die Anforderungen zur Geräuschreduzierung auf der Leistungsebene erfüllt. Achten Sie außerdem auf den Rückweg des Hochfrequenzsignalstroms, um den Schleifenbereich so klein wie möglich zu machen (d. h. Schleifenimpedanz so klein wie möglich), um Strahlung zu reduzieren. Der Boden kann auch geteilt werden, um den Bereich des Hochfrequenzrauschens zu steuern. Wählen Sie schließlich richtig die Gehäusemasse zwischen der Leiterplatte und dem Gehäuse.

4. Wie wählt man Leiterplatte?

Die Wahl der Leiterplatte muss ein Gleichgewicht zwischen der Erfüllung der Designanforderungen und der Massenproduktion und den Kosten finden. Die Konstruktionsanforderungen umfassen sowohl elektrische als auch mechanische Teile. Normalerweise ist dieses Materialproblem wichtiger, wenn sehr schnelle Leiterplatten entworfen werden (Frequenz größer als GHz). Zum Beispiel hat das übliche FR-4 Material, der dielektrische Verlust bei einer Frequenz von mehreren GHz einen großen Einfluss auf die Signaldämpfung und ist möglicherweise nicht geeignet. Was Strom betrifft, achten Sie darauf, ob die dielektrische Konstante und der dielektrische Verlust für die entworfene Frequenz geeignet sind.

5. Wie kann man EMV-Anforderungen so weit wie möglich erfüllen, ohne zu viel Kostendruck zu verursachen?

Die gestiegenen Kosten für Leiterplatte Aufgrund von EMV ist in der Regel auf die Zunahme der Anzahl der Bodenschichten zurückzuführen, um den Abschirmeffekt zu verbessern und die Zugabe von Ferritperlen, Drossel und andere Hochfrequenz-Oberwellen-Unterdrückungseinrichtungen. Darüber hinaus, Es ist in der Regel notwendig, die Abschirmstruktur an anderen Institutionen anzupassen, damit das gesamte System die EMV-Anforderungen erfüllt.