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Diez técnicas eficaces para el cableado de circuitos de alta frecuencia de PCB
Si la frecuencia del circuito lógico digital alcanza o supera 45 MHz ~ 50 MHz, and the circuit working above this frequency has taken up a certain share of the entire electronic system (for example, 1./3), A menudo se llama circuito de alta frecuencia.Placa de circuito de alta frecuencia El diseño es un proceso de diseño muy complejo, Su cableado es muy importante para todo el diseño!
Primer Consejo: cableado multicapa
Los circuitos de alta frecuencia a menudo tienen alta integración y alta densidad lineal. Uso Placa multicapa No sólo es necesario para el cableado, Y también es un medio eficaz de reducir la interferencia. En Diseño de PCB Fase, Elección razonable PCB El tamaño con un cierto número de capas puede hacer pleno uso de la capa media para establecer el blindaje, Mejor realización de la puesta a tierra más cercana, Reducir eficazmente la Inductancia parasitaria y acortar la longitud de transmisión de la señal, Todos estos métodos son beneficiosos para la fiabilidad del Circuito de alta frecuencia, manteniendo al mismo tiempo una mayor potencia., Por ejemplo, la reducción de la amplitud de la interferencia cruzada de la señal.
Algunos datos muestran que cuando se utiliza el mismo material, El ruido de la placa de cuatro capas es 20 DB inferior al de la placa de doble cara.. Sin embargo,, Otra pregunta. Mayor número de semicapas de PCB, Más complejo es el proceso de fabricación, Mayor costo unitario. Esto requiere que seleccionemos PCB con el número adecuado de capas en el momento de la ejecución. Diseño de PCB. Planificación racional del diseño de componentes, Y utilizar las reglas de enrutamiento correctas para completar el diseño.
El segundo truco es utilizar más alfileres de dispositivos electrónicos de alta velocidad, ya que los cables se doblan lo menos posible.
El cableado del Circuito de alta frecuencia es mejor en línea recta, necesita girar. Este requisito sólo se utiliza para mejorar la fuerza fija de la lámina de cobre en el circuito de baja frecuencia, pero en el circuito de alta frecuencia, este requisito se cumple. Un requisito puede reducir la transmisión externa y el acoplamiento mutuo de señales de alta frecuencia.
La tercera técnica es que los cables entre los pines de los dispositivos de circuitos de alta frecuencia son lo más cortos posible
La intensidad de radiación de la señal es proporcional a la longitud del rastro de la línea de señal. Cuanto más largo sea el cable de señal de alta frecuencia, más fácil será acoplarlo a los componentes cercanos a él. Por lo tanto, para el reloj, el Oscilador de cristal, los datos DDR y otras señales, el cable LVDS, el cable USB, el CABLE HDMI y otras líneas de señal de alta frecuencia deben ser lo más cortos posible.
La cuarta técnica es minimizar el número de capas de plomo entre los pines de los dispositivos de circuitos de alta frecuencia.
El llamado "menos alternancia entre capas de plomo es mejor" significa que menos vias se utilizan en la conexión de componentes es mejor. Desde el punto de vista lateral, un orificio puede traer una Capacitancia distribuida de 0,5 PF, y reducir el número de orificios puede aumentar significativamente la velocidad y reducir la probabilidad de error de datos.
La Quinta técnica es prestar atención a la "conversación cruzada" introducida por la línea de señal en el cableado paralelo cercano.
El cableado del Circuito de alta frecuencia debe prestar atención a la "conversación cruzada" causada por el cableado paralelo cercano de la línea de señal. Crosstalk es un fenómeno de acoplamiento entre líneas de señal no conectadas directamente. Dado que las señales de alta frecuencia se transmiten a lo largo de la línea de transmisión en forma de ondas electromagnéticas, la línea de señal actuará como antena y la energía del campo electromagnético se transmitirá alrededor de la línea de transmisión. Debido al acoplamiento de los campos electromagnéticos entre las señales, se genera una señal de ruido no deseada. Esto se llama crosstalk. Los parámetros de la capa de PCB, la distancia entre las líneas de señal, las características eléctricas de los extremos de conducción y recepción y el método de terminación de las líneas de señal tienen cierta influencia en la conversación cruzada. Por lo tanto, para reducir la conversación cruzada de la señal de alta frecuencia, es necesario hacer lo siguiente en la medida de lo posible en el cableado:
Si el espacio de cableado lo permite, la inserción de un cable de tierra o un plano de tierra entre dos cables que tienen una conversación cruzada más grave puede aislar y reducir la conversación cruzada.
Cuando hay campos electromagnéticos variables en el tiempo alrededor de la línea de señal, si no se puede evitar la distribución paralela, se puede organizar una gran área de "puesta a tierra" en el lado opuesto de la línea de señal paralela para reducir en gran medida la interferencia.
En la premisa de que el espacio de cableado lo permita, aumentar la distancia entre las líneas de señal adyacentes, reducir la longitud paralela de las líneas de señal, hacer que las líneas de reloj sean perpendiculares a las líneas de señal clave en lugar de paralelas.
Si el cableado paralelo en la misma capa es casi inevitable, las direcciones de cableado deben ser perpendiculares entre sí en dos capas adyacentes.
En el circuito digital, la señal de reloj común es una señal con una rápida variación de borde y una alta conversación cruzada externa. Por lo tanto, en el diseño, la línea de reloj debe estar rodeada por la línea de tierra, y salir de más agujeros de tierra para reducir la Capacitancia distribuida, reduciendo así la conversación cruzada.
Para el reloj de señal de alta frecuencia, utilice la señal de reloj diferencial de baja tensión en la medida de lo posible y envuelva el modo de puesta a tierra, y preste atención a la integridad del agujero de puesta a tierra del paquete.
Los terminales de entrada no utilizados no deben ser suspendidos, sino conectados a tierra o conectados a una fuente de alimentación (la fuente de alimentación también está conectada a tierra en el bucle de señal de alta frecuencia), ya que la línea de suspensión puede ser equivalente a una antena transmisora y la tierra puede inhibir la transmisión. La práctica ha demostrado que el uso de este método para eliminar la conversación cruzada a veces puede tener un efecto inmediato.
La Sexta técnica es a ñadir un condensador de desacoplamiento de alta frecuencia al pin de alimentación del bloque IC
A ñadir un condensador de desacoplamiento de alta frecuencia al pin de alimentación de cada bloque de CI cercano. El aumento del condensador de desacoplamiento de alta frecuencia del pin de alimentación puede suprimir eficazmente la interferencia armónica de alta frecuencia en el pin de alimentación.
La séptima técnica es aislar el cable de tierra de la señal digital de alta frecuencia del cable de tierra de la señal analógica
Cuando el cable de tierra analógico, el cable de tierra digital, etc. están conectados al cable de tierra común, se utiliza la conexión de abalorios de estrangulamiento de alta frecuencia o el aislamiento directo, y se selecciona la posición adecuada para la interconexión de un solo punto. El potencial de puesta a tierra del cable de tierra de la señal digital de alta frecuencia es generalmente inconsistente. Por lo general, existe una cierta diferencia de tensión entre ellos. Además, los cables de tierra de las señales digitales de alta frecuencia suelen contener componentes armónicos muy ricos de las señales de alta frecuencia. Cuando el cable de tierra de la señal digital y el cable de tierra de la señal analógica están conectados directamente, los armónicos de la señal de alta frecuencia interferirán con la señal analógica a través del acoplamiento del cable de tierra. Por lo tanto, en circunstancias normales, el cable de tierra de la señal digital de alta frecuencia y el cable de tierra de la señal analógica se aislarán y podrá utilizarse un método de interconexión de un solo punto en un lugar adecuado, o podrá utilizarse un método de interconexión de cuentas de estrangulamiento de alta frecuencia.
El octavo truco es evitar bucles de enrutamiento
En la medida de lo posible, las trayectorias de señales de alta frecuencia no formarán circuitos. Si es inevitable, el área del bucle debe ser lo más pequeña posible.
La novena técnica debe asegurar una buena coincidencia de impedancia de señal
En el proceso de transmisión de la señal, cuando la impedancia no coincide, la señal se reflejará en el canal de transmisión, y la reflexión causará que la señal compuesta forme un exceso de impulso, causando que la señal fluctúe cerca del umbral lógico.
El método básico para eliminar la reflexión es emparejar bien la Impedancia de la señal transmitida. Dado que cuanto mayor es la diferencia entre la Impedancia de carga y la impedancia característica de la línea de transmisión, mayor es la reflexión, la impedancia característica de la línea de transmisión de señales debe ser igual a la Impedancia de carga en la medida de lo posible. Al mismo tiempo, tenga en cuenta que la línea de transmisión en el PCB no puede tener cambios repentinos o ángulos de rotación, y tratar de mantener la Impedancia de cada punto de la línea de transmisión continua, de lo contrario habrá reflexión entre las partes de la línea de transmisión. Esto requiere que durante el cableado de PCB de alta velocidad se observen las siguientes reglas de cableado:
Reglas de cableado USB. Requiere enrutamiento diferencial de señal USB, Ancho de línea de 10 mils, El espacio entre líneas es de 6 mils, La distancia entre la línea de tierra y la línea de señal es de 6 mils..
Reglas de enrutamiento HDMI. El enrutamiento diferencial de la señal HDMI es necesario, el ancho de línea es de 10 mils, el espaciamiento de la línea es de 6 mils, y el espaciamiento entre dos pares de señales diferenciales HDMI es de más de 20 mils.
Reglas de enrutamiento LVDS. Se requiere una línea de distribución de la diferencia de señal LVDS con un ancho de línea de 7 mils y un espacio de línea de 6 mils para controlar la Impedancia de la señal diferencial HDMI a 100 ± 15% ohmios.
Reglas de enrutamiento DDR. La traza ddr1 requiere que la señal no pase a través del agujero en la medida de lo posible, la anchura de la línea de señal es igual y el espaciamiento de la línea es igual. Las trazas deben cumplir el principio de 2w para reducir la conversación cruzada entre las señales. Para dispositivos de alta velocidad DDR2 y superiores, también se necesitan datos de alta frecuencia. La longitud de la línea es igual para asegurar que la Impedancia de la señal coincida.
La décima habilidad para mantener la integridad de la transmisión de la señal
Mantener la integridad de la transmisión de la señal y prevenir el "rebote de la tierra" causado por la División de la tierra.
