Diseño electrónico - Habilidades de cableado de circuitos de alta frecuencia

(1) habilidades de cableado de circuitos de alta frecuencia

Los circuitos de alta frecuencia a menudo tienen una alta integración y una alta densidad de líneas de tela. El uso de paneles multicapa no solo es necesario para el cableado, sino que también es un medio eficaz para reducir la interferencia.

Cuanto más pequeño sea el cable doblado entre los pines de los dispositivos de circuito de alta frecuencia, mejor. Es mejor utilizar una línea recta completa para el cableado del Circuito de alta frecuencia, que necesita girar. Puede girar a través de una línea punteada de 45 ° o un arco circular. este requisito solo se utiliza para mejorar la resistencia fija de la lámina de cobre en circuitos de baja frecuencia, lo que se puede cumplir en circuitos de alta frecuencia. Un requisito puede reducir la emisión externa y el acoplamiento mutuo de señales de alta frecuencia.

Cuanto más corto sea el cable del pin del dispositivo del Circuito de alta frecuencia, mejor.

Cuanto menos capas de alambre se alternan entre los pines de los dispositivos de circuito de alta frecuencia, mejor. Es decir, cuanto menos agujeros (via) se utilicen durante la conexión del componente, mejor. Después de la medición, un agujero puede traer un capacitor distribuido de aproximadamente 0,5pf, y reducir el número de agujeros puede aumentar significativamente la velocidad.

Para el cableado de circuitos de alta frecuencia, preste atención a la conversación cruzada introducida por el cable de señal en el cableado paralelo cercano. Si no se puede evitar la distribución paralela, se puede organizar una gran área en el lado opuesto de la línea de señal paralela para reducir considerablemente la interferencia. Es casi inevitable operar horizontalmente en la misma capa, pero las direcciones de las dos capas adyacentes deben ser perpendiculares entre sí.

Se instalará al menos un capacitor de desacoplamiento de alta frecuencia cerca de cada bloque de circuito integrado (ic), y el capacitor de desacoplamiento debe estar lo más cerca posible del VCC del dispositivo.

Cuando el cable de tierra analógico (agnd), el cable de tierra digital (dgnd), etc. están conectados al cable de tierra público, se debe utilizar un estrangulamiento de alta frecuencia. En el montaje real de estrangulamientos de alta frecuencia, a menudo se utilizan bolas magnéticas de ferritas de alta frecuencia con cables en el centro. Puede usarse como inductor en el esquema y define el encapsulamiento y cableado de componentes por separado para él en el repositorio de componentes de pcb. Mueva manualmente a una posición adecuada cerca del cable de tierra público.

(2) método de diseño de compatibilidad electromagnética en PCB

La selección del sustrato de PCB y la configuración del número de capas de pcb, la selección de componentes electrónicos y las características electromagnéticas de los componentes electrónicos, el diseño de los componentes, la longitud y el ancho de la interconexión entre los componentes limitan la compatibilidad electromagnética de los pcb. Los chips de circuitos integrados (ic) en los PCB son la principal fuente de energía de la interferencia electromagnética (emi).

1. reglas de cableado en el diseño de compatibilidad electromagnética (emc) de PCB para circuitos digitales de alta frecuencia

El cable de señal digital de alta frecuencia debe ser más corto, generalmente inferior a 2 pulgadas (5 centímetros), y cuanto más corto sea, mejor.

Es mejor que la línea de señal principal se concentre en el Centro de la placa de circuito impreso.

El circuito de generación del reloj debe estar cerca del Centro de la placa de circuito impreso, y el abanico del reloj debe estar conectado en cadena de crisantemo o en paralelo.

El cable de alimentación debe mantenerse lo más alejado posible del cable de señal digital de alta frecuencia o separarse del cable de tierra. La distribución de la fuente de alimentación debe ser de baja inducción (diseño multicanal). La capa de alimentación en el PCB multicapa es adyacente a la formación de puesta a tierra, lo que equivale a un capacitor y desempeña un papel de filtrado. Los cables de alimentación y los cables de tierra en la misma capa deben estar lo más cerca posible. La lámina de cobre alrededor de la capa de alimentación debe reducirse 20 veces la distancia entre las dos capas planas para garantizar que el sistema tenga un mejor rendimiento emc. El horizonte no debe dividirse. Si el cable de señal de alta velocidad debe separarse en el plano de la fuente de alimentación, se deben colocar varios condensadores de puente de baja resistencia cerca del cable de señal.

Los cables utilizados en los terminales de entrada y salida deben evitar ser adyacentes y paralelos en la medida de lo posible. Es mejor agregar un cable de tierra entre los cables para evitar el acoplamiento de retroalimentación.

Cuando el espesor de la lámina de cobre sea de 50 micras y el ancho sea de 1 - 1,5 mm, la temperatura del cable será inferior a 3 grados centígrados a través de la corriente de 2a. Los cables de la placa de PCB deben ser lo más anchos posible. Para las líneas de señal de los circuitos integrados, especialmente los circuitos digitales, generalmente se utiliza un ancho de línea de 4 mil - 12 mil. Es mejor utilizar cables de más de 40 mils de ancho para cables de alimentación y cables de tierra. El espaciamiento mínimo de los cables está determinado principalmente por la resistencia de aislamiento y el voltaje de ruptura entre los cables, y en el peor de los casos, generalmente se elige un espaciamiento de cables superior a 4 mils. Para reducir la conversación cruzada entre los cables, si es necesario, se puede aumentar la distancia entre los cables y se puede insertar un cable de tierra como aislamiento entre los cables.

En todas las capas del pcb, las señales digitales solo se pueden enrutar en la parte digital de la placa de circuito, y las señales analógicas solo se pueden enrutar en la parte analógica de la placa de circuito. La puesta a tierra de los circuitos de baja frecuencia debe estar en un solo punto y conectada a tierra en la medida de lo posible. Cuando el cableado real es difícil, se puede conectar parcialmente en serie y luego conectarse a tierra en paralelo. Para lograr la División de las fuentes de alimentación analógicas y digitales, el cableado no puede pasar por la brecha entre las fuentes de alimentación divididas. El cable de señalización que debe atravesar la brecha entre las fuentes de alimentación separadas debe colocarse en una capa de cableado cerca de una gran área de tierra.

Hay dos problemas principales de compatibilidad electromagnética causados es es por la fuente de alimentación y la puesta a tierra en el pcb, uno es el ruido de la fuente de alimentación y el otro es el ruido de la puesta a tierra. De acuerdo con el tamaño de la corriente eléctrica de la placa de circuito impreso, trate de ampliar el ancho del cable de alimentación y reducir la resistencia del circuito. Al mismo tiempo, hacer que la dirección del cable de alimentación y el cable de tierra sea consistente con la dirección de transmisión de datos ayuda a mejorar la resistencia al ruido. En la actualidad, el ruido de las fuentes de alimentación y los planos de tierra solo puede ser establecido por ingenieros experimentados como valores predeterminados a través de la medición del producto prototipo o la capacidad del capacitor de desacoplamiento de acuerdo con su propia experiencia.

2. reglas de diseño en el diseño de compatibilidad electromagnética (emc) de PCB de circuitos digitales de alta frecuencia

La disposición del circuito debe reducir el circuito actual y acortar la conexión entre los componentes de alta frecuencia en la medida de lo posible. La distancia entre los componentes sensibles no debe ser demasiado cercana, y los componentes de entrada y salida deben estar lo más lejos posible.

Organizar la ubicación de cada unidad de circuito funcional de acuerdo con el proceso del circuito para que el diseño facilite la circulación de la señal y mantenga la señal en la misma dirección tanto como sea posible.

Centrándonos en los componentes centrales de cada circuito funcional, diseñemos a su alrededor. los componentes deben colocarse de manera uniforme, ordenada y compacta en el pcb, y las conexiones de alambre entre los componentes deben reducirse en la medida de lo posible.

Los PCB se dividen en áreas de circuitos analógicos independientes y razonables y áreas de circuitos digitales, y los convertidores A / D se colocan entre zonas.

Uno de los métodos tradicionales de diseño de compatibilidad electromagnética de los PCB es configurar condensadores de desacoplamiento adecuados en cada parte clave de los pcb.

(3) análisis de integridad de la señal (si)

La integridad de la señal (si) se refiere a la calidad de la señal en línea de la señal y la capacidad de la señal para responder en el circuito con el tiempo y el voltaje correctos.

La alta velocidad de conmutación de un chip de circuito integrado (ic) o un dispositivo lógico, el diseño incorrecto de un componente terminado o el cableado incorrecto de una señal de alta velocidad pueden causar reflexión, conversación cruzada, sobrealimentación y descarga. Los problemas de integridad de la señal, como los siguientes impulsos y campanas (campanas), pueden hacer que el sistema emita datos incorrectos, y el circuito puede no funcionar correctamente o incluso no funcionar en absoluto.

Integridad y diseño de la señal de PCB

En el diseño de pcb, los diseñadores de PCB necesitan integrar el diseño y el cableado de los componentes y qué soluciones de problemas si deben usarse en cada caso para resolver mejor el problema de integridad de la señal de la placa de pcb. En algunos casos, la elección del IC puede determinar el número y la gravedad del problema Si. El tiempo de conmutación o la velocidad de borde se refiere a la velocidad de conversión del Estado ic. Cuanto más rápido sea la velocidad del borde del ic, mayor será la probabilidad de problemas Si. Es muy importante terminar el dispositivo correctamente.

En el diseño de pcb, la forma común de reducir el problema de integridad de la señal es agregar componentes finales a la línea de transmisión. En el proceso de terminación, es necesario sopesar los requisitos de número de componentes, velocidad de conmutación de señal y consumo de energía del circuito. Por ejemplo, la adición de componentes de terminación significa que el diseñador de PCB tiene menos espacio para el cableado y será más difícil agregar componentes de terminación en una etapa posterior del proceso de diseño, ya que se debe reservar el espacio adecuado para nuevos componentes y cableado. Por lo tanto, al comienzo del diseño del pcb, es necesario averiguar si es necesario colocar el componente final.