Technologie PCB - Problèmes de conception de PCB haute fréquence et haute vitesse

À l'heure actuelle, la conception de PCB haute fréquence et haute vitesse est devenue courante et chaque ingénieur de mise en page de PCB devrait être compétent. Ensuite, banelmay partagera avec vous l'expérience de conception de certains experts en matériel sur les circuits PCB haute fréquence et haute vitesse, dans l'espoir qu'ils vous seront utiles.

Quels problèmes peuvent être rencontrés dans la conception de PCB haute fréquence et haute vitesse

1. Comment éviter les interférences à haute fréquence?

L'idée de base pour éviter les interférences à haute fréquence est de minimiser les interférences du champ électromagnétique des signaux à haute fréquence, c'est ce qu'on appelle la diaphonie. Vous pouvez augmenter la distance entre le signal haute vitesse et le signal analogique, ou ajouter des traces de protection / shunt à la terre à côté du signal analogique. Notez également les interférences de bruit de la mise à la terre numérique sur la mise à la terre analogique.

2. Comment prendre en compte l'adaptation d'impédance lors de la conception d'un schéma de conception de PCB à grande vitesse?

Lors de la conception de circuits PCB haute vitesse, l'adaptation d'impédance est l'un des éléments de conception. Les valeurs d'impédance ont une relation absolue avec les méthodes de câblage telles que la marche sur la couche superficielle (microruban) ou interne (ruban / double ruban), la distance par rapport à la couche de référence (couche d'alimentation ou couche de terre), la largeur du câblage, le matériau PCB, etc. les deux affectent les valeurs d'impédance caractéristiques de la piste. C'est - à - dire que la valeur de l'impédance ne peut être déterminée qu'après câblage. En général, le logiciel de simulation ne peut pas prendre en compte certaines conditions de câblage avec des discontinuités d'impédance en raison des limitations du modèle de circuit ou des algorithmes mathématiques utilisés. A ce stade, seuls quelques terminaux (terminaisons) peuvent rester sur le schéma, tels que les résistances série. Atténue les effets de la discontinuité d'impédance de trace. La vraie solution à ce problème est d'essayer d'éviter les discontinuités d'impédance lors du câblage.

3. De quels aspects les concepteurs devraient - ils tenir compte des règles EMC et EMI dans la conception de circuits imprimés haute vitesse?

En règle générale, la conception EMI / CEM doit prendre en compte les deux aspects du rayonnement et de la conduction. Le premier appartient à la partie haute fréquence (< 30 MHz) et le second à la partie basse fréquence (< 30 MHz). Vous ne pouvez donc pas vous concentrer uniquement sur les hautes fréquences et ignorer la partie basse fréquence. Une bonne conception EMI / EMC doit commencer la mise en page en tenant compte de l'emplacement du dispositif, de l'Arrangement de l'empilement de PCB, des méthodes de connexion importantes, du choix du dispositif, etc. S'il n'y a pas de meilleur arrangement à l'avance, il sera résolu par la suite. Cela va doubler les choses et augmenter les coûts. Par example, le générateur d'horloge ne doit pas être positionné à proximité d'un connecteur externe. Les signaux à grande vitesse doivent atteindre autant de couches internes que possible. Notez l'adaptation d'impédance caractéristique et la continuité de la couche de référence pour réduire la réflexion. La vitesse de conversion du signal poussé par l'appareil doit être aussi faible que possible pour réduire la hauteur. Composante fréquentielle, lors du choix d'un condensateur de découplage / dérivation, il convient de noter si sa réponse fréquentielle répond aux exigences de réduction du bruit du plan de puissance. De plus, il est important de noter le trajet de retour du courant de signal haute fréquence, de sorte que la surface de boucle soit la plus petite possible (c'est - à - dire que l'impédance de boucle soit la plus faible possible) afin de réduire le rayonnement. Vous pouvez également diviser le sol pour contrôler la portée du bruit à haute fréquence. Enfin, sélectionnez correctement la mise à la terre du châssis entre le PCB et le boîtier.

4. Comment choisir une carte PCB?

Le choix des cartes PCB doit trouver un équilibre entre la satisfaction des exigences de conception et la production de masse et les coûts. Les exigences de conception comprennent les parties électriques et mécaniques. En général, ce problème de matériau est d'autant plus important lors de la conception de cartes PCB à très haute vitesse (fréquences supérieures à GHz). Par example, pour un matériau fr - 4 couramment utilisé, les pertes diélectriques à des fréquences de quelques GHz auront une grande influence sur l'atténuation du signal et peuvent ne pas convenir. En ce qui concerne l'électricité, Notez si la constante diélectrique et les pertes diélectriques conviennent à la fréquence de conception.

5. Comment répondre aux exigences de la CEM autant que possible sans trop de pression sur les coûts?

L'augmentation du coût des cartes PCB en raison de la CEM est généralement due à l'augmentation du nombre de couches de terre pour améliorer l'effet de blindage, ainsi qu'à l'ajout de billes magnétiques en ferrite, de selfs et d'autres dispositifs de suppression des harmoniques haute fréquence. En outre, il est souvent nécessaire d'adapter la structure de blindage sur d'autres mécanismes pour que l'ensemble du système passe les exigences CEM. Seules quelques techniques de conception de carte PCB sont fournies ci - dessous pour réduire l'effet de rayonnement électromagnétique produit par le circuit.

Essayez de choisir un appareil avec un taux de conversion de signal plus lent pour réduire la composante haute fréquence produite par le signal.

Faites attention au placement des éléments haute fréquence et ne vous Rapprochez pas trop du connecteur externe.

Notez l'adaptation d'impédance des signaux à grande vitesse, la couche de câblage et son chemin de retour pour réduire la réflexion et le rayonnement à haute fréquence.

Des condensateurs de découplage adéquats et appropriés sont placés sur les broches d'alimentation de chaque appareil pour atténuer le bruit sur le plan d'alimentation et le plan de masse. Une attention particulière est accordée à la conformité de la réponse en fréquence et des caractéristiques de température du condensateur avec les exigences de conception.

Il est possible de séparer convenablement la terre à proximité du connecteur externe de la terre, la terre du connecteur pouvant être reliée à la terre du châssis à proximité.

En plus de certains signaux spéciaux à haute vitesse, les traces de protection / déviation de la terre peuvent être utilisées de manière appropriée. Mais faites attention à l'effet de la trace de protection / shunt sur l'impédance caractéristique de la trace.

La couche de puissance se rétrécit de 20h de la couche de terre et H est la distance entre la couche de puissance et la couche de terre.

6. Quels sont les aspects de la conception, du câblage et de la mise en page des PCB haute fréquence au - dessus de 2G doivent être pris en compte?

Les PCB haute fréquence au - dessus de 2G appartiennent à la conception des circuits RF et ne sont pas couverts par la discussion sur la conception de circuits numériques à grande vitesse. La disposition et le câblage des circuits RF doivent être considérés avec le schéma, car la disposition et le câblage ont un effet de distribution. En outre, certains dispositifs passifs dans la conception de circuits RF sont réalisés par définition paramétrique et feuille de cuivre profilée. Par conséquent, les outils EDA sont nécessaires pour fournir des équipements de paramétrage et éditer des feuilles de cuivre profilées. La station de carte mentor a un module de conception RF spécial qui peut répondre à ces exigences. En outre, la conception RF générale nécessite des outils d'analyse de circuits RF spécialisés. Le plus connu dans l'industrie est eesoft d'Agilent, qui a une bonne interface avec les outils de mentor.

7. L'ajout de points de test affectera - t - il la qualité du signal à grande vitesse?

Que cela affecte ou non la qualité du signal dépend de la méthode d'ajout du point de test et de la vitesse du signal. Fondamentalement, il est possible d'ajouter un point de test supplémentaire sur la ligne (n'utilisez pas de broches DIP ou perforées existantes comme point de test) ou de tirer une courte ligne de la ligne. Le premier équivaut à ajouter un petit condensateur à la ligne, le second est une branche supplémentaire. Les deux cas ont plus ou moins d'effet sur les signaux à grande vitesse, l'ampleur de l'effet étant liée à la vitesse fréquentielle du signal et à la vitesse de bord du signal. La taille de l'impact peut être connue par simulation. En principe, plus le point de test est petit, mieux c'est (bien sûr, il doit répondre aux exigences de l'outil de test) et plus la branche est courte, mieux c'est.