Technique RF - Comment câbler une carte PCB haute fréquence et haute vitesse? Quelles sont les compétences et les règles?

Carte PCB haute fréquence se réfère à une carte de circuit imprimé dont la fréquence est supérieure à 1 GHz et qui a des exigences élevées pour toutes sortes de propriétés physiques, de précision et de paramètres techniques. Il est souvent utilisé dans des domaines tels que les systèmes d'évitement des collisions automobiles, les systèmes par satellite, les systèmes radio, etc. La carte PCB haute fréquence est un lien important dans le câblage, elle affecte directement le fonctionnement des hautes fréquences et des vitesses élevées. Aujourd'hui, je vais parler de la façon de câbler les cartes PCB haute fréquence et haute vitesse.

Comment les cartes haute fréquence doivent - elles être câblées? Portez une attention particulière au câblage des cartes haute fréquence. Sur la base des connaissances de base de la technologie des micro - ondes, lorsque la longueur d'onde d'un signal est si petite qu'elle est proportionnelle à la longueur d'une ligne de transmission, nous ne pouvons pas analyser le circuit selon la méthode traditionnelle du circuit collecteur total, mais plutôt en utilisant l'analyse théorique in situ, qui est la théorie des lignes de transmission. Bien sûr, dans des circonstances normales, la fréquence du signal des circuits que nous concevons ne sera pas trop élevée. Longueur d'onde = vitesse de transmission du signal / fréquence du signal. Généralement, la vitesse de transmission d'un signal est liée à la constante diélectrique du milieu de transmission. Nous pourrions aussi bien régler la vitesse de transmission du signal à la vitesse de la lumière. 3 * 10 ^ 8 M / S (En fait moins) pour un signal de 300 MHz, la longueur d'onde est de 1 m, généralement la longueur de la ligne sur la carte PCB n'atteindra pas 1 M. Comme on peut le voir, nous n'avons pas à nous soucier trop des signaux à basse fréquence.

Quelles sont les exigences de câblage PCB haute fréquence? Lorsque la fréquence du signal de la carte PCB haute fréquence est élevée, une adaptation d'impédance sur la ligne de transmission est nécessaire pour réduire la réflexion du signal. Typiquement, une seule ligne d'extrémité peut être utilisée pour l'appariement à distance ou l'appariement de bornes, et les signaux différentiels sont généralement pontés entre les lignes différentielles près des bornes. Correspondance de résistance. En ce qui concerne mon sujet récent, la transmission d'un signal LVDS sur une ligne différentielle nécessite de placer une résistance de 100 ohms à la réception pour l'adaptation d'impédance. Selon la connaissance de la ligne de transmission, l'impédance caractéristique de la ligne différentielle doit être de 100 ohms pour être parfaitement adaptée. Pour cette raison, il existe des exigences strictes en matière de largeur de ligne et d'espacement des lignes pour les lignes différentielles. L'impédance caractéristique de la ligne différentielle est liée à la permittivité du substrat, à l'épaisseur du substrat, à l'épaisseur de cuivre du fil, à la largeur de ligne de la ligne différentielle, à la distance de la ligne différentielle, à l'épaisseur de la génération d'huile du substrat, etc. la formule de calcul est également assez complexe.

Conseils de câblage de carte de circuit haute fréquence 1. Moins de couches de fils alternent entre les broches du dispositif de circuit haute fréquence, mieux c'est

Ce que l'on appelle "moins il y a d'alternances inter - couches de fils, mieux c'est", signifie que moins il y a de porosités (via) utilisées lors de la connexion des éléments, mieux c'est. Les porosités peuvent apporter une capacité distribuée d'environ 0,5 PF, et la réduction du nombre de porosités peut augmenter considérablement la vitesse et réduire la probabilité d'erreurs de données.

2. Les broches entre les broches de l'électronique à grande vitesse doivent être pliées le moins possible

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 degrés ou un arc de cercle. Cette exigence est utilisée uniquement pour améliorer la résistance fixe de la Feuille de cuivre dans les circuits basse fréquence, alors que dans les circuits haute fréquence, cette exigence est satisfaite. Une exigence peut réduire l'émission externe et le couplage mutuel des signaux haute fréquence.

3. Plus le fil entre les broches du dispositif de circuit à haute fréquence est court, mieux c'est

L'intensité de rayonnement du signal est proportionnelle à la longueur de trace de la ligne de signal. Plus la ligne de signal haute fréquence est longue, plus il est facile de la coupler à un composant proche de celle - ci. Par conséquent, pour les signaux tels que les horloges, les oscillateurs à cristal, les données DDR, les lignes LVDS, les lignes USB, les lignes HDMI et autres lignes de signal haute fréquence, les exigences sont les plus courtes possibles.

Règles de câblage de la carte PCB haute fréquence tout d'abord, le câblage de la carte PCB haute fréquence doit prêter attention au câblage du circuit haute fréquence "diaphonique" introduit par le câblage parallèle serré de la ligne de signal doit prêter attention au câblage du circuit haute fréquence "diaphonique" introduit par le câblage parallèle serré de la ligne de signal. Par diaphonie, on entend un phénomène de couplage entre des lignes de signal qui ne sont pas directement connectées. Comme les signaux à haute fréquence sont transmis le long de la ligne de transmission sous forme d'ondes électromagnétiques, la ligne de signal agira comme une antenne et l'énergie du champ électromagnétique sera émise autour de la ligne de transmission. En raison du couplage mutuel des champs électromagnétiques entre les signaux, un signal de bruit indésirable est généré. Appelé diaphonie. Les paramètres de la couche PCB, l'espacement des lignes de signal, les caractéristiques électriques des extrémités motrice et réceptrice et la méthode de terminaison des lignes de signal ont tous une certaine influence sur la diaphonie. Ainsi, pour réduire la diaphonie des signaux haute fréquence, il est nécessaire de faire autant que possible les choses suivantes lors du câblage:

(1) Lorsque l'espace de câblage le permet, l'insertion d'un fil de terre ou d'un plan de masse entre deux fils avec une diaphonie plus sévère peut jouer un rôle d'isolation et réduire la diaphonie;

(2) Lorsque le champ électromagnétique varie en présence de l'espace autour de la ligne de signal, si la distribution parallèle ne peut être évitée, une grande surface de « Terre» peut être disposée en face de la ligne de signal parallèle pour réduire considérablement les perturbations;

(3) Si l’espace de câblage le permet, augmenter l’espacement entre les lignes de signal adjacentes, réduire la longueur parallèle des lignes de signal et essayer de rendre les lignes d’horloge perpendiculaires aux lignes de signal critiques plutôt que parallèles;

(4) Si le câblage parallèle dans la même couche est presque inévitable, les directions du câblage doivent être perpendiculaires entre elles dans les deux couches adjacentes;

(5) dans les circuits numériques, le signal d'horloge habituel est un signal à changement de bord rapide qui a une diaphonie externe élevée. Par conséquent, dans la conception, la ligne d'horloge devrait être entourée par la ligne de masse et plus de trous de ligne de masse devraient être utilisés pour réduire la capacité de distribution et donc la diaphonie;

(6) pour l'horloge de signal à haute fréquence, essayez d'utiliser le signal d'horloge différentiel à basse tension et le mode de mise à la terre enveloppante, et faites attention à l'intégrité du poinçon de mise à la terre;

(7) ne Suspendez pas les bornes d'entrée inutilisées, mais mettez - les à la terre ou connectez - les à une source d'alimentation (l'alimentation est également mise à la terre dans la boucle de signal haute fréquence), car le fil suspendu peut être l'équivalent d'une antenne d'émission et la mise à la terre supprimera l'émission. La pratique a prouvé que l'élimination de la diaphonie avec cette méthode peut parfois être immédiate.

2. Isolez la ligne de terre du signal numérique à haute fréquence de la ligne de terre du signal analogique lorsque la ligne de terre analogique, la ligne de terre numérique, etc. est connectée à la ligne de terre commune, utilisez des perles magnétiques d'étranglement à haute fréquence pour connecter ou isoler directement et choisissez un endroit approprié pour L'interconnexion à point unique. Le potentiel de masse de la ligne de masse du signal numérique haute fréquence est généralement incohérent. Il y a généralement une certaine différence de tension directement entre les deux. De plus, la ligne de masse du signal numérique haute fréquence contient généralement une composante harmonique très riche du signal haute fréquence. Lorsque la ligne de masse du signal numérique et la ligne de masse du signal analogique sont connectées directement, les harmoniques du signal haute fréquence interfèrent avec le signal analogique par couplage de la ligne de masse. Ainsi, dans des conditions normales, pour isoler la ligne de masse du signal numérique haute fréquence et la ligne de masse du signal analogique, il est possible d'utiliser un procédé d'interconnexion à point unique à un endroit approprié ou un procédé d'interconnexion à billes magnétiques à Self haute fréquence.

3. Ajouter un condensateur de découplage haute fréquence sur la broche d'alimentation du bloc de circuit intégré ajouter un condensateur de découplage haute fréquence sur chaque broche d'alimentation du bloc de circuit intégré à proximité. Augmenter le condensateur de découplage haute fréquence de la broche d'alimentation, peut inhiber efficacement l'interférence des harmoniques haute fréquence sur la broche d'alimentation.

Quatrièmement, pour assurer une bonne adaptation de l'impédance du signal lors de la transmission du signal, lorsque l'impédance n'est pas adaptée, le signal est réfléchi dans le canal de transmission, la réflexion provoquant la formation d'un dépassement du signal résultant, provoquant des fluctuations du signal autour d'un seuil logique.

La méthode de base pour éliminer la réflexion est de bien adapter l'impédance du signal transmis. Comme plus la différence entre l'impédance de charge et l'impédance caractéristique de la ligne de transmission est grande, plus la réflexion est importante, il convient de rendre l'impédance caractéristique de la ligne de transmission de signal aussi égale que possible à l'impédance de charge. Dans le même temps, s'il vous plaît noter que la ligne de transmission sur le PCB ne peut pas avoir des changements soudains ou des coins, et essayez de garder l'impédance de chaque point de la ligne de transmission continue, sinon il y aura des réflexions entre les différentes parties de la ligne de transmission. Cela nécessite que les règles de câblage suivantes soient respectées lors du câblage PCB haute vitesse:

(1) Règles de câblage LVDS. Nécessite une trace différentielle du signal LVDS avec une largeur de ligne de 7 mil et une distance de ligne de 6 mil, dans le but de contrôler l'impédance du signal différentiel HDMI à 100 + - 15% ohms;

(2) Règles de câblage USB. Nécessite une ligne de distribution différentielle de signal USB, largeur de ligne 10mil, espacement des lignes 6mil, espacement des lignes de terre et de signal 6mil;

(3) Règles de câblage HDMI. Nécessite un routage différentiel du signal HDMI avec une largeur de ligne de 10 mil et un espacement des lignes de 6 mil, avec un espacement entre deux ensembles de paires de signaux différentiels HDMI supérieur à 20 mil;

(4) Règles de câblage DDR. Les traces ddr1 exigent que le signal ne traverse pas les trous autant que possible, que les lignes du signal soient de largeur égale et que les lignes soient espacées de manière égale. Les traces doivent respecter le principe de 2W pour réduire la diaphonie entre les signaux. Pour les appareils à haute vitesse DDR2 et plus, des données à haute fréquence sont également requises. Les longueurs de ces lignes sont égales pour assurer l'adaptation d'impédance du signal.

Ci - dessus sont des instructions détaillées sur les règles de câblage, les astuces de câblage et comment câblage haute fréquence haute vitesse carte PCB. Ce n'est qu'avec attention et évitement que l'intégrité de la transmission du signal peut être préservée, empêchant le "phénomène de rebond à la Terre" causé par la Division de la ligne de terre. « le