PCB Tecnico - Abilità di layout RF nella progettazione PCB del telefono cellulare

L'aumento delle funzioni del telefono cellulare ha requisiti più elevati per la progettazione di schede PCB. Con l'avvento dei dispositivi Bluetooth, dei telefoni cellulari e dell'era 3G, gli ingegneri stanno prestando sempre più attenzione alle capacità di progettazione dei circuiti RF. Il design del circuito a radiofrequenza (RF) è spesso descritto come una sorta di "arte nera" perché ci sono ancora molte incertezze teoriche, ma questa visione è solo parzialmente corretta. La progettazione del circuito stampato RF ha anche molte linee guida che possono essere seguite e non dovrebbe essere ignorata la legge. Tuttavia, nella progettazione effettiva, la vera abilità pratica è come compromettere queste linee guida e regole quando non possono essere implementate con precisione a causa di vari vincoli progettuali. Naturalmente, ci sono molti importanti argomenti di progettazione RF che vale la pena discutere, tra cui l'abbinamento di impedenza e impedenza, materiali isolanti e laminati, lunghezze d'onda e onde in piedi, quindi questi hanno un grande impatto sull'EMC ed EMI dei telefoni cellulari. Le condizioni che devono essere soddisfatte durante la progettazione del layout RF sono riassunte:

1. Separare l'amplificatore RF ad alta potenza (HPA) e l'amplificatore a basso rumore (LNA) il più possibile

In poche parole, è quello di mantenere il circuito di trasmissione RF ad alta potenza lontano dal circuito di ricezione RF a bassa potenza. Il telefono cellulare ha molte funzioni e molti componenti, ma lo spazio PCB è piccolo. Allo stesso tempo, considerando che il processo di progettazione del cablaggio ha il limite più alto, tutti questi hanno requisiti relativamente elevati per le competenze di progettazione. In questo momento, potrebbe essere necessario progettare un PCB da quattro a sei strati e lasciarli lavorare alternativamente invece di lavorare allo stesso tempo. I circuiti ad alta potenza a volte includono buffer RF e oscillatori a tensione controllata (VCO). Assicurati che ci sia almeno un intero pezzo di terreno nell'area ad alta potenza del PCB, preferibilmente senza vias. Certo, più rame, meglio è. I segnali analogici sensibili dovrebbero essere il più lontano possibile dai segnali digitali ad alta velocità e dai segnali RF.

2. la partizione di progettazione può essere decomposta nella partizione fisica e nella partizione elettrica.

Il partizionamento fisico coinvolge principalmente problemi come layout dei componenti, orientamento e schermatura; Il partizionamento elettrico può continuare a essere decomposto in partizioni per la distribuzione di energia, l'instradamento RF, i circuiti e i segnali sensibili e la messa a terra.

2.2.1 Discutiamo la questione del partizionamento fisico. Il layout dei componenti è la chiave per ottenere una buona progettazione RF. La tecnica più efficace è prima di fissare i componenti sul percorso RF e regolare il loro orientamento per ridurre al minimo la lunghezza del percorso RF, tenere l'ingresso lontano dall'uscita e, per quanto possibile, la separazione a terra dei circuiti ad alta potenza e dei circuiti a bassa potenza.

Il metodo più efficace di impilamento del circuito stampato è quello di organizzare il piano di terra principale (terra principale) sul secondo strato sotto lo strato superficiale e indirizzare le linee RF sullo strato superficiale il più possibile. Ridurre al minimo le dimensioni dei vias sul percorso RF può non solo ridurre l'induttanza del percorso, ma anche ridurre i giunti di saldatura virtuali sul terreno principale e ridurre la possibilità di perdita di energia RF ad altre aree del laminato. Nello spazio fisico, circuiti lineari come gli amplificatori multistadio sono di solito sufficienti per isolare più zone RF l'una dall'altra, ma i duplexer, i mixer e gli amplificatori/mixer a frequenza intermedia hanno sempre più RF/IF. I segnali interferiscono l'uno con l'altro, quindi bisogna fare attenzione per minimizzare questo effetto.

2.2.2 Le tracce RF e IF dovrebbero essere attraversate il più possibile e posizionate tra di esse il più possibile un terreno. Il percorso RF corretto è molto importante per le prestazioni dell'intera scheda PCBboard, motivo per cui il layout dei componenti di solito rappresenta la maggior parte del tempo nella progettazione della scheda PCB del telefono cellulare. Nella progettazione della scheda PCB del telefono cellulare, di solito il circuito dell'amplificatore a basso rumore può essere posizionato su un lato della scheda PCB e l'amplificatore ad alta potenza è posizionato dall'altro lato e infine sono collegati all'estremità RF e all'elaborazione della banda base sullo stesso lato attraverso un duplexer. Sull'antenna alla fine del dispositivo. Alcuni trucchi sono necessari per garantire che i fori dritti non trasferiscano energia RF da un lato all'altro della scheda. Una tecnica comune è quella di utilizzare fori ciechi su entrambi i lati. Gli effetti negativi dei fori dritti possono essere ridotti al minimo disponendo i fori dritti in aree prive di interferenze RF su entrambi i lati della scheda PCB. A volte è impossibile garantire un isolamento sufficiente tra più blocchi di circuito. In questo caso, è necessario considerare l'uso di uno scudo metallico per schermare l'energia RF nell'area RF. Lo scudo metallico deve essere saldato al suolo e deve essere mantenuto con i componenti. Una distanza adeguata, quindi ha bisogno di occupare spazio prezioso sulla scheda PCB. È molto importante garantire l'integrità del coperchio di protezione il più possibile. Le linee di segnale digitali che entrano nella copertura di schermatura metallica dovrebbero andare allo strato interno il più possibile ed è meglio che lo strato PCB sotto lo strato di cablaggio sia lo strato di terra. Le linee di segnale RF possono uscire dal piccolo divario nella parte inferiore dello scudo metallico e lo strato di cablaggio nella fessura di terra, ma quanto più terra possibile intorno allo spazio, il terreno su diversi strati può essere collegato insieme attraverso vie multiple.

2.2.3 Anche il disaccoppiamento corretto ed efficace della potenza dei chip è molto importante. Molti chip RF con circuiti lineari integrati sono molto sensibili al rumore di potenza. Di solito, ogni chip deve utilizzare fino a quattro condensatori e un induttore di isolamento per garantire che tutto il rumore di alimentazione sia filtrato. Un circuito integrato o un amplificatore spesso ha un'uscita open-drain, quindi è necessario un induttore pull-up per fornire un carico RF ad alta impedenza e un alimentatore DC a bassa impedenza. Lo stesso principio vale per il disaccoppiamento dell'alimentazione elettrica da questo lato induttore. Alcuni chip richiedono più alimentatori per funzionare, quindi potresti aver bisogno di due o tre set di condensatori e induttori per disaccoppiarli separatamente. Gli induttori sono raramente vicini tra loro in parallelo, perché questo formerà un trasformatore air-core e indurrà interferenze l'uno con l'altro. Segnali, quindi la distanza tra di loro deve essere almeno uguale all'altezza di uno dei dispositivi, o disposti ad angolo retto per ridurre al minimo la loro induttanza reciproca.

2.2.4 Il principio della zonizzazione elettrica è generalmente lo stesso di quello della zonizzazione fisica, ma contiene anche altri fattori. Alcune parti del telefono cellulare utilizzano diverse tensioni di lavoro e sono controllate dal software per estendere la durata della batteria. Ciò significa che i telefoni cellulari devono funzionare più fonti di energia, e questo porta più problemi all'isolamento. L'alimentazione viene solitamente introdotta dal connettore e viene immediatamente disaccoppiata per filtrare qualsiasi rumore dall'esterno del circuito stampato, e poi distribuita dopo essere passata attraverso una serie di interruttori o regolatori. La corrente DC della maggior parte dei circuiti sulla scheda PCB del telefono cellulare è piuttosto piccola, quindi la larghezza di traccia di solito non è un problema. Tuttavia, una linea di corrente più ampia possibile deve essere instradata separatamente per l'alimentazione dell'amplificatore ad alta potenza per ridurre al minimo la caduta di tensione di trasmissione. Al fine di evitare troppe perdite di corrente, sono necessarie più vie per trasferire corrente da uno strato all'altro. Inoltre, se non può essere sufficientemente disaccoppiato al perno di alimentazione dell'amplificatore ad alta potenza, il rumore ad alta potenza si irradia su tutta la scheda e causerà vari problemi. La messa a terra degli amplificatori ad alta potenza è fondamentale ed è spesso necessario progettare uno scudo metallico per esso. Nella maggior parte dei casi, è anche fondamentale assicurarsi che l'uscita RF sia lontana dall'ingresso RF. Questo vale anche per amplificatori, buffer e filtri. Nel peggiore dei casi, se l'uscita dell'amplificatore e del buffer viene riportata al loro ingresso con fase e ampiezza adeguate, allora possono avere auto-oscillazione. Nel migliore dei casi, saranno in grado di lavorare stabilmente in qualsiasi condizione di temperatura e tensione. Infatti, possono diventare instabili e aggiungere segnali di rumore e intermodulazione al segnale RF. Se la linea di segnale RF deve essere collegata dall'estremità di ingresso del filtro fino all'estremità di uscita, ciò potrebbe danneggiare gravemente le caratteristiche di banda del filtro. Per ottenere un buon isolamento tra l'ingresso e l'uscita, una terra deve essere posata intorno al filtro prima, e poi una terra deve essere posata nell'area dello strato inferiore del filtro e collegata al terreno principale che circonda il filtro. È anche un buon modo per mantenere le linee di segnale che devono passare attraverso il filtro il più lontano possibile dai pin del filtro.

Inoltre, la messa a terra di vari punti sull'intera scheda deve essere molto attenta, altrimenti verrà introdotto un canale di accoppiamento. A volte è possibile scegliere di prendere linee di segnale RF monoterminale o bilanciate. Anche in questo caso si applicano i principi dell'interferenza incrociata e dell'EMC/EMI. Le linee di segnale RF bilanciate possono ridurre il rumore e le interferenze incrociate se sono instradate correttamente, ma la loro impedenza è solitamente elevata e una larghezza di linea ragionevole deve essere mantenuta per ottenere una sorgente di segnale corrispondente, una traccia e un'impedenza di carico. Il cablaggio effettivo potrebbe essere Ci saranno alcune difficoltà. Il buffer può essere utilizzato per migliorare l'effetto di isolamento, perché può dividere lo stesso segnale in due parti e utilizzato per guidare circuiti diversi, in particolare l'oscillatore locale può aver bisogno di un buffer per guidare più mixer. Quando il mixer raggiunge lo stato di isolamento della modalità comune alla frequenza RF, non funzionerà correttamente. Il buffer può ben isolare i cambiamenti di impedenza a frequenze diverse, in modo che i circuiti non interferiscano tra loro. Buffer sono molto utili per il design. Possono seguire il circuito che deve essere guidato, in modo che le tracce di uscita ad alta potenza siano molto brevi. Poiché il livello del segnale di ingresso del buffer è relativamente basso, non sono facili da interferire con altri sulla scheda. Il circuito sta causando interferenze. Gli oscillatori controllati da tensione (VCO) possono convertire tensioni variabili in frequenze variabili. Questa funzione è utilizzata per la commutazione del canale ad alta velocità, ma convertono anche il rumore di traccia sulla tensione di controllo in piccole variazioni di frequenza, che danno il segnale RF aggiunge rumore.

2.2.5 Per evitare un aumento del rumore, occorre considerare i seguenti aspetti: in primo luogo, la larghezza di banda prevista della linea di controllo può variare da DC a 2 MHz ed è quasi impossibile eliminare tale rumore a banda larga attraverso il filtraggio; In secondo luogo, VCO La linea di controllo è solitamente parte di un ciclo di feedback che controlla la frequenza. Può introdurre rumore in molti luoghi, quindi la linea di controllo VCO deve essere gestita con molta attenzione. Assicurarsi che il terreno sotto la traccia RF sia solido e che tutti i componenti siano saldamente collegati al terreno principale e isolati da altre tracce che possono causare rumore. È inoltre necessario garantire che l'alimentazione del VCO sia sufficientemente disaccoppiata. Poiché l'uscita RF del VCO è spesso un livello relativamente alto, il segnale di uscita VCO può facilmente interferire con altri circuiti, quindi particolare attenzione deve essere prestata al VCO. Infatti, VCO è spesso posizionato alla fine dell'area RF, e a volte ha bisogno di uno scudo metallico. Il circuito risonante (uno per il trasmettitore e l'altro per il ricevitore) è legato al VCO, ma ha anche le sue caratteristiche. In poche parole, il circuito risonante è un circuito risonante parallelo con un diodo capacitivo, che aiuta a impostare la frequenza di funzionamento VCO e modulare la voce o i dati al segnale RF. Tutti i principi di progettazione VCO si applicano anche ai circuiti risonanti. Poiché il circuito risonante contiene un numero considerevole di componenti, ha un'ampia area di distribuzione sulla scheda e di solito funziona ad una frequenza RF molto alta, il circuito risonante è di solito molto sensibile al rumore. I segnali sono solitamente disposti su perni adiacenti del chip, ma questi perni di segnale devono funzionare con induttori e condensatori relativamente grandi, il che a sua volta richiede che questi induttori e condensatori siano situati molto vicini e collegati indietro su un circuito di controllo che è sensibile al rumore. Non è facile farlo.

L'amplificatore di controllo automatico del guadagno (AGC) è anche un posto soggetto a problemi, sia che si tratti di un circuito di trasmissione o ricezione avrà un amplificatore AGC. Gli amplificatori AGC di solito possono filtrare efficacemente il rumore, ma poiché i telefoni cellulari hanno la capacità di affrontare i rapidi cambiamenti nella forza dei segnali trasmessi e ricevuti, il circuito AGC deve avere una larghezza di banda abbastanza ampia, che rende facile introdurre amplificatori AGC su alcuni circuiti chiave Rumore. La progettazione dei circuiti AGC deve essere conforme alle buone tecniche di progettazione dei circuiti analogici, che sono correlate ai pin di ingresso corto dell'amplificatore op e ai percorsi di feedback brevi, entrambi devono essere lontani da tracce di segnale RF, IF o digitale ad alta velocità. Allo stesso modo, una buona messa a terra è essenziale e l'alimentazione del chip deve essere ben disaccoppiata. Se è necessario eseguire un cavo lungo all'estremità di ingresso o uscita, è meglio andare all'estremità di uscita. Di solito, l'impedenza dell'estremità di uscita è molto più bassa e non è facile indurre rumore. Generalmente, più alto è il livello del segnale, più facile è introdurre rumore in altri circuiti. In tutti i progetti PCB, è un principio generale tenere i circuiti digitali lontani dai circuiti analogici il più possibile e si applica anche alla progettazione PCB RF. La terra analogica comune e la terra utilizzati per schermare e separare le linee di segnale sono di solito ugualmente importanti. Pertanto, nelle prime fasi della progettazione, un'attenta pianificazione, un layout dei componenti ben ponderato e una valutazione approfondita del layout * sono tutti molto importanti. Lo stesso dovrebbe essere usato per RF Tenere la linea lontano da linee analogiche e alcuni segnali digitali molto critici. Tutte le tracce RF, i pad e i componenti devono essere riempiti con rame macinato il più possibile e collegati al terreno principale il più possibile. Se la traccia RF deve passare attraverso la linea del segnale, provare a instradare uno strato di terra collegato al terreno principale lungo la traccia RF tra di loro. Se non è possibile, assicurarsi che siano incrociati. Questo riduce al minimo l'accoppiamento capacitivo. Allo stesso tempo, posizionare più terreno possibile intorno a ogni traccia RF e collegarli al terreno principale. Inoltre, ridurre al minimo la distanza tra tracce RF parallele può ridurre al minimo l'accoppiamento induttivo. Quando un piano solido di terra viene posizionato direttamente sul primo strato sotto la superficie, l'effetto di isolamento è migliore, anche se funzioneranno anche altri metodi di progettazione con cura. Su ogni strato della scheda PCB, posizionare il maggior numero possibile di terreni e collegarli al terreno principale. Posizionare le tracce il più vicino possibile per aumentare il numero di trame dello strato interno del segnale e dello strato di distribuzione dell'energia, e regolare le tracce in modo appropriato in modo da poter disporre i vias di connessione a terra ai trame isolati sulla superficie. La terra libera dovrebbe essere evitata sui vari strati del PCB perché possono raccogliere o iniettare rumore come una piccola antenna. Nella maggior parte dei casi, se non riesci a collegarli alla terra principale, allora è meglio rimuoverli.

3. Quando si progetta la scheda PCB del telefono cellulare, grande attenzione dovrebbe essere prestata ai seguenti aspetti

3.3.1 Trattamento dell'alimentazione elettrica e del cavo di massa

Anche se il cablaggio nell'intera scheda PCB è completato molto bene, l'interferenza causata dalla considerazione impropria dell'alimentazione elettrica e del filo di terra ridurrà le prestazioni del prodotto e a volte influenzerà anche il tasso di successo del prodotto. Pertanto, il cablaggio dei cavi elettrici e di terra deve essere preso sul serio e l'interferenza acustica generata dai cavi elettrici e di terra deve essere minimizzata per garantire la qualità del prodotto. Ogni ingegnere impegnato nella progettazione di prodotti elettronici comprende la causa del rumore tra il cavo di massa e il cavo di alimentazione, e ora solo la riduzione del rumore è descritta:

(1) È ben noto aggiungere condensatori di disaccoppiamento tra l'alimentazione elettrica e la terra.

(2) Allargare la larghezza dei cavi di alimentazione e di massa il più possibile, preferibilmente il cavo di massa è più ampio del cavo di alimentazione, la loro relazione è: filo di terra>filo di alimentazione>filo di segnale, di solito la larghezza del cavo di segnale è: 0.2～0.3mm, il più La larghezza sottile può raggiungere 0.05～0.07mm e il cavo di alimentazione è 1.2～2.5 mm. Per il PCB del circuito digitale, un cavo di terra ampio può essere utilizzato per formare un loop, cioè, per formare una rete di terra da usare (la terra del circuito analogico non può essere utilizzata in questo modo)

(3) Utilizzare una grande area di strato di rame come filo di terra e collegare i posti inutilizzati sul circuito stampato come filo di terra. Oppure può essere trasformato in una scheda multistrato e l'alimentazione elettrica e il cavo di terra occupano uno strato ciascuno.

3.3.2 Elaborazione comune a terra del circuito digitale e del circuito analogico

Molti PCB non sono più circuiti monofunzionali (circuiti digitali o analogici), ma sono composti da una miscela di circuiti digitali e analogici. Pertanto, è necessario considerare l'interferenza reciproca tra di loro durante il cablaggio, in particolare l'interferenza acustica sul filo di terra. La frequenza del circuito digitale è alta e la sensibilità del circuito analogico è forte. Per la linea di segnale, la linea di segnale ad alta frequenza dovrebbe essere il più lontano possibile dal dispositivo sensibile del circuito analogico. Per la linea di terra, l'intero PCB ha un solo nodo al mondo esterno, quindi il problema del terreno comune digitale e analogico deve essere affrontato all'interno del PCB e la terra digitale e analogica all'interno della scheda sono effettivamente separati e non sono collegati tra loro, ma all'interfaccia (come spine, ecc.) che collega il PCB al mondo esterno. C'è una breve connessione tra la terra digitale e la terra analogica. Si prega di notare che c'è un solo punto di collegamento. Ci sono anche motivi non comuni sul PCB, che è determinato dal design del sistema.

3.3.3 La linea del segnale è posta sullo strato elettrico (terra)

Nel cablaggio della scheda stampata a più strati, perché non ci sono molti fili rimasti nello strato della linea di segnale che non sono stati disposti, l'aggiunta di più strati causerà sprechi e aumenterà il carico di lavoro di produzione e il costo aumenterà di conseguenza. Per risolvere questa contraddizione, puoi considerare il cablaggio sullo strato elettrico (terra). Lo strato di potenza dovrebbe essere considerato in primo luogo, e lo strato di terra secondo. Perché è meglio preservare l'integrità della formazione.

3.3.4 Trattamento delle gambe di collegamento in conduttori di grande area

Nella messa a terra di grande area (elettricità), le gambe dei componenti comuni sono collegate ad esso. Il trattamento delle gambe di collegamento deve essere considerato in modo completo. In termini di prestazioni elettriche, è meglio collegare i cuscinetti delle gambe dei componenti alla superficie in rame. Ci sono alcuni pericoli nascosti indesiderabili nella saldatura e nell'assemblaggio di componenti, come: 1. La saldatura richiede riscaldatori ad alta potenza. 2. È facile causare giunti di saldatura virtuali. Pertanto, sia le prestazioni elettriche che i requisiti di processo sono trasformati in cuscinetti a reticolo incrociato, chiamati schermi termici, comunemente noti come pastiglie termiche (termiche), in modo che i giunti di saldatura virtuali possano essere generati a causa dell'eccessivo calore della sezione trasversale durante la saldatura. L'elaborazione della gamba di potenza (terra) della scheda multistrato è la stessa.

3.3.5 Il ruolo del sistema di rete nel cablaggio

In molti sistemi CAD, il cablaggio è determinato dal sistema di rete. La griglia è troppo densa e il percorso è aumentato, ma il passo è troppo piccolo e la quantità di dati sul campo è troppo grande, ciò comporterà inevitabilmente requisiti più elevati per lo spazio di archiviazione del dispositivo e anche la velocità di calcolo dei prodotti elettronici basati su computer. Grande influenza. Alcuni percorsi non sono validi, come quelli occupati dai cuscinetti delle gambe del componente o da fori di montaggio e fori fissi. Griglie troppo scarse e canali troppo pochi hanno un grande impatto sul tasso di distribuzione. Pertanto, ci deve essere un sistema di griglia ben distanziato e ragionevole per sostenere il cablaggio. La distanza tra le gambe dei componenti standard è di 0,1 pollici (2,54 mm), quindi la base del sistema di griglia è generalmente impostata a 0,1 pollici (2,54 mm) o un multiplo integrale di meno di 0,1 pollici, come: 0,05 pollici, 0,025 pollici, 0,02 pollici ecc.

4. Le competenze e i metodi per la progettazione PCB ad alta frequenza sono i seguenti:

4.4.1 Gli angoli della linea di trasmissione dovrebbero essere 45Â ° per ridurre la perdita di ritorno

4.4.2 Devono essere adottati circuiti stampati isolati ad alte prestazioni i cui valori costanti di isolamento sono rigorosamente controllati secondo i livelli. Questo metodo favorisce una gestione efficace del campo elettromagnetico tra il materiale isolante e il cablaggio adiacente.

4.4.3 Le specifiche di progettazione dei PCB relative all'incisione ad alta precisione dovrebbero essere migliorate. È necessario considerare che l'errore totale della larghezza della linea specificata è +/-0,0007 pollici, il sottopassaggio e la sezione trasversale della forma del cablaggio dovrebbero essere gestiti e dovrebbero essere specificate le condizioni di placcatura della parete laterale del cablaggio. La gestione complessiva della geometria del cablaggio (filo) e della superficie del rivestimento è molto importante per risolvere il problema dell'effetto pelle relativo alla frequenza delle microonde e realizzare queste specifiche.

4.4.4 I cavi sporgenti hanno induttanza del rubinetto, quindi evitare di utilizzare componenti con cavi. Negli ambienti ad alta frequenza, è meglio utilizzare componenti di montaggio superficiale.

4.4.5 Per i vias di segnale, evitare di utilizzare il processo di elaborazione via (pth) su schede sensibili, perché questo processo causerà induttanza al piombo nei vias.

4.4.6 Fornire abbondanti piani di terra. Utilizzare fori stampati per collegare questi piani di terra per impedire che il campo elettromagnetico 3D influenzi il circuito stampato.

4.4.7 Per scegliere il processo di nichelatura elettrolitica o di placcatura in oro ad immersione, non utilizzare il metodo HASL per la placcatura elettrolitica. Questo tipo di superficie galvanizzata può fornire un migliore effetto della pelle per corrente ad alta frequenza (Figura 2). Inoltre, questo rivestimento altamente saldabile richiede meno cavi, il che contribuisce a ridurre l'inquinamento ambientale.

4.4.8 La maschera di saldatura può impedire il flusso della pasta di saldatura. Tuttavia, a causa dell'incertezza dello spessore e dell'ignoto delle prestazioni di isolamento, l'intera superficie del bordo è coperta con materiale della maschera di saldatura, che causerà un grande cambiamento nell'energia elettromagnetica nella progettazione a microstrappo. Generalmente, una diga di saldatura è utilizzata come maschera di saldatura. Il campo elettromagnetico. In questo caso, gestiamo la conversione da microstrip a cavo coassiale. Nel cavo coassiale, lo strato di terra è intrecciato a forma di anello e spaziato uniformemente. In microtrip, il piano di terra è sotto la linea attiva. Questo introduce alcuni effetti di bordo, che devono essere compresi, previsti e presi in considerazione durante la progettazione. Naturalmente, questo disallineamento causerà anche la perdita di ritorno e questo disallineamento deve essere minimizzato per evitare rumori e interferenze del segnale.

5. Progettazione di compatibilità elettromagnetica

La compatibilità elettromagnetica si riferisce alla capacità delle apparecchiature elettroniche di lavorare in modo coordinato ed efficace in vari ambienti elettromagnetici. Lo scopo della progettazione di compatibilità elettromagnetica è quello di consentire alle apparecchiature elettroniche di sopprimere tutti i tipi di interferenze esterne, in modo che le apparecchiature elettroniche possano funzionare normalmente in uno specifico ambiente elettromagnetico e, allo stesso tempo, di ridurre le interferenze elettromagnetiche dell'apparecchiatura elettronica stessa ad altre apparecchiature elettroniche.

5.5.1 Scegliere una larghezza ragionevole del filo

Poiché l'interferenza di impatto generata dalla corrente transitoria sulle linee stampate è causata principalmente dall'induttanza dei fili stampati, l'induttanza dei fili stampati dovrebbe essere minimizzata. L'induttanza del filo stampato è proporzionale alla sua lunghezza e inversamente proporzionale alla sua larghezza, quindi fili corti e precisi sono utili per sopprimere le interferenze. Le linee di segnale dei cavi di clock, dei driver di fila o degli autisti di autobus spesso trasportano grandi correnti transitorie e i cavi stampati dovrebbero essere il più corti possibile. Per i circuiti discreti dei componenti, la larghezza del cavo stampato è di circa 1,5 mm, che può soddisfare pienamente i requisiti; Per i circuiti integrati, la larghezza del filo stampato può essere selezionata tra 0.2mm e 1.0mm.

5.5.2 Adottare la corretta strategia di cablaggio

L'uso di un routing uguale può ridurre l'induttanza del filo, ma l'induttanza reciproca e la capacità distribuita tra i fili aumentano. Se il layout lo consente, è meglio utilizzare una struttura di cablaggio a forma di griglia. Il metodo specifico è quello di legare un lato della scheda stampata orizzontalmente e l'altro lato della scheda stampata. Quindi collegare con i fori metallizzati ai fori trasversali.

5.5.3 Al fine di sopprimere la conversazione incrociata tra i conduttori del circuito stampato, durante la progettazione del cablaggio, cercare di evitare cavi uguali a lunga distanza e estendere la distanza tra i fili il più possibile, e il cavo di segnale e il cavo di terra e il cavo di alimentazione dovrebbero essere il più possibile. Non attraversare. Impostare una linea stampata a terra tra alcune linee di segnale che sono molto sensibili alle interferenze può efficacemente sopprimere il crosstalk.

5.5.4 Al fine di evitare radiazioni elettromagnetiche generate quando i segnali ad alta frequenza passano attraverso i fili stampati, si devono anche notare i seguenti punti durante il cablaggio del circuito stampato:

(1) Ridurre al minimo la discontinuità dei fili stampati, ad esempio, non cambiare la larghezza dei fili e gli angoli dei fili dovrebbero essere superiori a 90 gradi per vietare il routing circolare.

(2) Il cavo del segnale dell'orologio è più probabile produrre interferenze di radiazione elettromagnetica. Quando si instrada il cavo, dovrebbe essere vicino al ciclo di terra e il driver dovrebbe essere vicino al connettore.

(3) L'autista dell'autobus dovrebbe essere vicino all'autobus da guidare. Per quei cavi che lasciano il circuito stampato, il driver dovrebbe essere accanto al connettore.

(4) Il cablaggio del bus dati dovrebbe bloccare un cavo di terra del segnale tra ogni due fili del segnale. È meglio posizionare il loop di terra accanto al cavo di indirizzo meno importante, perché quest'ultimo porta spesso correnti ad alta frequenza.

(5) Quando si organizzano circuiti logici ad alta velocità, media velocità e bassa velocità sulla scheda stampata, i dispositivi devono essere disposti nel modo mostrato nella figura 1.

5.5.5 Sopprimere le interferenze di riflessione

Al fine di sopprimere l'interferenza di riflessione che appare al terminale della linea stampata, oltre alle esigenze particolari, la lunghezza della linea stampata dovrebbe essere accorciata il più possibile e dovrebbe essere utilizzato un circuito lento. L'abbinamento terminale può essere aggiunto quando necessario, cioè una resistenza corrispondente della stessa resistenza viene aggiunta alla fine della linea di trasmissione al suolo e al terminale di alimentazione. Secondo l'esperienza, per circuiti TTL generalmente più veloci, le misure di corrispondenza dei terminali dovrebbero essere adottate quando le linee stampate sono più lunghe di 10 cm. Il valore di resistenza della resistenza corrispondente deve essere determinato in base al valore massimo della corrente di azionamento in uscita e alla corrente di assorbimento del circuito integrato.

5.5.6 Adottare la strategia di routing differenziale della linea del segnale nel processo di progettazione del circuito stampato

Anche le coppie di segnali differenziali con cablaggio molto stretto saranno strettamente accoppiate tra loro. Questo accoppiamento reciproco ridurrà le emissioni EMI. Di solito (ovviamente ci sono alcune eccezioni) i segnali differenziali sono anche segnali ad alta velocità, quindi di solito si applicano le regole di progettazione ad alta velocità. Ciò vale soprattutto per l'instradamento dei segnali differenziali, soprattutto quando si progettano linee di segnale per linee di trasmissione. Ciò significa che dobbiamo progettare attentamente il cablaggio della linea del segnale per garantire che l'impedenza caratteristica della linea del segnale sia continua e costante lungo la linea del segnale. Nel processo di layout e routing della coppia differenziale, speriamo che le due linee PCB nella coppia differenziale siano esattamente le stesse. Ciò significa che nelle applicazioni pratiche, si dovrebbe fare il massimo sforzo per garantire che le linee PCB nella coppia differenziale abbiano esattamente la stessa impedenza e la lunghezza del cablaggio sia esattamente la stessa. Le linee differenziali PCB sono solitamente instradate in coppia e la distanza tra di loro è mantenuta costante in qualsiasi posizione lungo la direzione della coppia di linee. In circostanze normali, il posizionamento e l'instradamento delle coppie differenziali sono sempre il più vicino possibile.