電子設計 - 高周波PCB基板設計と配線技術の10則

高周波PCB基板設計と配線技術の10則

デジタル論理回路の周波数が45 MHz, and the circuit working above this frequency has taken up a certain share of the entire electronic system (for example, 1/3), 通常、高周波回路と呼ばれる.

高周波プリント基板 デザインは非常に複雑なデザインプロセスです, そして、その配線は、全体の設計に非常に重要です!

［第1のトリック］多層基板配線高周波回路は，集積度が高く配線密度が高い傾向がある。多層基板の使用は配線のためだけでなく，干渉を低減する有効な手段である。

に PCBレイアウト ステージ, 特定の数の層によるプリント基板サイズの合理的な選択は、中間層を完全に使用して、シールド50をセットアップすることができる, 最寄りの接地を実現, そして、効果的に寄生インダクタンスを減らして、信号伝送長を短くします, 依然として、これらの方法のすべてが、高周波回路の信頼性に有益である, 信号交差干渉の振幅低減のような.

データによると、同じ材料を使用する場合、4層ボードのノイズは、両面基板の20 dBよりも低い。

しかし、問題もある。PCBハーフ層の数が多いほど、製造プロセスが複雑化し、単価が高くなる。適切な層数を選択するのに加えて適切な層を有するpcbsを選択する必要がある。合理的なコンポーネントのレイアウト計画、および設計を完了するために正しい配線ルールを使用します。

［第2のトリック］高速電子デバイスのピン間のリード線のより少ない屈曲は、よりよい。高周波回路配線のリード線は、完全な直線を使用するのに最適であり、これを回す必要がある。45度の破線または円弧を使用することができます。この要求は低周波回路である。銅箔の固定強度を向上させるためにのみ使用されるが、高周波回路においては、高周波信号の外部からの放射及び相互結合を低減することができる。

［第3のトリック］高周波回路装置のピン間のリード線は短くなる。信号の放射強度は信号線の長さに比例する。高周波信号のリードが長いほど、それに近接して接続する方が容易である。信号クロック、水晶発振器、DDRデータ、LVDS線、USB線、HDMI線等の高周波信号線に対しては、トレースをできるだけ短く保つ必要がある。

［第4のトリック］高周波回路装置のピン間のリード層の交替を少なくした方が良い。いわゆる「より少ないリード層交代」は、部品接続プロセスで使用されるより少ないビア（via）を意味する。データ側では、1つのビアは、約0.5 pFの分布キャパシタンスをもたらすことができる。ビアの数を減らすことは速度を著しく増加させ、データエラーの可能性を減らすことができる。

［第5の点］近接回線における信号線による「クロストーク」に注目する。高周波回路配線は、近接並列ルーティングにおいて信号線によって導入される「クロストーク」に注目する必要がある。クロストークは直接接続されていない信号線を指す。結合現象.

高周波信号は伝送線路に沿って電磁波の形で伝送されるので、信号線はアンテナとして作用し、電磁界のエネルギーは伝送線の周囲に放出される。電磁界の相互結合による信号間で望ましくない雑音信号が発生する。クロストークと呼ばれる。

PCB層のパラメータ、信号線の間隔、駆動端および受信端の電気的特性、および信号線終端方法は、すべて、クロストークに一定の影響を及ぼす。

従って、高周波信号のクロストークを低減するためには、配線が許容される場合には、配線間の接地線やグランドプレーンをより大きなクロストークに挿入することができる。孤立の役割を果たして、クロストークを減らしてください。

信号線の周囲の空間に時分変動する電磁場が存在する場合、平行分布を避けることができない場合には、平行信号線の反対側には、対角信号φの大きな面積を配置し、干渉を大幅に低減することができる。

配線空間が許容できれば、隣接する信号線間の間隔を大きくし、信号線の平行長を短くし、並列の代わりにキー信号線に垂直にする。同じ層の平行なトレースがほとんど避けられないならば、痕跡の方向は2つの隣接した層で互いに直角でなければなりません。

ディジタル回路では、通常のクロック信号は、高いエッジクロストークを有する高速エッジ変化を有する信号である。したがって、設計では、クロック線を接地線で囲み、より多くの接地線孔をパンチして分布容量を低減し、クロストークを低減することが望ましい。高周波信号クロックについては、低電圧差動クロック信号を使用し、接地モードをラップし、パッケージグランドパンチの完全性に注意を払う。

未使用の入力端子は、停止されるべきではなく、電源に接地されるか、または電源に接続されている（電源はまた、高周波信号ループにおいて接地されている）。吊り下げラインは送信アンテナと等価であり、接地は伝送を妨げることができるからである。この方法を用いてクロストークを除去することにより、即時の結果をもたらすことがある。

［第6のトリック］高周波デカップリングコンデンサを集積回路ブロックの電源ピンに加える。高集積デカップリングコンデンサを各々の集積回路ブロックの電源ピンに加える。電源ピンの高周波デカップリングコンデンサを増やすことにより、電源ピン上の高周波高調波の干渉を効果的に抑制することができる。

［7番目のトリック］アナログ信号の高周波デジタル信号と接地線の接地線を分離しなければならない。アナログ接地線、デジタル接地線等を公共接地線に接続する場合は、高周波チョーク磁気ビーズを用いて適当な場所を接続し、あるいは適宜分離して選択する。単点相互接続

高周波デジタル信号の接地線の接地電位は、概ね一致しない。直接2つの間の電圧差がしばしばあります。また、高周波デジタル信号のグランド線は、高周波信号の高調波成分を多く含んでいることが多い。デジタル信号グランド線とアナログ信号グランド線とが直接接続されると、高周波信号の高調波がグランド線結合を介してアナログ信号と干渉する。

このため、通常の場合には、アナログ信号の高周波デジタル信号と接地線の接地線を分離し、適切な位置における単点配線の方法を採用したり、高周波チョーク磁気ビーズによる配線方法を用いることができる。

[ 8番目のトリック]トレースで生成されるループを避ける。様々な高周波信号トレースにループを形成しないようにしてください。それが避けられないならば、ループ面積をできるだけ小さくしてください。

［第9のトリック］良好な信号インピーダンス整合を確保する必要がある。信号の送信中、インピーダンスが一致しない場合、信号は伝送路で反射する。反射は複合シグナルをオーバーシュートを形成させます。そして、シグナルをオーバーシュートさせます。論理しきい値の周りで変動する

反射を除去する基本的な方法は、伝送信号のインピーダンスをよく一致させることである。伝送線路の負荷インピーダンスと特性インピーダンスの差が大きいほど、反射が大きくなるので、信号伝送線路の特性インピーダンスをできるだけ負荷インピーダンスに等しくする必要がある。

同時に、PCB上の伝送線路は、突然の変化またはコーナーを有してはならず、伝送線路の各点のインピーダンスを連続的に維持しようとする。

これは 高速PCB 配線, 以下の配線規則を観察しなければならない.

USB信号差動ルーティングを必要とし、線幅は10 mil、線間隔は6 mil、接地線および信号線間隔は6 milである。

HDMI配線規則

HDMI信号差動ルーティングは必要であり、線幅は10 mil、線間隔は6 mil、HDMI差動信号対の各2組間の間隔は20 milを超える。

LVDS配線規則

LVDS信号差動ルーティング、線幅7 mil、線間隔6 milを必要とする。目的は、100 %－15 %オームDDR配線規則にHDMIの差動信号対インピーダンスを制御することである。

DDR 1配線は、できるだけ孔を通過しない信号を必要とし、信号線は等幅であり、線は等間隔である。配線は、信号間のクロストークを低減するために2 W原理を満たす必要がある。以上のDDR 2の高速デバイスには、高周波データも必要となる。信号は、信号のインピーダンス整合を確保するために長さが等しい。

［第10のトリック］信号伝達の完全性を維持します。接地線分裂に起因する「地面バウンス現象」を防ぐために信号伝達の完全性を維持する。

PCB, or プリント回路基板, 電子回路のキャリア, それと同時に, 年の最後のリンクです PCB設計.