Tecnología de microondas - Interferencia en el diseño de PCB de alta frecuencia

En el diseño de Placa de circuito impreso de alta frecuencia, los ingenieros deben considerar el ruido de potencia, la interferencia de la línea de transmisión, el acoplamiento y la interferencia electromagnética (EMI) en cuatro aspectos.

1. Ruido de alimentación

En el circuito de alta frecuencia, el ruido de la fuente de alimentación tiene un efecto significativo en la señal de alta frecuencia. Por lo tanto, el primer requisito es el bajo nivel de ruido de la fuente de alimentación. Aquí, la tierra limpia es tan importante como la electricidad limpia. ¿Por qué? Las características de potencia se muestran en la figura 1. Obviamente, la fuente de alimentación tiene cierta impedancia, y la impedancia se distribuye en toda la fuente de alimentación, por lo que el ruido también se superpone a la fuente de alimentación. Entonces debemos minimizar la Impedancia de la fuente de alimentación, por lo que es mejor tener una capa de alimentación propietaria y una capa de contacto. En el diseño de circuitos de alta frecuencia, la fuente de alimentación está diseñada en forma de capa, que en la mayoría de los casos es mucho mejor que la forma de bus, por lo que el circuito siempre puede funcionar a lo largo de la ruta de impedancia mínima. Además, el tablero de alimentación también proporciona un bucle de señal para todas las señales generadas y recibidas en el Placa de circuito impreso, que puede minimizar el bucle de señal y reducir el ruido, que los diseñadores de circuitos de baja frecuencia a menudo ignoran.

En el diseño de Placa de circuito impreso, hay varias maneras de eliminar el ruido de la fuente de alimentación:

1.1. Orificio del tablón de anuncios: El orificio hace necesario grabar las aberturas en la capa de alimentación para dejar espacio para el orificio. Si la apertura de la capa de alimentación es demasiado grande, el circuito de señal se verá afectado, la señal se verá obligada a pasar por alto, 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 el bucle, la impedancia común causará comentarios cruzados.

1.2 Los cables de conexión necesitan suficiente tierra: cada señal necesita su propio bucle de señal único, el área del bucle de señal es lo más pequeña posible, es decir, el bucle de señal debe ser paralelo.

1.3. Las fuentes de alimentación analógicas y digitales deben separarse: los equipos de alta frecuencia suelen ser muy sensibles al ruido digital y, por lo tanto, deben separarse y conectarse a la entrada de la fuente de alimentación. Si la señal tiene que abarcar partes analógicas y digitales, se puede colocar un bucle en la intersección de la señal para reducir el área del bucle. Los números utilizados en el bucle de señal se cruzan entre sí.

1.4. evite la superposición de la capa de alimentación independiente: de lo contrario, el ruido del circuito se acoplará fácilmente a través de la Capacitancia parasitaria.

1.5.. Aislar elementos sensibles, como pll.

1.6. Colocación del cable de alimentación: para reducir el circuito de señal, coloque el cable de alimentación en un lado del cable de señal para reducir el ruido.

Diseño de Placa de circuito impreso de alta frecuencia

2. Líneas de transmisión

Sólo hay dos líneas de transmisión en Placa de circuito impreso: la línea de banda y la línea de microondas. El mayor problema con las líneas de transmisión es la reflexión. Los reflejos pueden causar 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 conduce a la pérdida de eco, que es tan grave como el ruido aditivo.

2.1 reflejar la señal de vuelta a la fuente aumentará el ruido del sistema y hará más difícil para el receptor distinguir el ruido de la señal;

2.2 básicamente, cualquier señal reflejada reduce la calidad de la señal y cambia la forma de la señal de entrada. En general, la solución principal es la coincidencia de impedancia (por ejemplo, la Impedancia de interconexión debe coincidir con la impedancia del sistema), pero a veces el cálculo de la impedancia es difícil, por lo que se puede hacer referencia a algún software de cálculo de la Impedancia de la línea de transmisión.

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

2.2.1 evitar la discontinuidad de la Impedancia de la línea de transmisión. En la medida de lo posible, deben evitarse los puntos con impedancia discontinua, como la esquina derecha y el orificio. Los métodos son los siguientes: evite el ángulo recto y camine a 45 grados o radianes en la medida de lo posible, incluso en las curvas grandes; Utilice el menor número posible de agujeros, ya que cada agujero tiene una impedancia discontinua, como se muestra en la figura 5; Las señales externas se evitan a través de la capa interna y vice versa.

2.2.2 no utilice líneas de marcado. Porque cualquier post es una fuente de ruido. Si la línea de estaca es corta, se puede conectar al final de la línea de transmisión. Si la longitud de la pila es más larga, la línea de transmisión principal se utilizará como fuente de luz, lo que dará lugar a una mayor reflexión y complicará el problema. No se recomienda su uso.

3. Acoplamiento de Placa de circuito impreso

3.1 acoplamiento de impedancia común: un canal de acoplamiento común, es decir, una fuente de interferencia y un dispositivo perturbado, que normalmente comparte ciertos conductores (por ejemplo, una fuente de alimentación de Circuito, un autobús, una puesta a tierra común, etc.).

En este canal, la caída de la serie IC produce tensión de modo común en el circuito de corriente, afectando así al receptor.

3.2 El acoplamiento de modo común de campo causará que la fuente de radiación genere tensión de modo común en el circuito formado por el circuito interferido y en la superficie de referencia común. Si el campo magnético es dominante, el voltaje de modo común en el circuito de puesta a tierra de la serie es VCM = - (δb / δt) * área (δb = variación de la intensidad de inducción magnética en la fórmula). Si se conoce el campo electromagnético, el voltaje inducido es VCM = (L * h * F * e) / 48. La fórmula es aplicable a l (m) = menos de 150 MHz, por encima de la cual el cálculo de la tensión M áxima inducida puede simplificarse a VCM = 2 * h * E.

3.3 acoplamiento de campo de modo diferencial: la radiación Direct a recibida en un tablero de circuitos por pares o cables de plomo y sus circuitos. Si está lo más cerca posible de dos cables. Este acoplamiento se reduce en gran medida, por lo que los dos cables pueden ser enrollados juntos para reducir la interferencia.

3.4 El acoplamiento entre líneas (crosstalk) puede dar lugar a un mal acoplamiento entre cualquier línea que constituya un circuito paralelo, lo que perjudicará gravemente el rendimiento del sistema. Pueden dividirse en comentarios capacitivos y comentarios sensoriales. El primero es porque la Capacitancia parasitaria entre líneas causa que el ruido en la fuente de ruido se acopla a la línea receptora de ruido a través de la corriente de inyección. Este último puede considerarse un acoplamiento de señales entre las etapas primarias de un transformador parasitario inútil. El tamaño de la conversación sensorial cruzada depende de la proximidad de los dos bucles, el área de la carretera y la Impedancia de la carga afectada.

3.5 acoplamiento de la línea de alimentación: se refiere a la interferencia electromagnética de la línea de alimentación AC o DC, que luego se transmite a otros dispositivos.

Hay varias maneras de eliminar la conversación cruzada en el diseño de Placa de circuito impreso:

3.5.1 con el aumento de la Impedancia de carga, el tamaño de las dos conversaciones cruzadas aumentará, por lo que las líneas de señal sensibles a las interferencias causadas por las conversaciones cruzadas deben terminarse adecuadamente.

3.5.2. El aumento de la distancia entre las líneas de señal puede reducir eficazmente la conversación cruzada de tolerancia. Gestión de la formación de la tierra, separación del cableado (por ejemplo, entre líneas de señal activas y líneas de tierra, especialmente entre líneas de señal y líneas de tierra con salto de Estado), y reducción de la Enductancia del plomo.

3.5.3 la inserción de un cable de tierra entre líneas de señal adyacentes también puede reducir eficazmente la conversación cruzada de tolerancia, lo que requiere que el cable de tierra esté conectado a la formación cada cuarto de longitud de onda.

3.5.4 en el caso de las conversaciones cruzadas percibidas, se reducirán y eliminarán al mínimo las zonas circulares, si se permite.

3.5.5 evitar el bucle de intercambio de señales.

3.5.6. Preocupación por la integridad de la señal: los diseñadores necesitan terminar la soldadura para resolver el problema de la integridad de la señal. Los diseñadores de este método pueden centrarse en la longitud de MICROSTRIP de la lámina de cobre protegida para obtener una buena integridad de la señal. Para sistemas con conectores densos en la arquitectura de comunicaciones, los diseñadores pueden utilizar Placa de circuito impreso como terminales.

4. Interferencia electromagnética

A medida que aumente la velocidad, el IME se volverá cada vez más grave y se mostrará en muchos aspectos (como la interferencia electromagnética en las interconexiones). Los dispositivos de alta velocidad son especialmente sensibles a esto, por lo que recibirán señales falsas de alta velocidad que los dispositivos de baja velocidad ignorarán.

Hay varias maneras de eliminar la interferencia electromagnética Placa de circuito impreso Diseño:

4.1 bucle de reducción: cada bucle es equivalente a una antena, por lo que necesitamos minimizar el número de bucles, el área del bucle y el efecto de antena del bucle. Asegúrese de que la señal sólo tiene un bucle en dos puntos arbitrarios, evite el bucle artificial y utilice tantas capas de energía como sea posible.

4.2. Filtrado: el filtrado se puede utilizar para reducir el IME de la línea de alimentación y la línea de señal. Hay tres métodos: condensador de desacoplamiento, filtro EMI, componente magnético.

4.3. Blindaje. Debido a la longitud de este artículo, junto con muchos artículos sobre bloqueos, no se detallarán.

4.4. Minimizar la velocidad de los dispositivos de alta frecuencia.

4.5. Aumento de la constante dieléctrica del Medio Placa de circuito impreso Board to prevent the high frequency parts such as transmission lines near the board from radiating outward. Aumento del espesor Placa de circuito impreso La placa polar y la minimización del espesor de la línea MICROSTRIP pueden prevenir el desbordamiento de la línea electromagnética y la radiación.

5. Resumen:

In high frequency Diseño de Placa de circuito impreso, Debemos seguir los siguientes principios:

5.1. Unidad y estabilidad de la electricidad y la tierra.

5.2. El cableado cuidadoso y la terminación correcta eliminan la reflexión.

5.3. El cableado cuidadoso y la terminación adecuada pueden reducir la tolerancia y la conversación cruzada sensorial.

5.4. La supresión del ruido debe cumplir los requisitos de Cem.