PCB技術 - 高周波PCB基板干渉の研究と共有

のデザインでpcb基板,周波数が急速に増加するにつれて, 多くの違いがありますデザイン 所属低周波プリント配線板.さらに周波数が増えるにつれて, 小型化と低コスト化の矛盾 プリント配線板ボード ますます顕著になった. これらの擾乱はますます複雑になっている. 実際研究で, つの主な干渉があると結論した, 電源ノイズを含むこと, 伝送線干渉, カップリング, および電磁干渉（EMI）を含む。高周波の各種干渉問題の解析 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, 電源のノイズは、高周波信号に特に明らかな影響を及ぼす. したがって, 第1の要件は、電源が低雑音であることである. 電源はあるインピーダンスを有する, そして、インピーダンスは電源全体に分配される, 従って、電源にはノイズが重畳される. 高周波回路設計, 電源は、層の形で設計されている, そして、ほとんどの場合、それはバスの形でデザインよりはるかによいです, ループが常に最小のインピーダンスで経路に続くことができるように. 加えて, 権力 板 すべての生成されて受信されたシグナルのために信号ループを提供しなければなりません PCB, 信号ループを最小化できるようにする, それによってノイズを減らす, 低周波回路設計者にしばしば見落とされる.

PCB設計における電源ノイズを除去するいくつかの方法がある

1.上の貫通穴に注意を払う板スルーホールは、スルーホールのためのスペースを残すために開口部をエッチングする必要がある. パワー層の開口が大きすぎる場合, 必然的に信号ループに影響する, 信号はバイパスさせられる, 面積が増加する, 騒音が増える. 同時に, いくつかの信号線が開口の近くで集中して、このループを共有するならば, 共通インピーダンスは漏話を引き起こす.

2.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。

2.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

3.がアナログとデジタルの部分を横断する必要がある場合は、ループ領域を減らすために交差点にループを置くことができます。

4.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。

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。

カップリング

共通インピーダンス結合：一般的な結合チャネル、すなわち、干渉源と干渉されたデバイスは、特定の導体（例えばループ電力、バス、共通接地など）を共有する。

フィールド共通モード結合は、放射源が干渉回路及び共通基準面によって形成されたループ上のコモンモード電圧を引き起こす原因となる。磁界が支配的であれば、直列接地ループで発生するコモンモード電圧の値は、Vcm＝−（Low−Cherno−B／Ea−CHERUNT−T）＊領域（Low−AnchB−B＝磁気誘導強度の変化）である。電磁界であれば、その電界値、誘起電圧：VCM＝（L＊H＊F＊E）／48、式をL（m）＝150 MHz以下とすることにより、この限界を超えて、最大誘導電圧の計算を簡単にすることができる。

差動モード結合：直接放射線は、回路基板及びそのループ上のワイヤ対又はリード線によって誘導及び受信される。それが2本のワイヤーにできるだけ近いならば。この結合は大いに減らされるので、2つのワイヤーは干渉を減らすために一緒にねじられることができます。

ライン結合（クロストーク）は、任意のラインを並列回路間の望ましくない結合に等しくすることができ、それはシステムの性能を重大に損なう。そのタイプは、容量性クロストークと誘導クロストークに分けることができる。前者は、ライン間の寄生容量がノイズ注入ラインに電流注入を介して結合されたノイズ源のノイズを作るためである後者は、望ましくない寄生トランスの一次及び二次ステージ間の信号の結合として想像することができる。誘導クロストークの大きさは、2つのループの近接性とループ面積の大きさと、負荷のインピーダンスに依存する。

電源ラインの結合：ACまたはDC電力線が電磁干渉を受けると、電力線は他の装置にこれらの干渉を送信することを意味する。

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）に現れる。高速デバイスは特にこれに敏感です。その結果、それらは高速のスプリアス信号を受信する一方、低速デバイスはそ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。

遮蔽空白の問題と多くの記事をブロックする議論のために、私は詳細にそれらを紹介しません。

高周波デバイスの高速化を図る。

PCBボードの誘電率を増加させることによって、基板に近接する伝送線路のような高周波部品が外側に放射されるのを防ぐことができるPCB基板の厚さを厚くし、マイクロストリップラインの厚さを最小にすることによって、電磁ワイヤが溢れ出るのを防ぐことができ、また、放射線を防止することもできる。

議論のこの時点で, 結論を出すことができます高周波PCB設計、以下の原則に従うべきです.

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。