Technique RF - Top 10 des astuces pour rendre le câblage de circuits haute fréquence PCB efficace

Top 10 des astuces pour rendre le câblage de circuits haute fréquence PCB efficace

Si la fréquence d'un circuit logique numérique atteint ou dépasse 45mhz ~ 50mhz, et les circuits qui fonctionnent au - dessus de cette fréquence occupent une certaine part (par exemple 1 / 3) de l'ensemble du système électronique, il est souvent appelé un circuit à haute fréquence. La conception de carte à haute fréquence est un processus de conception très complexe et son câblage est très important pour la conception globale!

Première astuce câblage multicouche

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. Dans la phase de mise en page PCB, un choix raisonnable de la taille de la plaque d'impression avec un certain nombre de couches, peut pleinement utiliser la couche intermédiaire pour définir le blindage, mieux réaliser la mise à la terre la plus proche, réduire efficacement l'inductance parasite, raccourcir la longueur de transmission du signal, Toutes ces méthodes favorisent la fiabilité des circuits haute fréquence, comme la réduction de l'amplitude des interférences croisées des signaux.

Certaines données indiquent que le bruit d'un panneau à quatre couches est inférieur de 20 dB à celui d'un panneau double face lorsque le même matériau est utilisé. Cependant, il y a aussi un problème. Plus le nombre de demi - couches de PCB est élevé, plus le processus de fabrication est complexe et plus le coût unitaire est élevé. Cela nous oblige à choisir une carte PCB avec le nombre approprié de couches lorsque nous effectuons une mise en page PCB. Planification rationnelle de la disposition des éléments et utilisation des règles de câblage correctes pour compléter la conception.

La deuxième astuce consiste à utiliser plus de broches électroniques à grande vitesse, car les broches sont pliées aussi petites que 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.

La troisième astuce est que les broches entre les broches des circuits haute fréquence sont aussi courtes que possible

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.

Une quatrième astuce est que le nombre de couches de fils entre les broches du dispositif de circuit haute fréquence est aussi faible que possible.

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. Selon les côtés, un via peut apporter une capacité répartie d'environ 0,5 PF, et la réduction du nombre de via peut augmenter considérablement la vitesse et réduire la probabilité d'erreurs de données.

La Cinquième astuce consiste à remarquer la "diaphonie" introduite par les lignes de signal dans le câblage parallèle serré.

Le câblage du circuit haute fréquence doit prêter attention à la "diaphonie" introduite par le câblage parallèle serré des lignes 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:

Si l'espace de câblage le permet, l'insertion d'un fil de terre ou d'un plan de masse entre deux fils dont la diaphonie est plus sévère peut jouer un rôle d'isolation et de réduction de la diaphonie.

Lorsque le champ électromagnétique varie lorsque l'espace autour de la ligne de signal est présent, si la distribution parallèle ne peut être évitée, il est possible de disposer une grande surface de "masse" en regard de la ligne de signal parallèle pour réduire considérablement les perturbations.

Lorsque l'espace de câblage le permet, augmentez l'espacement entre les lignes de signal adjacentes, réduisez la longueur parallèle des lignes de signal et essayez de rendre les lignes d'horloge perpendiculaires aux lignes de signal critiques plutôt que parallèles.

Si le câblage parallèle dans une même couche est presque inévitable, les directions du câblage doivent être perpendiculaires entre elles dans deux couches adjacentes.

Dans les circuits numériques, les signaux d'horloge usuels sont des signaux à changement de bord rapide et à diaphonie externe élevée. Par conséquent, dans la conception, la ligne d'horloge devrait être entourée par la ligne de masse et faire plus de trous de ligne de masse pour réduire la capacité de distribution et donc moins de diaphonie.

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 de l'emballage.

Les entrées inutilisées ne doivent pas être suspendues, mais mises à la masse ou connectées à une source d'alimentation (la source d'alimentation est également mise à la masse dans la boucle de signal haute fréquence), car la ligne suspendue peut être équivalente à une antenne d'émission et la masse peut inhiber l'émission. La pratique a prouvé que l'élimination de la diaphonie avec cette méthode peut parfois être immédiate.

La sixième astuce consiste à ajouter un condensateur de découplage haute fréquence sur la broche d'alimentation du bloc de circuit intégré

Un condensateur de découplage haute fréquence est ajouté à la broche d'alimentation de chaque 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.

La septième astuce consiste à isoler la ligne de masse du signal numérique haute fréquence de la ligne de masse du signal analogique

Lorsqu'une ligne de terre analogique, une ligne de terre numérique, etc. est connectée à une ligne de terre commune, utilisez des perles magnétiques à haute fréquence pour la connexion ou l'isolation directe 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.

Huitième astuce pour éviter que le routage ne forme une boucle

Tous les types de traces de signaux haute fréquence ne doivent pas former autant de boucles que possible. Si cela est inévitable, la zone de boucle doit être aussi petite que possible.

La neuvième astuce doit assurer une bonne adaptation de l'impédance du signal

Lors de la transmission d'un signal, lorsque l'impédance n'est pas adaptée, le signal est réfléchi dans le canal de transmission et la réflexion provoque la formation d'un dépassement du signal résultant, ce qui provoque 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:

Règles de câblage USB. Nécessite une ligne de distribution différentielle de signal USB avec une largeur de ligne de 10mil, un espacement de ligne de 6mil et un espacement de ligne de terre et de signal de 6mm.

Règles de câblage HDMI. Le routage différentiel du signal HDMI est requis avec une largeur de ligne de 10 mil et un espacement des lignes de 6 mil, avec un espacement de plus de 20 mil entre chaque paire de deux groupes de signaux différentiels HDMI.

Règles de câblage LVDS. Nécessite un routage différentiel du signal LVDS, largeur de ligne 7mil, espacement des lignes 6mil, dans le but de contrôler l'impédance du signal différentiel HDMI à 100 + - 15% ohm

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.

Dixième astuce pour préserver l'intégrité de la transmission du signal

Préserver l'intégrité de la transmission du signal contre le « phénomène de rebond de la terre» causé par la Division de la terre.