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電子設計

電子設計 - 高周波PCB干渉の解析と対策

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電子設計 - 高周波PCB干渉の解析と対策

高周波PCB干渉の解析と対策

2021-10-12
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Author:Downs

のデザインで PCBボードs, 周波数が急速に増加して, 低周波数の設計とは異なる多くの干渉 PCBボードsが表示されます. つの面:干渉, カップリング, and electromagnetic interference (EMI). 種々の干渉問題の解析 高周波PCB, 仕事の練習と組み合わされる, 有効解を提案する.

電源ノイズ

高周波回路では、電源のノイズが高周波信号に特に影響を与える。したがって、第1の要件は、電源が低ノイズであることである。ここで、クリーングラウンドはクリーンな電源と同じくらい重要です。なぜ?明らかに、電源はあるインピーダンスを有し、インピーダンスは電源全体に分配されるので、ノイズも電源に重畳される。そして、電源のインピーダンスをできるだけ小さくしなければならないので、専用のパワー層および接地層を有することが最も好ましい。高周波回路設計において、電源は層の形態で設計され、ほとんどの場合、バスの形で設計よりもはるかに優れているので、ループは、常に最小インピーダンスを有する経路に従うことができる。加えて、パワーボードはPCB上の全ての生成されて受信された信号に対して信号ループを提供しなければならないので、信号ループは最小化され、それによって低周波回路設計者によってしばしば見落とされるノイズを低減することができる。

PCBボード

電源ノイズを除去するためのいくつかの方法がある PCB設計:

ボード上のスルーホールに注意してください:スルーホールは、通過するスルーホールのためのスペースを残して開口部をエッチングするためにパワー層を必要とします。そして、パワー・レイヤーのオープニングが大きすぎる場合、必然的にシグナル・ループに影響を及ぼす。そして、シグナルはバイパスすることを強制される。そして、ループ領域は増加する。そして、ノイズは増加する。同時に、いくつかの信号線が開口の近くに集中し、このループを共有する場合、共通インピーダンスはクロストークを引き起こす。

接続ワイヤは十分な接地線を必要とする。各信号は独自の信号ループを必要とし、信号とループのループ面積はできるだけ小さくなければならない。すなわち、信号とループは並列でなければならない。

アナログおよびデジタル電源の電源は分離されるべきである:高周波デバイスは一般にデジタルノイズに非常に敏感であるので、2つは分離されて、電源の入口で一緒に接続されなければならない。信号がアナログおよびデジタル部分を横切る必要がある場合、ループにはループの面積を減少させ、信号ループのデジタル信号とアナログ信号との交差に使用されるループを配置することができる。

別の層の間で別々の電源を重ねるのを避ける。そうでなければ、回路ノイズは寄生キャパシタンスを通して容易に結合される。

5 .高感度成分:例えば、PLLを分離してください。

電源線を配置する:信号ループを減らすために、電源線を信号線の端に置くことによってノイズを減らす。

第二に、送電線

PCBラインではストリップラインとマイクロ波ラインの2種類しか伝送できない。伝送線路の最大の問題は反射である。反射は多くの問題を引き起こします。例えば、負荷信号は、元の信号とエコー信号の重ね合わせであり、信号解析の難しさを増加させる反射はリターン損失(リターン損失)を引き起こします、そして、信号に対するその影響は加法雑音干渉の影響と同じくらい深刻です:

信号源に反射された信号は、システムノイズを増加させ、受信機が信号からノイズを識別することをより困難にする

あらゆる反射信号は、基本的に信号品質を劣化させ、入力信号の形状を変更する。原理的には、解決策は主にインピーダンス整合(例えば、相互接続インピーダンスはシステムのインピーダンスに非常によく適合するべきである)であるが、時々インピーダンス計算がより面倒である場合、いくつかの伝送線路インピーダンス計算ソフトウェアを参照することができる。

PCB設計における伝送線干渉を除去する方法は以下の通りである。

1 .送電線のインピーダンス不連続性を避ける。インピーダンスが不連続になる点は、直線状のコーナーやビアなどの急激な変化が避けられない点である。方法は:トレースの直線の角を避けて、可能な限り45の円周度または円弧で行くようにしようとすると、大きな曲も許容可能です各ビアはインピーダンス不連続点であり、外側層信号は内側層を通過するのを回避し、逆も同様である。

2 .スタブを使わない。どんなスタブが雑音の源であるので。スタブラインが短い場合は、伝送ラインの終端で終了することができますスタブラインが長い場合、主な伝送ラインはソースとして使用されます。そして、それは大きな反射を引き起こして、問題を複雑にします。

PCB設計におけるクロストークを除去する方法はいくつかあります。

(1)負荷インピーダンスの増加に伴い両クロストークが増加するため、クロストークによる干渉に敏感な信号線を適切に終端する必要がある。

2 .効果的に容量性漏話を減らすためにできるだけ信号線間の距離を増やす。接地層の管理、配線間の間隔(例えば、孤立した状態とグランドを有する信号線の間において、特に活性化された信号線および接地線)をリードし、リードインダクタンスを低減する。

隣接する信号線間に接地線を挿入することにより、容量性クロストークも効果的に低減することができる。このグランド線は1/4波長毎にグランドに接続する必要がある。

誘導性クロストークに関しては、ループ面積をできるだけ小さくし、許容すると、このループを除去する必要がある。白寧COMはQinjiグループの子会社であり、主要な国内電子工業サービスプラットフォームです。これは、オンラインコンポーネント、センサー調達、PCBのカスタマイズ、BOMの配布、材料の選択と他の電子産業のサプライチェーンの完全なソリューションは、電子産業を満たすためにワンストップは、業界の中小企業の全体的なニーズを満たすために。

5 .シグナル共有ループを避けてください。

6 .信号の整合性にフォーカス:設計者は、信号の整合性を解決するために溶接プロセス中に終了を実装しなければならない。この方法を採用する設計者は、良好な信号完全性性能を得るために、遮蔽銅箔のマイクロストリップ長に焦点を当てることができる。通信構造に密なコネクタを使用するシステムでは、設計者は、終了のためにPCBを使用することができる。

電磁妨害

速度が増加するにつれて、EMIはますます深刻になり、多くの面(相互接続における電磁干渉など)に現れてしまう。高速デバイスは特にこれに敏感です。したがって、それらは低速の偽信号を受信する。一方、低速のデバイスはこのような偽信号を無視する。

PCB設計における電磁干渉を除去する方法はいくつかある。

ループを減らす:各ループはアンテナと等価であるので、ループの数、ループの面積およびループのアンテナ効果を最小化する必要がある。信号が任意の2点で1つのループ経路を持つことを保証し、人工ループを回避し、電力層を使用しようとする。

フィルタリング:フィルタリングを使用して、電力線および信号線上のEMIを低減することができる。デカップリングコンデンサ,EMIフィルタおよび磁気部品の3つの方法がある。

高周波デバイスの高速化とシールド

4. の誘電率の増加 PCBボード ボードに近い伝送線のような高周波部品を外側に放射するのを防ぐことができますの厚さを増やす PCBボード そして、マイクロストリップラインの厚みを最小にすることによって、電磁ワイヤが溢れ、放射線を防止することができる .

この点において、高周波PCB設計では以下の原理に従うべきであると結論できる。

1電源・グランドの統一性と安定性

慎重な配線と適切な終了は、反射を除去することができます。

慎重な配線と適切な終端は、容量性および誘導性クロストークを低減することができる。

EMC要件を満たすためには、ノイズを抑制する必要がある。