Conception électronique - Astuces de câblage de circuit haute fréquence

(1) astuces de câblage de circuit à haute fréquence

Les circuits haute fréquence ont tendance à avoir un haut degré d'intégration et une densité de lignes de câblage élevée. L'utilisation de plaques multicouches n'est pas seulement nécessaire pour le câblage, c'est aussi un moyen efficace de réduire les interférences.

Moins la courbure des fils entre les broches des circuits haute fréquence est bonne. Les fils du câblage du circuit haute fréquence sont préférables dans une ligne droite complète qui nécessite un virage. Il peut être tourné par une ligne pointillée de 45° ou un arc de cercle. Cette exigence ne sert qu'à améliorer la résistance fixe de la Feuille de cuivre dans les circuits basse fréquence, alors que dans les circuits haute fréquence, cela peut être satisfait. Une exigence peut réduire l'émission externe et le couplage mutuel des signaux haute fréquence.

Plus les broches des circuits haute fréquence sont courtes, mieux c'est.

Moins il y a de couches de fils où les broches des circuits haute fréquence sont alternées, mieux c'est. C'est - à - dire que moins de pores (via) sont utilisés lors de la connexion des éléments, mieux c'est. Il a été mesuré qu'un trou de travers peut apporter une capacité distribuée d'environ 0,5 PF, et la réduction du nombre de trous de travers peut augmenter considérablement la vitesse.

Pour le câblage des circuits haute fréquence, Notez la diaphonie introduite par les lignes de signal dans le câblage parallèle serré. Si la distribution parallèle ne peut être évitée, il est possible de disposer une grande surface de part et d'autre des lignes de signaux parallèles pour réduire fortement les interférences. Il est presque inévitable de courir horizontalement dans la même couche, mais les directions des deux couches adjacentes doivent être perpendiculaires l'une à l'autre.

Au moins un condensateur de découplage haute fréquence doit être disposé à proximité de chaque bloc de circuit intégré (IC) et la capacité de découplage doit être aussi proche que possible de VCC du dispositif.

Lorsque la Ligne analogique de terre (agnd), la ligne numérique de terre (dgnd), etc. sont connectées à une ligne de terre commune, une Self haute fréquence doit être utilisée. Dans l'assemblage pratique d'une Self haute fréquence, on utilise souvent des billes magnétiques en Ferrite haute fréquence avec un fil au Centre. Il peut être utilisé comme inductance dans le schéma de principe et pour lequel l'encapsulation et le câblage des composants sont définis individuellement dans la Bibliothèque de composants PCB. Déplacez - le manuellement à un endroit approprié près de la ligne de mise à la terre commune.

(2) Méthode de conception pour la compatibilité électromagnétique dans les PCB

Le choix du substrat de PCB et le réglage du nombre de couches de PCB, le choix des composants électroniques et les caractéristiques électromagnétiques des composants électroniques, la disposition des composants, la longueur et la largeur des lignes d'interconnexion entre les composants, etc. conditionnent la compatibilité électromagnétique du PCB. Les puces de circuit intégré (ci) sur les PCB sont la principale source d'énergie pour les interférences électromagnétiques (EMI).

1. Règles de câblage dans la conception de la compatibilité électromagnétique (CEM) des circuits numériques haute fréquence PCB

Le câble de signal numérique haute fréquence doit être plus court, généralement inférieur à 2 pouces (5 cm), et plus il est court, mieux c'est.

Les lignes de signal principales sont de préférence concentrées au centre de la carte PCB.

Le circuit de génération d'horloge doit être proche du Centre de la carte PCB et les secteurs d'horloge doivent être connectés en série ou en parallèle.

Les lignes d'alimentation doivent être aussi éloignées que possible des lignes de signaux numériques à haute fréquence ou séparées par des lignes de masse. La distribution de l'alimentation doit être de faible inductance (conception multicanaux). La couche d'alimentation dans le PCB multicouche adjacente à la couche de masse, équivalente à un condensateur, joue un rôle de filtrage. Les lignes d'alimentation et de terre sur la même couche doivent être aussi proches que possible. La Feuille de cuivre autour de la couche d'alimentation doit être rétractée 20 fois la distance entre les deux couches planes pour assurer une meilleure performance CEM du système. Le plan du sol ne doit pas être divisé. Si les lignes de signal à grande vitesse doivent être séparées sur le plan d'alimentation, plusieurs condensateurs en pont à basse impédance doivent être placés à proximité des lignes de signal.

Les fils utilisés pour les bornes d'entrée et de sortie doivent éviter autant que possible d'être adjacents et parallèles. Il est préférable d'ajouter un fil de masse entre les fils pour éviter le couplage de rétroaction.

Lorsque la Feuille de cuivre a une épaisseur de 50 microns et une largeur de 1 à 1,5 mm, la température du fil sera inférieure à 3 degrés Celsius avec un courant de 2a. Les fils de la carte PCB doivent être aussi larges que possible. Pour les lignes de signal de circuits intégrés, notamment numériques, on utilise généralement une largeur de ligne de 4 Mil à 12 mil. Il est préférable d'utiliser des fils d'une largeur supérieure à 40 mil pour les lignes d'alimentation et de terre. L'espacement minimal des fils est principalement déterminé par la résistance d'isolation et la tension de claquage entre les fils, et dans le pire des cas, un espacement des fils supérieur à 4 Mil est généralement choisi. Pour réduire la diaphonie entre les fils, la distance entre les fils peut être augmentée si nécessaire, et un fil de terre peut être inséré comme isolation entre les fils.

Dans toutes les couches du PCB, les signaux numériques ne peuvent être acheminés que dans la partie numérique de la carte et les signaux analogiques dans la partie analogique de la carte. La mise à la terre des circuits basse fréquence doit être en un seul point et couplée à la masse, dans la mesure du possible. Lorsque le câblage réel est difficile, il peut être partiellement connecté en série, puis mis à la terre en parallèle. Pour réaliser la Division des alimentations analogiques et numériques, le câblage ne peut pas traverser les espaces entre les alimentations divisées. Les lignes de signal qui doivent traverser l'écart entre les sources d'alimentation séparées doivent être situées sur une couche de câblage près de la masse d'une grande surface.

Les problèmes de compatibilité électromagnétique causés par l'alimentation et la mise à la terre dans les PCB sont principalement deux, l'un est le bruit d'alimentation et l'autre est le bruit de mise à la terre. Selon la taille du courant de la carte PCB, maximisez la largeur du cordon d'alimentation et réduisez la résistance de la boucle. Dans le même temps, aligner la direction des lignes d'alimentation et de terre avec la direction de transmission des données contribue à améliorer la résistance au bruit. À l'heure actuelle, le bruit de l'alimentation et du plan de masse ne peut être réglé par défaut que par des ingénieurs expérimentés, sur la base de leur propre expérience, en mesurant des produits prototypes ou en découplant la capacité des condensateurs.

2. Règles de mise en page dans la conception de la compatibilité électromagnétique (CEM) des circuits numériques haute fréquence PCB

La disposition du circuit doit réduire les boucles de courant et raccourcir au maximum les connexions entre les éléments haute fréquence. La distance entre les composants sensibles ne doit pas être trop proche et les composants d'entrée et de sortie doivent être aussi éloignés que possible.

Organiser la position de chaque unité de circuit fonctionnel en fonction du flux de circuit, de sorte que la disposition facilite la circulation du signal et maintient le signal dans la même direction autant que possible.

Centré sur le composant de base de chaque circuit fonctionnel et disposé autour de celui - ci. Les composants doivent être disposés de manière uniforme, ordonnée et compacte sur le PCB, et les connexions entre les composants doivent être aussi courtes que possible.

Le PCB est divisé en zones de circuits analogiques et numériques indépendantes et raisonnables, et les convertisseurs A / D sont placés entre les partitions.

L'une des méthodes traditionnelles de conception de la compatibilité électromagnétique des PCB consiste à configurer des condensateurs de découplage appropriés dans chaque Partie critique du PCB.

Iii) Analyse de l'intégrité du signal (si)

L'intégrité du signal (si pour sigle en anglais) fait référence à la qualité du signal sur une ligne de signal et à sa capacité à répondre au bon rythme et à la bonne tension dans un circuit.

Les vitesses de commutation élevées des puces de circuit intégré (ci) ou des dispositifs logiques, la disposition incorrecte des composants de terminaison ou le câblage incorrect des signaux à grande vitesse peuvent tous entraîner des réflexions, des diaphonies, des dépassements et des baisses. Les problèmes d'intégrité du signal, tels que les impulsions ci - dessous) et la sonnerie (sonnerie) peuvent entraîner la sortie de données incorrectes par le système et le circuit peut ne pas fonctionner correctement, voire pas du tout.

Intégrité et conception du signal PCB

Dans la conception de PCB, les concepteurs de PCB doivent intégrer la disposition et le câblage des composants et quelles solutions de résolution de problèmes si devraient être utilisées dans chaque cas pour mieux résoudre les problèmes d'intégrité du signal de la carte PCB. Dans certains cas, le choix du ci peut déterminer le nombre et la gravité des problèmes d'is. Le temps de commutation ou le taux de bord se réfère au taux auquel l'état IC est converti. Plus le taux IC Edge est rapide, plus il y a de chances que des problèmes de si surviennent. Il est très important de mettre fin à l'appareil correctement.

Dans la conception de PCB, un moyen courant de réduire les problèmes d'intégrité du signal consiste à ajouter des composants de terminaison sur la ligne de transmission. Lors du processus de terminaison, il est nécessaire de peser les exigences en termes de nombre d'éléments, de vitesse de commutation du signal et de consommation d'énergie du circuit. Par exemple, l'ajout de composants de terminaison signifie que les concepteurs de PCB ont moins d'espace pour le câblage et que l'ajout de composants de terminaison sera plus difficile à un stade ultérieur du processus de mise en page, car un espace approprié doit être réservé pour les nouveaux composants et le câblage. Par conséquent, au début de la mise en page du PCB, il est nécessaire de déterminer si un composant de terminaison doit être placé.