Tecnología de PCB - Problemas de diseño de PCB de alta frecuencia y alta velocidad

En la actualidad, el diseño de PCB de alta frecuencia y alta velocidad se ha convertido en la corriente principal, y cada ingeniero de diseño de PCB debe ser competente. A continuación, banermei compartirá con ustedes la experiencia de diseño de algunos expertos en hardware en circuitos de PCB de alta frecuencia y alta velocidad, con la esperanza de ayudar a todos.

¿¿ qué problemas pueden encontrarse en el diseño de PCB de alta frecuencia y alta velocidad?

¿1. ¿ cómo evitar interferencias de alta frecuencia?

La idea básica para evitar la interferencia de alta frecuencia es minimizar la interferencia electromagnética de la señal de alta frecuencia, es decir, la llamada conversación cruzada. Puede aumentar la distancia entre la señal de alta velocidad y la señal analógica, o agregar un rastro de protección / desviación de tierra al lado de la señal analógica. También preste atención a la interferencia acústica desde la puesta a tierra digital hasta la puesta a tierra analógica.

¿2. ¿ cómo considerar la coincidencia de resistencia al diseñar el esquema de diseño de PCB de alta velocidad?

Al diseñar un circuito de PCB de alta velocidad, la coincidencia de resistencia es uno de los elementos de diseño. El valor de la resistencia está absolutamente relacionado con el método de cableado, como caminar sobre la superficie (microstrip) o la capa interior (banda / doble banda), la distancia de la capa de referencia (capa de alimentación o formación de conexión), el ancho del cableado, el material de pcb, etc. ambos influyen en el valor de la resistencia característica del rastro. Es decir, el valor de la resistencia solo se puede determinar después del cableado. Por lo general, debido a las limitaciones del modelo de circuito o los algoritmos matemáticos utilizados, el software de simulación no puede considerar algunas condiciones de cableado con impedancias discontinuas. En este momento, solo se pueden conservar algunos terminales (terminales) en el esquema, como la resistencia en serie. Reducir el impacto de la inconsistencia de la resistencia del rastro. La verdadera solución a este problema es tratar de evitar la inconsistencia de la resistencia al cableado.

¿3. ¿ qué aspectos de las reglas EMC y EMI deben considerar los diseñadores en el diseño de PCB de alta velocidad?

Por lo general, el diseño EMI / EMC debe considerar tanto la radiación como la conducción. El primero pertenece a la parte de frecuencia más alta (+ 30 mhz) y el segundo a la parte de frecuencia más baja (+ 20 mhz). Así que no puedes centrarte solo en la alta frecuencia e ignorar la parte de baja frecuencia. Un buen diseño EMI / EMC debe considerar la ubicación del dispositivo, la disposición de apilamiento de pcb, métodos de conexión importantes, selección del dispositivo, etc. al comienzo del diseño. Si no hay un mejor arreglo de antemano, se resolverá después. Esto hará más con menos y aumentará los costos. Por ejemplo, la posición del generador de reloj no debe estar cerca del conector externo. Las señales de alta velocidad deben llegar a la capa interior tanto como sea posible. Preste atención a la coincidencia de resistencia característica y la continuidad de la capa de referencia para reducir la reflexión. La velocidad de conversión de la señal impulsada por el dispositivo debe ser lo más pequeña posible para reducir la altura. El componente de frecuencia, al seleccionar el capacitor de desacoplamiento / derivación, debe prestar atención a si su respuesta de frecuencia cumple con los requisitos para reducir el ruido del plano de potencia. Además, preste atención a la ruta de retorno de la corriente de señal de alta frecuencia para que el área del bucle sea lo más pequeña posible (es decir, la resistencia del bucle sea lo más pequeña posible) para reducir la radiación. También puede dividir el suelo para controlar el rango de ruido de alta frecuencia. Finalmente, seleccione correctamente el suelo del Gabinete entre el PCB y la carcasa.

¿4. ¿ cómo elegir una placa de pcb?

La selección de las placas de PCB debe equilibrar el cumplimiento de los requisitos de diseño con la producción y los costos a gran escala. Los requisitos de diseño incluyen partes eléctricas y mecánicas. Por lo general, este problema de material es más importante cuando se diseñan placas de PCB de muy alta velocidad (frecuencia superior a ghz). Por ejemplo, los materiales FR - 4 de uso común, con pérdidas dieléctrico a varias frecuencias de ghz, tendrán un gran impacto en la atenuación de la señal y pueden no ser adecuados. En lo que respecta a la electricidad, se debe prestar atención a si la constante dieléctrica y la pérdida dieléctrica son adecuadas para la frecuencia de diseño.

¿5. ¿ cómo cumplir con los requisitos de EMC en la medida de lo posible sin causar mucha presión de costos?

El aumento de los costos de las placas de PCB debido al EMC se debe generalmente al aumento del número de formaciones conectadas para mejorar el efecto de blindaje, así como al aumento de las cuentas magnéticas de ferritas, estrangulamientos y otros dispositivos de supresión de armónicos de alta frecuencia. Además, suele ser necesario emparejar las estructuras de blindaje en otros mecanismos para que todo el sistema pase por los requisitos de emc. A continuación solo se proporcionan algunas técnicas de diseño de placas de PCB para reducir los efectos de radiación electromagnética generados por el circuito.

Trate de seleccionar dispositivos con tasas de conversión de señal más lentas para reducir los componentes de alta frecuencia generados por la señal.

Preste atención a la colocación de componentes de alta frecuencia y no se acerque demasiado al conector externo.

Preste atención a la coincidencia de resistencia de la señal de alta velocidad, la capa de cableado y su ruta de retorno para reducir la reflexión y radiación de alta frecuencia.

Coloque un capacitor de desacoplamiento suficiente y adecuado en el pin de alimentación de cada dispositivo para reducir el ruido en el plano de alimentación y el plano de tierra. Preste especial atención a si la respuesta de frecuencia y las características de temperatura del capacitor cumplen con los requisitos de diseño.

El suelo cerca del conector externo se puede separar adecuadamente del suelo, y el suelo del conector se puede conectar al suelo del Gabinete cercano.

Además de algunas señales especiales de alta velocidad, se pueden utilizar adecuadamente rastros de protección / desviación de tierra. Sin embargo, se debe prestar atención al impacto de los rastros de protección / desviación en la resistencia característica de los rastros.

La capa de potencia se contrae 20h desde la formación de puesta a tierra, y H es la distancia entre la capa de potencia y la formación de puesta a tierra.

¿¿ a qué aspectos hay que prestar atención en el diseño, cableado y diseño de PCB de alta frecuencia por encima de 6.2g?

Los PCB de alta frecuencia por encima del 2G pertenecen al diseño de circuitos de radiofrecuencia y no están dentro del alcance de la discusión del diseño de circuitos digitales de alta velocidad. El diseño y el cableado de los circuitos de radiofrecuencia deben considerarse junto con el esquema, ya que el diseño y el cableado pueden causar efectos de distribución. Además, algunos dispositivos pasivos en el diseño de circuitos de radiofrecuencia se logran a través de definiciones paramétricas y láminas de cobre en forma especial. Por lo tanto, se necesitan herramientas EDA para proporcionar equipos paramétricos y editar láminas de cobre en forma especial. La estación de tablero de mentor tiene un módulo especial de diseño de radiofrecuencia que puede cumplir con estos requisitos. Además, el diseño general de radiofrecuencia requiere herramientas especiales de análisis de circuitos de radiofrecuencia. El más famoso de la industria es el eesoft de agilent, que tiene una buena interfaz con las herramientas de mentor.

¿7. ¿ el aumento de los puntos de prueba afectará la calidad de las señales de alta velocidad?

Si afecta a la calidad de la señal depende del método para agregar el punto de prueba y la velocidad de la señal. básicamente, se puede agregar un punto de prueba adicional a la línea (no use el pase existente o el pin DIP como punto de prueba) o tirar de un cable corto de la línea. El primero equivale a agregar un pequeño capacitor a la línea, y el segundo es una rama adicional. Ambos casos tienen más o menos un impacto en las señales de alta velocidad, y el grado de impacto está relacionado con la velocidad de frecuencia de la señal y la velocidad del borde de la señal. El tamaño del impacto se puede conocer a través de la simulación. En principio, cuanto más pequeño sea el punto de prueba, mejor (por supuesto, debe cumplir con los requisitos de la herramienta de prueba) y cuanto más corta sea la rama, mejor.