マイクロ波技術 - 高周波および高密度PCBレイアウト設計問題

現在の装置は高速の方向に発達している, 低消費電力, 小型・高干渉. PCB設計は電子製品設計の重要な段階である. 電子部品間の接続と機能を実現できる, また、電源回路設計の重要な部分でもある. 高周波回路 高集積化とレイアウト密度の高い, したがって、高速で高密度マザーボードのレイアウトをより合理的かつ科学的にする方法は非常に重要である.

高速PCB レイアウト設計問題

電気回路図を設計する場合、複数の機能モジュール基板を構造要件および機能分割に従って使用し、各機能基板PCBの物理的サイズ及び設置方法を決定する必要がある。デバッグ、メンテナンス、シールド、放熱、EMI性能の利便性も考慮する必要があります。

レイアウトを計画するときに、レイアウト回路を決定する必要がありますキー回路、信号線、配線方法の詳細、および配線の原則が続く。PCB設計プロセスにおけるいくつかのステップの検査、解析および修正を通して。そして、全体のレイアウトプロセスが完了した後、それ以上のデザインの前に包括的なルールをチェックすることは問題ありません。

アバウト 多層PCB レイアウト設計

高周波回路 通常、高度に集積化され、高密度配線設計を有する. したがって, の使用 多層板 主に干渉を減らすために必要で効果的な手段です. PCBレイアウト段階で, ボードの層のサイズと数を合理的に計画する必要がある, 中間層を完全に設計できるようにする, 接地処理を行うことができない, 寄生インダクタンスを効果的に減らす, 信号伝送長を短くする, しかし、信号と他の要因を大いに減らす. 交差干渉と他の利益, 上記の方法は、信頼性設計に資する 高周波回路s. 同じシート材を使っても, つの層板のノイズは、1980年代のそれより20 dB低いです 両面板. しかし, また、問題がある, それで, より多くのPCB層, より複雑な製造工程, より高いコスト. これはPCBレイアウトで必要です, 適切な数のPCB層を選択することに加えて, 合理的なコンポーネントのレイアウトも行う必要があります. 設計を完了するために適切な配線規則を計画し使用する. 多層PCBレイアウトの設計には以下の8点がある。

多層PCBレイアウト設計

1. 間のピンの少ないクロスリード 高周波回路 レイヤー, より良い.

これは、接続で使用されるより少ないviaがよりよいことを意味します。VIAは約0.5 pFの分布容量を持つことができ、VIAの数を減らすことにより応答速度を上げ、データ誤りの可能性を減らすことができる。

（2）高周波回路のピン間のリードを短くすればよい。

信号の放射強度は信号線の配線長に比例する。高周波信号配線の長さが長くなればなるほど、デバイスに接続しやすい。したがって、信号クロック、水晶発振器、DDRデータ、LVDS、USB、HDMIなどの高周波信号線に対しては、配線長が短くなり、空間があればパッケージ化する必要がある。

（3）高周波電子機器では、ピン間の配線の曲げが少なくなる。

高周波ワイヤリード用の直線を使用するのがベストです。あなたが曲がる必要があるならば、あなたは45度ルーティングまたはアークルーティングを使用することができます。この要求は、低周波回路における銅箔の接合強度を向上させるためだけに使用され、高周波回路では、この要求を満たすことにより、高周波信号間の反射及び結合干渉を低減することができる。

4 .並列配線と近接距離における信号線で導入される「クロストーク」に注目する。

高周波回路配線においては、平行な信号線が近接して導入される「クロストーク」に着目する必要がある。クロストークは直接接続されていない信号線間の結合現象を指す。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が伝送線の周囲に放出される。電磁界の結合により、信号間の不要なノイズ信号をクロストークと呼ぶ。PCB層のパラメータ、信号線の間隔、送受信端子の電気的特性、および信号線の接続方法は、すべて、クロストークに対して一定の影響を与える。したがって、

（1）2つの配線の間に重大なクロストークが存在する場合、配線スペースが許容される場合には、2つのワイヤ間に接地線またはグランドプレーンを挿入することができ、これにより、クロストークを低減し、クロストークを低減することができる。

（2）信号線自体の周囲の空間が可変電磁場を有する場合、平行分布を回避できない場合には、並列信号線の反対側に大きな面積「グランド」を設定することができ、干渉を大幅に低減することができる。

（3）十分な配線スペースを前提として、隣接する信号線間の間隔を大きくでき、信号線の並列長を短くすることができる。クロックラインは並列の代わりにキー信号線に垂直でなければならない。

（4）同一層内の平行線がほぼ不可避であれば、隣接する層で互いに直交する必要がある。

（5）デジタル回路では、通常のクロック信号は高速なエッジ変化信号であり、外部クロストークは非常に大きい。したがって、設計においては、クロックラインが接地され、接地線のためのより多くのスペースが分散キャパシタンスを減少させ、それによってクロストークを低減することが推奨される。

（6）高周波信号クロックは、できるだけ低電圧の差動クロック信号を使用し、パーフォレーションの完全性に注意を払う。

（7）吊りワイヤが送信アンテナに相当し、接地が送電線を遮断することができるので、空の足を吊すのではなく、電源に接地または接続する。

5 .高周波デジタル信号グランド線とアナログ信号グランド線を分離する必要があります。

アナログ接地線、デジタル接地線等を共通接地線に接続する場合は、高周波チョーク磁性ビーズを用いて、適切な一点接続を接続または直接分離して選択する。グランド線の接地電位の高周波数のデジタル信号は不整合であり、両者の間には直接的な電圧差があり、高周波のデジタル信号グランド配線は多くの場合を含む。デジタル信号に直接接続されると、高周波信号を接地した高調波成分信号とアナログ信号とが接地される。高周波信号高調波は、アース信号によるアナログ信号の干渉に結合される。したがって、通常の状況下では、高周波デジタル信号の接地線とアナログ信号の接地線とを分離し、デジタルグランドとアナロググランドとのクロストークを回避する必要がある。

（6）ICモジュールの電源ピンの高周波デカップリングコンデンサを大きくする。

各々のICモジュールの電源ピンの近くで高周波デカップリングコンデンサを加える。ICモジュールの電源ピンの高周波デカップリングコンデンサを大きくすることにより、電源ピンに対する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 .配線時にループを避ける。

配線時には、様々な高周波信号がループを形成してはならない。それが避けられないならば、ループ領域はできるだけ小さくなければなりません。

キー信号はインピーダンス整合要求を確実にしなければならない。

伝送過程で, インピーダンスが合わないとき, 信号は、伝送路12に反映される, これにより合成信号がオーバーシュートする, 信号が論理しきい値の近くで変動する原因となる. 反射を除去する基本的な方法は、送信された信号のインピーダンスに一致することである. 負荷インピーダンスと伝送線路の特性インピーダンスとの差が大きいので, 反射は大きい, 信号伝送線路の特性インピーダンスは、可能な限り負荷およびインピーダンスに等しくなければならない. 同時に, PCB上の伝送線が突然変化することができないか、角をつけることができない点に留意する必要がある, そして、可能な限り連続して伝送線のポイント間のインピーダンスを保つ, そうでなければ、送電線の各セクション間に反射が生じる. This needs to follow the following 配線 rules when performing 高速PCB 配線

1）lvds配線ルール。LVDSシグナルは、7マイルの線幅と6マイルの線間隔で、差別的に発送される必要があります。

2）USB配線ルール。差動配線はUSB信号を必要とし、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

3）HDMI配線規則。HDMI信号差動配線を必要とし、線幅は10 mil、線間隔は6 mil、HDM 1差動信号の2組間の間隔は20 milを超える。

（4）DDR配線規則。DDR配線は、信号をできるだけパンチしないようにする必要があります。信号線は同じ幅であり、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3 W原理に従わなければならない。

信号間のクロストークを低減する

上記の設計方法に加えて, それらが発送されるとき、高周波信号は大きな電磁放射を起こしやすい. 技術者は、PCBを配線するとき、高速信号分岐または木切り株配線を避けるようにしなければなりません. 高周波信号線が電源と地面の間で接続されるならば, 電源および底層によって吸収される電磁波によって発生する放射線は、大幅に低減される. 要するに, 高周波回路通常、Sは集積度が高く、配線密度が高い. の使用 多層板 干渉を減らすための必要で効果的な手段. PCBレイアウト段階で, プリント回路基板のある層のサイズは、合理的に選択されるべきである, そして、中間層は完全にシールドを設定するために使用することができます, そして、より良い地面に近い達成.