Tecnología de microondas - Consideraciones de diseño de diseño de PCB de alta frecuencia y alta densidad

Los dispositivos actuales se están desarrollando hacia alta velocidad, bajo consumo de energía, tamaño pequeño y alta resistencia a la interferencia. El diseño de PCB es una etapa importante del diseño de productos electrónicos. Puede realizar la conexión y la función entre los componentes electrónicos, y también es una parte importante del diseño del Circuito de alimentación. Los circuitos de alta frecuencia tienen una mayor integración y una mayor densidad de diseño, por lo que es muy importante cómo hacer que el diseño de las placas base de alta velocidad y alta densidad sea más razonable y científico.

Precauciones para el diseño de PCB de alta velocidad

Al diseñar el esquema eléctrico, se utilizarán varias placas modulares funcionales de acuerdo con los requisitos estructurales y la División funcional, y se determinará el tamaño físico y el método de instalación de cada placa funcional pcb. También se debe considerar la conveniencia de la puesta en marcha y el mantenimiento, el blindaje, la disipación de calor y el rendimiento emi.

Al planificar el diseño, es necesario determinar el esquema de diseño, como circuitos clave, líneas de señal, detalles del método de cableado y los principios de cableado a seguir. A través de la inspección, análisis y modificación de varios pasos en el proceso de diseño de pcb. Una vez completado todo el proceso de diseño, no hay problema en comprobar las reglas integrales antes de seguir diseñando.

Sobre el diseño de diseño de PCB de varias capas:

Los circuitos de alta frecuencia suelen ser altamente integrados y tienen un diseño de cableado de alta densidad. Por lo tanto, el uso de placas multicapa es principalmente un medio necesario y eficaz para reducir la interferencia. En la etapa de diseño de pcb, es necesario planificar razonablemente el tamaño y el número de capas de la placa de circuito para aprovechar al máximo la capa intermedia para el diseño, que no solo puede realizar el procesamiento de tierra, reducir efectivamente la inducción parasitaria, acortar la longitud de transmisión de la señal, sino también reducir considerablemente factores como la señal. Interferencia cruzada y otras ventajas, el método anterior es propicio para el diseño de fiabilidad de circuitos de alta frecuencia. Incluso con la misma hoja, el ruido de las placas de cuatro capas es 20 DB menor que el de las placas de doble Cara. Sin embargo, también hay un problema, es decir, cuanto más capas de pcb, más complejo es el proceso de fabricación y más alto es el costo. Esto requiere que en el diseño de pcb, además de seleccionar el número adecuado de capas de pcb, también se realice un diseño razonable de componentes. Planificar y utilizar las reglas de cableado adecuadas para completar el diseño.

En torno al diseño del diseño de PCB de varias capas, se exponen los siguientes ocho puntos:

Diseño de diseño de PCB de varias capas

1. cuanto menos cables cruzados haya entre las capas de circuito de alta frecuencia, mejor.

Esto significa que cuanto menos via se utilice en la conexión, mejor. La razón es que via puede traer condensadores distribuidos de 0,5pf, y reducir el número de via puede aumentar la velocidad de respuesta y reducir la posibilidad de errores de datos.

2. cuanto más corto sea el cable entre los pines del Circuito de alta frecuencia, mejor.

La intensidad de radiación de la señal es proporcional a la longitud del cableado del cable de señal. Cuanto más largo sea el cableado de señal de alta frecuencia, más fácil será conectarse a su equipo. Por lo tanto, para líneas de señal de alta frecuencia como relojes de señal, osciladores de cristal, datos ddr, lvds, USB y hdmi, cuanto más corta sea la longitud del cableado, mejor, y si hay espacio, es necesario encapsularlo.

3. en dispositivos electrónicos de alta frecuencia, cuanto menor sea la curva del cableado entre los pines, mejor.

Es mejor usar líneas rectas para cables de alta frecuencia. Si es necesario doblar, se puede usar un cableado de 45 grados o un cableado curvo. Este requisito solo se utiliza para mejorar la resistencia de Unión de las láminas de cobre en los circuitos de baja frecuencia, donde cumplir con este requisito puede reducir la interferencia de reflexión y acoplamiento entre las señales de alta frecuencia.

4. preste atención a la "conversación cruzada" introducida por el cableado paralelo y las líneas de señal cercanas.

Para el cableado de circuitos de alta frecuencia, se debe prestar atención a la "conversación cruzada" introducida por líneas de señal paralelas cercanas. La conversación cruzada se refiere al fenómeno de acoplamiento entre líneas de señal que no están conectadas directamente. Debido a 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 emitirá alrededor de la línea de transmisión. Debido al acoplamiento de campos magnéticos y magnéticos, las señales de ruido innecesarias entre las señales se llaman comentarios cruzados. Los parámetros de la capa de pcb, la distancia entre las líneas de señal, las características eléctricas de los terminales de transmisión y recepción y el modo de conexión de las líneas de señal tienen un cierto impacto en la conversación cruzada. Por lo tanto,

(1) si hay una conversación cruzada grave entre los dos cables, si el espacio de cableado lo permite, se puede insertar un cable de tierra o un plano de tierra entre los dos cables, lo que puede servir para aislar y reducir la conversación cruzada.

(2) cuando el propio espacio alrededor de la línea de señal tiene un campo electromagnético variable, si no se puede evitar la distribución paralela, se puede establecer una gran área de "tierra de tierra" en el otro lado de la línea de señal paralela, lo que puede reducir considerablemente la interferencia.

(3) bajo la premisa de que el espacio de cableado es suficiente, se puede aumentar el espacio entre las líneas de señal adyacentes y reducir la longitud paralela de las líneas de señal. La línea del reloj debe ser vertical a la línea de señal de la tecla, no paralela.

(4) si las líneas paralelas en la misma capa son casi inevitables, deben ser perpendiculares entre sí en las capas adyacentes.

(5) en los circuitos digitales, la señal de reloj habitual es una señal de cambio rápido de borde y la conversación cruzada externa es muy grande. por lo tanto, en el diseño se recomienda poner la línea de reloj a tierra y dejar más espacio para la línea de tierra para reducir la capacidad de distribución y, por lo tanto, reducir la conversación cruzada.

(6) el reloj de señal de alta frecuencia debe utilizar la señal de reloj diferencial de baja tensión en la medida de lo posible y prestar atención a la integridad de la perforación.

(7) no cuelgue los pies vacíos, sino aterrice o conecte la fuente de alimentación, ya que la línea suspendida puede ser equivalente a una antena de transmisión, la puesta a tierra inhibirá la emisión, etc.

5. la línea de tierra de la señal digital de alta frecuencia y la línea de tierra de la señal analógica deben aislarse.

Al conectar el suelo analógico, el suelo digital, etc. al suelo común, conecte o aísle directamente con cuentas magnéticas de estrangulamiento de alta frecuencia y elija la conexión de un solo punto adecuada. Las señales digitales de alta frecuencia del potencial de tierra del cable de tierra son inconsistentes, hay una diferencia de voltaje de corriente continua entre los dos, y el cable de tierra de la señal digital de alta frecuencia a menudo contiene mucho. Cuando se conecta directamente a la señal digital, la señal de alta frecuencia está fundamentada en la señal de componentes armónicos y la señal analógica. Los armónicos de la señal de alta frecuencia se acoplarán a la interferencia de la señal analógica a través de la puesta a tierra. Por lo tanto, en circunstancias normales, el suelo de la señal digital de alta frecuencia y el suelo de la señal analógica deben aislarse para evitar conversaciones cruzadas entre el suelo digital y el suelo analógico.

6. aumentar el capacitor de desacoplamiento de alta frecuencia del pin de alimentación del módulo ic.

Añadir condensadores de desacoplamiento de alta frecuencia cerca de los pines de alimentación de cada módulo ic. El aumento del capacitor de desacoplamiento de alta frecuencia del pin de alimentación del módulo IC puede inhibir eficazmente la interferencia de los armónicos de alta frecuencia en el pin de alimentación.

7. evite el circuito al conectar.

Al conectar el cable, varias señales de alta frecuencia no deben formar un circuito. Si es inevitable, el área del circuito debe ser lo más pequeña posible.

8. las señales clave deben garantizar los requisitos de coincidencia de resistencia.

Durante la transmisión, cuando la resistencia no coincide, la señal se reflejará en el canal de transmisión, lo que provocará un exceso de la señal sintética, lo que provocará que la señal fluctúe cerca del umbral lógico. La forma básica de eliminar la reflexión es emparejar bien la resistencia de la señal transmitida. Debido a la gran diferencia entre la resistencia a la carga y la resistencia característica de la línea de transmisión, la reflexión también es grande, por lo que la resistencia característica de la línea de transmisión de señal debe ser lo más igual posible a la carga y la resistencia. Al mismo tiempo, hay que tener en cuenta que la línea de transmisión en el PCB no puede cambiarse o girar repentinamente y mantener la resistencia entre los puntos de la línea de transmisión lo más continua posible, de lo contrario habrá reflejos entre cada sección de la línea de transmisión. Al realizar el cableado de PCB de alta velocidad, es necesario seguir las siguientes reglas de cableado:

(1) reglas de cableado lvds. La señal LVDS requiere un enrutamiento diferencial, con un ancho de línea de 7 milímetros y un espaciamiento de línea de 6 milímetros.

(2) reglas de cableado usb. La línea de distribución diferencial requiere señal usb, con un ancho de línea de 10 ml, un espaciamiento de línea de 6 mils y un espaciamiento de línea de tierra y señal de 4 mils;

(3) reglas de cableado hdmi. Se requiere una línea de distribución diferencial de señal hdmi, con un ancho de línea de 10 ml y un espaciamiento de línea de 6 mil, y un espaciamiento de más de 20 mil entre los dos grupos de señales diferenciales hdm1.

(4) reglas de cableado ddr. El cableado DDR requiere que la señal sea lo más hermética posible. Las líneas de señal tienen el mismo ancho y los intervalos de línea son iguales. El cableado debe cumplir con el principio de 3W para reducir la conversación cruzada entre las señales.

Reducir la conversación cruzada entre señales

Además del método de diseño anterior, las señales de alta frecuencia son vulnerables a una mayor radiación electromagnética al enrutar. Los ingenieros deben tratar de evitar el cableado de ramas de señal de alta velocidad o tocones al cableado de pcb. Si el cable de señal de alta frecuencia está conectado entre la fuente de alimentación y el suelo, la radiación producida por la fuente de alimentación y las ondas electromagnéticas absorbidas por la capa inferior se reducirá considerablemente. En resumen, los circuitos de alta frecuencia suelen tener un alto grado de integración y una alta densidad de líneas de tela. El uso de placas multicapa es un medio necesario y eficaz para reducir la interferencia. En la etapa de diseño de pcb, el tamaño de una determinada capa de placa de circuito impreso debe seleccionarse razonablemente y la capa intermedia debe utilizarse al máximo para establecer el blindaje para lograr una mejor aproximación al plano de tierra.