Dati PCB - Problemi e soluzioni di interferenza della scheda PCB ad alta frequenza

1. rumore dell'alimentazione elettrica Nella scheda ad alta frequenzaPCB, il rumore dell'alimentazione elettrica ha un impatto particolarmente evidente sul segnale ad alta frequenza. Pertanto, in primo luogo, l'alimentazione elettrica deve essere a basso rumore. Qui, terra pulita è importante quanto energia pulita, perché? Le caratteristiche dell'alimentazione elettrica sono illustrate nella figura 1. Ovviamente, l'alimentatore ha una certa impedenza, e l'impedenza è distribuita sull'intero alimentatore, quindi il rumore sarà anche sovrapposto all'alimentatore. Quindi dovremmo ridurre l'impedenza dell'alimentazione elettrica il più possibile, quindi ci deve essere uno strato di alimentazione e un piano di terra dedicato. Nella progettazione di circuiti ad alta frequenza, l'alimentazione elettrica è progettata sotto forma di strati, che nella maggior parte dei casi è molto meglio della forma di bus, in modo che il ciclo possa sempre seguire il percorso dell'impedenza. Inoltre, la scheda di alimentazione deve fornire un loop di segnale per tutti i segnali generati e ricevuti sul PCB, che può ridurre il loop del segnale e ridurre il rumore, che è spesso trascurato dai progettisti di circuiti a bassa frequenza.

Ci sono diversi modi per eliminare il rumore dell'alimentazione elettrica nella progettazione della scheda PCB.1.1 Prestare attenzione ai fori passanti sulla scheda: i fori passanti rendono le aperture necessarie per essere incise nel piano di alimentazione per lasciare spazio ai fori passanti per passare attraverso. Se l'apertura dello strato di potenza è troppo grande, influenzerà inevitabilmente il ciclo del segnale, il segnale sarà costretto a essere bypassato, l'area del ciclo aumenterà e il rumore aumenterà. Allo stesso tempo, se alcune linee di segnale sono concentrate vicino all'apertura e condividono questo loop, l'impedenza comune causerà crosstalk.1.2 La linea di connessione ha bisogno di abbastanza fili di terra: ogni segnale deve avere un proprio loop di segnale dedicato, e l'area del loop del segnale e del loop dovrebbe essere il più piccolo possibile, cioè, il segnale e il loop dovrebbero essere paralleli.1.3 Gli alimentatori degli alimentatori analogici e digitali dovrebbero essere separati: i dispositivi ad alta frequenza sono generalmente molto sensibili al rumore digitale, quindi i due dovrebbero essere separati e collegati insieme all'ingresso dell'alimentatore. Posizionare un loop nella posizione per ridurre l'area del loop.1.4 Evitare che gli alimentatori separati si sovrappongano tra gli strati: altrimenti il rumore del circuito può essere facilmente accoppiato tramite capacità parassitarie.1.5 Isolare componenti sensibili: come PLL.1.6 Posizionare il cavo di alimentazione: Per ridurre il loop del segnale, ridurre il rumore posizionando il cavo di alimentazione sul lato del cavo del segnale.2. Linea di trasmissione Ci sono solo due tipi di linee di trasmissione che possono apparire nel PCB: linea di striscia e linea a microonde. Il problema della linea di trasmissione è la riflessione, che causerà molti problemi. Ad esempio, il segnale di carico sarà la sovrapposizione del segnale originale e del segnale di eco, che aumenta la difficoltà di analisi del segnale; I riflessi causano la perdita di ritorno (perdita di ritorno), che colpisce il segnale tanto quanto l'interferenza del rumore additivo:2.1 La riflessione del segnale di nuovo alla sorgente del segnale aumenterà il rumore del sistema, rendendo più difficile per il ricevitore distinguere il rumore dal segnale; 2.2 Qualsiasi segnale riflesso fondamentalmente degrada la qualità del segnale e cambia la forma del segnale in ingresso. In linea di principio, la soluzione è principalmente la corrispondenza dell'impedenza (ad esempio, l'impedenza dell'interconnessione dovrebbe essere molto abbinata all'impedenza del sistema), ma a volte il calcolo dell'impedenza è ingombrante, è possibile fare riferimento ad alcuni software di calcolo dell'impedenza della linea di trasmissione.2.3 Il metodo per eliminare l'interferenza della linea di trasmissione nella progettazione della scheda PCB è il seguente:1) Evitare discontinuità di impedenza nella linea di trasmissione. Il punto di impedenza discontinua è il punto di cambiamento improvviso della linea di trasmissione, come angoli dritti, vias, ecc., che dovrebbe essere evitato il più possibile. I metodi sono: evitare gli angoli retti delle tracce, e cercare di prendere angoli o archi di 45° il più possibile, e anche angoli grandi sono accettabili; Utilizzare il minor numero possibile di vie, perché ogni via è un punto discontinuo di impedenza, e il segnale dello strato esterno evita di passare attraverso lo strato interno e viceversa.2) Non utilizzare linee di palo. Perché ogni stub è una fonte di rumore. Se il cavo di stub è corto, può essere terminato alla fine della linea di trasmissione; Se il cavo di stub è lungo, la linea di trasmissione principale sarà utilizzata come fonte, con conseguente una grande riflessione, che complica il problema e non è raccomandato.3. Accoppiamento3.1 Accoppiamento comune dell'impedenza: è un canale comune di accoppiamento, cioè la sorgente di interferenza e il dispositivo interferito condividono spesso alcuni conduttori (come alimentazione a ciclo, bus, terreno comune, ecc.). Se il campo magnetico è dominante, il valore della tensione in modalità comune generata nell'anello di massa di serie è Vcm=-(â953;³B/â ι ³t)*area (â ι ³B=variazione dell'intensità di induzione magnetica nella formula) Se si tratta di un campo elettromagnetico, è noto Quando il suo valore di campo elettrico, la sua tensione indotta: Vcm=(L*h*F*E)/48, la formula è applicabile a L(m)=150MHz o meno, oltre questo limite, il calcolo della tensione indotta può essere semplificato come: Vcm=2 *h*E.3.3 Differenziale Mode Field Accoppiamento: si riferisce alla radiazione diretta ricevuta dalla coppia o dai cavi e dai loro loop sul circuito. Se il più vicino possibile a entrambi i fili. Questo accoppiamento è notevolmente ridotto, quindi ruotare i due fili insieme per ridurre le interferenze.3.4 L'accoppiamento tra linee (crosstalk) può rendere qualsiasi linea uguale all'accoppiamento indesiderato tra circuiti paralleli, che danneggerà gravemente le prestazioni del sistema. I suoi tipi possono essere suddivisi in crosstalk capacitivo e crosstalk induttivo. Il primo è dovuto alla capacità parassitaria tra le linee che accoppia il rumore sulla sorgente di rumore alla linea di ricezione del rumore attraverso l'iniezione di corrente; Quest'ultimo può essere considerato come l'accoppiamento del segnale tra il primario e il secondario di un trasformatore parassitario indesiderato. La grandezza del crosstalk induttivo dipende dalla vicinanza dei due loop e dalla dimensione dell'area del loop, così come dall'impedenza del carico interessato.3.5 Accoppiamento della linea di alimentazione: significa che dopo che la linea di alimentazione AC o DC è soggetta a interferenze elettromagnetiche, la linea di alimentazione trasmette l'interferenza ad altri dispositivi.3.6 Ci sono diversi modi per eliminare la crosstalk nella progettazione della scheda PCB:1) La grandezza di entrambi i tipi di crosstalk aumenta con l'aumento dell'impedenza di carico, quindi le linee di segnale sensibili alle interferenze causate dal crosstalk dovrebbero essere terminate correttamente.2) Aumentare la distanza tra le linee del segnale il più possibile può ridurre efficacemente il crosstalk capacitivo. Condurre la gestione del piano di terra, lo spazio tra le tracce (come l'isolamento delle linee di segnale attive e delle linee di terra, in particolare tra le linee di segnale e la terra dove lo stato transito