Technologie PCB - Résumé des conseils de câblage PCB pour circuits haute fréquence

Également connu sous le nom de carte de circuit imprimé, le PCB peut permettre la connexion de circuits et la mise en œuvre fonctionnelle entre les composants électroniques, ainsi qu'une partie importante de la conception de circuits d'alimentation. Aujourd'hui, je vais utiliser cet article pour présenter la technologie de câblage de circuit à haute fréquence dans la conception de PCB.

Câblage de la carte 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 carte 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 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. Avec le même matériau, le bruit d'un panneau à quatre couches est inférieur de 20 dB à celui d'un panneau double face. 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 nécessite, en plus de choisir le nombre approprié de couches de carte PCB, un schéma de configuration de composant raisonnable et l'adoption de règles de câblage correctes pour compléter la conception.

1. Moins la courbure de fil entre les broches de l'électronique à grande vitesse est meilleure

Les fils pour le câblage du circuit haute fréquence sont de préférence entièrement rectilignes et nécessitent 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.

2. Moins il y a de couches de fil alternées entre les broches du dispositif de circuit à haute fréquence, mieux c'est

Par « moins il y a d'alternance inter - couches de fils, mieux c'est », on entend que moins il y a de pores (via) utilisés lors de la connexion des éléments, mieux c'est. Les porosités peuvent apporter une capacité distribuée de 0,5 PF, et la réduction du nombre de porosités peut augmenter considérablement la vitesse et réduire la probabilité d'erreurs de données.

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, etc., il est nécessaire que La ligne de signal haute fréquence soit aussi courte que possible.

4. Faites attention à la "diaphonie" introduite par les lignes de signal parallèles rapprochées

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. Du fait du couplage mutuel des champs électromagnétiques entre les signaux, un signal bruité indésirable est généré. Appelé le son de phase. 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) 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, à condition que l'espace de câblage le permette;

(4) Si le câblage parallèle dans la même couche est presque inévitable, les directions du câblage doivent être perpendiculaires entre elles dans 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 la méthode de mise à la terre, 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.

5. Ligne de mise à la terre de signal numérique à haute fréquence isolée et ligne de mise à la terre de 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. Les potentiels de masse des lignes de masse des signaux numériques haute fréquence ne sont généralement pas cohérents. 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.

6. Ajouter un condensateur de découplage haute fréquence sur la broche d'alimentation du bloc de circuit intégré

Un condensateur de découplage haute fréquence a été 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.

7. Évitez le câblage pour former une boucle

Les différentes trajectoires de signaux haute fréquence doivent autant que possible ne pas former de boucle. Si cela est inévitable, la zone de circulation doit être aussi petite que possible.

8. Une bonne adaptation d'impédance de signal doit être garantie

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, faites attention à la ligne de transmission sur le PCB, ne pas avoir de changements brusques 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 un routage différentiel du signal LVDS avec une largeur de ligne de 7 mil et un espacement 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, largeur de ligne 10mil, espacement des lignes 6mil, espacement des paires de signaux différentiels HDMI de plus de 20mil par deux groupes;

(4) Règles de câblage DDR. Les traces ddr1 exigent que le signal ne traverse pas le trou autant que possible, que les lignes de 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 dispositifs à haute vitesse DDR2 et plus, des données à haute fréquence sont également nécessaires. Les longueurs de ces lignes sont égales pour assurer l'adaptation d'impédance 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.