Diseño electrónico - Análisis y contramedidas de la interferencia de alta frecuencia de los PCB

En el diseño de placas de pcb, con el rápido aumento de la frecuencia, habrá muchas interferencias diferentes del diseño de placas de PCB de baja frecuencia. Cuatro aspectos: interferencia, acoplamiento e interferencia electromagnética (emi). Al analizar varios problemas de interferencia de los PCB de alta frecuencia y combinar la práctica de trabajo, se propone una solución efectiva.

1. ruido de la fuente de alimentación

En los circuitos de alta frecuencia, el ruido de la fuente de alimentación tiene un impacto particularmente obvio en las señales de alta frecuencia. Por lo tanto, el primer requisito es que la fuente de alimentación sea de bajo ruido. Aquí, un suelo limpio es tan importante como una fuente de alimentación limpia. ¿¿ por qué? Obviamente, la fuente de alimentación tiene cierta resistencia y la resistencia se distribuye en toda la fuente de alimentación, por lo que el ruido también se superpone a la fuente de alimentación. Entonces deberíamos minimizar la resistencia de la fuente de alimentación, por lo que es mejor tener una capa de alimentación especial y una formación de tierra. En el diseño de circuitos de alta frecuencia, la fuente de alimentación está diseñada en forma de capa y, en la mayoría de los casos, es mucho mejor que en forma de bus, de modo que el circuito siempre puede seguir el camino de la menor resistencia. Además, la placa de alimentación debe proporcionar un circuito de señal para todas las señales generadas y recibidas en el pcb, minimizando así el circuito de señal, reduciendo así el ruido que a menudo ignoran los diseñadores de circuitos de baja frecuencia.

En el diseño de pcb, hay varias maneras de eliminar el ruido de la fuente de alimentación:

1. preste atención a los agujeros a través de la placa: los agujeros a través hacen que la capa de alimentación necesite grabar la apertura, dejando espacio para que los agujeros a través pasen. Y si la apertura de la capa de potencia es demasiado grande, inevitablemente afectará el circuito de señal, la señal se verá obligada a desviarse, el área del circuito aumentará y el ruido aumentará. Al mismo tiempo, si algunas líneas de señal se concentran cerca de la apertura y comparten este circuito, la resistencia pública provocará conversaciones cruzadas.

2. para conectar el cable se necesita un cable de tierra suficiente: cada señal debe tener su propio circuito de señal exclusivo, y el área del Circuito de la señal y el circuito debe ser lo más pequeña posible, es decir, la señal y el circuito deben ser paralelos.

3. las fuentes de alimentación analógicas y digitales deben separarse: los equipos de alta frecuencia suelen ser muy sensibles al ruido digital, por lo que los dos deben separarse y conectarse en la entrada de la fuente de alimentación. Si la señal necesita pasar por las partes analógicas y digitales, se puede colocar un bucle en la intersección para reducir el área del bucle para el cruce entre las señales digitales y analógicas del bucle de señal.

4. evite la superposición de fuentes de energía independientes entre diferentes capas: de lo contrario, el ruido del circuito se puede acoplar fácilmente a través de condensadores parasitarios.

5. elementos sensibles de aislamiento: como pll.

6. coloque el cable de alimentación: para reducir el bucle de señal, coloque el cable de alimentación en el borde del cable de señal para reducir el ruido.

En segundo lugar, las líneas de transmisión

Solo hay dos tipos de líneas de transmisión en el pcb: líneas de banda y líneas de microondas. El mayor problema de las líneas de transmisión es el reflejo. La reflexión causará muchos problemas. Por ejemplo, la señal de carga será la superposición de la señal original y la señal de eco, lo que aumenta la dificultad del análisis de la señal; La reflexión puede causar una pérdida de eco (pérdida de eco), y su impacto en la señal es tan grave como el impacto de la interferencia acústica aditiva:

1. las señales reflejadas en la fuente de señal aumentarán el ruido del sistema, lo que dificultará que el receptor distinga el ruido de la señal;

2. cualquier señal reflejada básicamente reducirá la calidad de la señal y cambiará la forma de la señal de entrada. En principio, la solución es principalmente la coincidencia de impedancias (por ejemplo, la Impedancia de interconexión debe coincidir bien con la impedancia del sistema), pero a veces el cálculo de impedancias es más engorroso y se puede consultar a algunos programas informáticos de cálculo de impedancias de líneas de transmisión.

Los métodos para eliminar la interferencia de la línea de transmisión en el diseño de PCB son los siguientes:

1. evite la inconsistencia de la resistencia de la línea de transmisión. Los puntos en los que la resistencia no es continua son los puntos en los que se produce una mutación en la línea de transmisión, como ángulos rectos, agujeros, etc., que deben evitarse en la medida de lo posible. El método es: evitar el ángulo recto de la trayectoria, tratar de ir más lejos a 45 ° o arco, y la gran curva también es aceptable; Utilice el menor número posible de agujeros de paso, ya que cada agujero de paso es un punto de discontinuidad de resistencia, y la señal exterior evita pasar por la capa interior y viceversa.

2. no use líneas cortas. Porque cualquier talón es una fuente de ruido. Si la interceptación es corta, puede terminar al final de la línea de transmisión; Si el Corte es más largo, se utilizará la línea de transmisión principal como fuente, lo que provocará una mayor reflexión y complicará el problema, por lo que no se recomienda usarlo.

Hay varias maneras de eliminar las conversaciones cruzadas en el diseño de pcb:

1. ambos tipos de conversaciones cruzadas aumentan con el aumento de la resistencia a la carga, por lo que las líneas de señal sensibles a las interferencias causadas por conversaciones cruzadas deben terminarse adecuadamente.

2. aumentar la distancia entre las líneas de señal tanto como sea posible para reducir efectivamente la conversación cruzada capacitiva. Realizar la gestión de la formación de puesta a tierra, el espacio entre los cables (por ejemplo, aislar los cables de señal activos y los cables de tierra, especialmente entre los cables de señal convertidos y el suelo), y reducir la inducción de los cables.

3. la inserción de un cable de tierra entre líneas de señal adyacentes también puede reducir efectivamente la conversación cruzada capacitiva. Este cable de tierra debe conectarse cada 1 / 4 de longitud de onda.

4. para la conversación cruzada inductiva, el área del circuito debe reducirse en la medida de lo posible y, si se permite, este circuito debe eliminarse. Baineng.com es una filial del Grupo qinji y una plataforma de servicios líder en la industria electrónica en china. Proporciona soluciones completas de la cadena de suministro de la industria electrónica, como componentes en línea, adquisición de sensores, personalización de pcb, distribución bom y selección de materiales, para satisfacer las necesidades generales de los pequeños y medianos clientes de la industria electrónica de una sola parada.

5. evite el bucle de intercambio de señales.

6. atención a la integridad de la señal: el diseñador debe implementar la terminación durante el proceso de soldadura para resolver el problema de la integridad de la señal. Los diseñadores que utilizan este método pueden centrarse en bloquear la longitud de la MICROSTRIP de la lámina de cobre para obtener un buen rendimiento de integridad de la señal. Para los sistemas que utilizan conectores densos en la estructura de comunicación, el diseñador puede usar PCB para terminar.

IV. interferencia electromagnética

A medida que aumente la velocidad, el EMI se volverá cada vez más grave y se manifestará en muchos aspectos (como la interferencia electromagnética en las interconexiones). Los equipos de alta velocidad son particularmente sensibles a esto. Por lo tanto, reciben señales falsas de alta velocidad, que los dispositivos de baja velocidad ignoran.

Hay varias maneras de eliminar la interferencia electromagnética en el diseño de pcb:

1. reducir el bucle: cada bucle equivale a una antena, por lo que necesitamos minimizar el número de bucles, el área del bucle y el efecto de la antena del bucle. Asegúrese de que la señal solo tiene un bucle en ambos puntos, evite el bucle artificial e intente usar la capa de potencia.

2. filtro: el filtro se puede utilizar para reducir el EMI en las líneas de alimentación y señal. Hay tres maneras: condensadores de desacoplamiento, filtros EMI y componentes magnéticos.

3. bloquear y minimizar la velocidad de los equipos de alta frecuencia.

4. aumentar la constante dieléctrica de la placa de PCB puede evitar que los componentes de alta frecuencia, como las líneas de transmisión cercanas a la placa, irradian hacia el exterior; Aumentar el grosor de la placa de PCB y minimizar el grosor de la línea de MICROSTRIP puede evitar el desbordamiento de la línea electromagnética y también puede evitar la radiación.

En este punto de discusión, podemos concluir que en el diseño de PCB de alta frecuencia, debemos seguir los siguientes principios:

1. unidad y estabilidad de la fuente de alimentación y la puesta a tierra.

2. un cableado cuidadoso y una terminación adecuada pueden eliminar el reflejo.

3. el cableado cuidadoso y la terminación adecuada pueden reducir la conversación cruzada entre condensadores e inductores.

4. es necesario suprimir el ruido para cumplir con los requisitos de emc.