PCB技術 - PCB基板設計技術の本質

混合回路についてPCB基板材料選択と配線問題

質問：今日の無線通信機器では、無線周波数部分、屋外ユニットの中間周波数部分、室外ユニットを監視する低周波回路部が同一PCB上にしばしば配備される一方、無線周波数部分は、小型化された屋外ユニット構造を採用することが多い。そのようなPCB配線のための材料要件は何ですか？無線周波数、中間周波数と低周波回路が干渉するのを防ぐ方法？

回答：ハイブリッド回路設計は大きな問題であり、完全な解決策を持つことは困難である。一般に、無線周波数回路は、システム内の独立したシングルボードとして配置され、配線され、特殊なシールドキャビティでもある。また、無線周波数回路は一般に片面または両面であり、回路は比較的単純であり、無線周波数回路の分布パラメータへの影響を低減し、無線周波数システムの整合性を改善するために使用される。一般的なfr 4材料と比較して，rf回路基板は高q基板を使用する傾向がある。この材料は、比較的小さな誘電率、小さな伝送線路分布キャパシタンス、高インピーダンス、および小さい信号伝送遅延を有する。

ハイブリッド回路設計では、同一のPCB上に無線周波数およびデジタル回路が組み込まれているが、一般に無線周波数回路領域とデジタル回路領域とに分けられ、それらは別々にレイアウトされて別々に配線される。それらの間でシールドするためにテープとシールドボックスを介して接地を使用します。

入出力終了方法と規則について

質問：現代の高速で PCB設計,信号の完全性を保証するために, しばしばデバイスの入力または出力を終了する必要がある. 終了メソッドとは? どのような要因が終了方法を決定するか? 規則とは?

回答：端末、また、マッチングと呼ばれる。一般に、マッチング位置に応じて、アクティブエンドマッチングと端子マッチングがある。ソース端子整合は一般に抵抗直列マッチングであり、端子整合は一般に並列マッチングである。抵抗プルアップ、抵抗プルダウン、theveninマッチング、ACマッチング、およびショットキーダイオード整合を含む多くの方法がある。マッチング方式は，バッファ特性，位相条件，レベルの種類，判定方法によって決定され，信号デューティサイクル，システム消費電力なども考慮すべきである。デジタル回路の最も重要な側面はタイミング問題である。マッチングを追加する目的は、信号品質を改善し、決定の瞬間に決定可能信号を得ることである。レベル有効信号の場合、信号品質はセットアップ及びホールド時間を保証する前提で安定である有効信号の場合、信号変化遅延速度は信号遅延の単調性を保証する前提の下で要件を満たしている。

配線密度の取り扱いにはどのような問題があるのか

質問：回路基板のサイズが固定されているとき、デザインがより多くの機能を収容する必要がある場合、PCBのトレース密度を増加させることがしばしば必要であるが、これは、トレースの相互干渉を増加させることができ、同時に、トレースのインピーダンスが薄くなりすぎることができ、それによって、わずかに減少することができる。高速度（100 GHz 100 MHz）高密度PCB設計技術は何か？

回答：高速で高密度のPCBsを設計するとき、それがタイミングと信号完全性に大きな影響を及ぼすので、クロストーク干渉（クロストーク干渉）は本当に特別な注意を必要とします。注意のためにいくつかの点があります：1。トレースの特性インピーダンスの連続性と整合性を制御する。2 .トレース間隔の大きさ。一般的に見られる間隔は線幅の2倍です。トレース間隔がシミュレーションによるタイミングと信号完全性に及ぼす影響を知ることができ，最小許容間隔を求めた。異なるチップ信号の結果は異なることがある。3 .適切な終了メソッドを選択します。（4）同じ種類のクロストークが同一層上の隣接配線よりも大きくなるため、配線が上下しても同じ配線方向に隣接する2層を避ける。5 .トレースエリアを増やすためにブラインド/埋込みビアを使用してください。しかし、PCBボードの製造コストは増加する。実際の実装で完全な並列性と等しい長さを達成するのは本当に難しいですが、できるだけそれをする必要があります。加えて、差動終端および共通モード終端は、タイミングおよび信号完全性に対する影響を軽減するために確保することができる。

PCB設計におけるインピーダンス整合について

質問：反射を防ぐために、高速PCB設計においてインピーダンス整合を考慮する必要がある。しかしながら、PCB処理技術はインピーダンス連続性を制限し、シミュレーションをシミュレートすることができないので、この問題をどのように回路図の設計において考慮するべきか？また、IBISモデルについては、より正確なIBISモデルライブラリをどこに提供できるかについて疑問に思う。私たちがインターネットからダウンロードしたライブラリのほとんどは非常に正確ではない。

回答：高速PCB回路を設計するとき、インピーダンスマッチングは設計要素の1つである。インピーダンス値は、表面層（マイクロストリップ）または内層（ストリップライン／ダブルストリップライン）上のウォーキング、基準層（パワー層または接地層）からの距離、配線幅、PCB材料などの配線方法との絶対的な関係を有し、両方とも、トレースの特性インピーダンス値に影響を及ぼす。すなわち、インピーダンス値は配線後にしか決定できない。一般に、シミュレーションソフトウェアは、回路モデルや数学的アルゴリズムの限界により不連続インピーダンスのある配線条件を考慮することができない。このとき、直列抵抗のようないくつかのターミネータ（終端）だけが回路図に留まることができる。トレースインピーダンスにおける不連続性の効果を軽減するこの問題に対する真の解決策は、配線時のインピーダンス不連続性を回避しようとすることである。ibisモデルの精度はシミュレーション結果に直接影響する。基本的には、実際のチップI／Oバッファの等価回路の電気的特性データとして考えられることができ、SPICEモデルからの変換によって一般に得られる（測定も使用可能であるが、より制限がある）。異なるチップ製造者によって提供される同じデバイスのSPICEデータは異なる。そして、変換されたIBISモデルのデータもそれに応じて変化する。言い換えれば、製造業者が旋盤装置を使用する場合、それらのデバイスに正確なモデルデータを提供する能力があるだけである。なぜなら、それらのデバイスがどのようなプロセスで処理されているかを他の誰よりもよく知らないからである。製造業者によって提供されるIBISが不正確であるならば、基本的な解決は絶えずメーカーを改善するよう頼むことができます。

高速PCB設計におけるEMCとEMI問題

Q :高速PCBsを設計するとき、我々が使用するソフトウェアはセットされたEMCとEMI規則をチェックするだけです、しかし、デザイナーはEMCとEMI規則を考慮するべきですか？どのようにルールを設定するには？

答え：一般的なEMI/EMCデザイン, 放射線と伝導面の両方を考慮する必要がある.前者は高周波数部分（＜30 MHz）に属し、後者は低周波数部分（＜30 MHz）に属する. それで、あなたはちょうど高周波に注意を払うことができなくて、低い頻度部分を無視することができません. 良い絵美/EMC設計は、装置の位置を考慮に入れなければならない, PCBスタック 配置, 重要な接続方法, デバイス選択, etc. レイアウトの冒頭に. より良い取り決めがないならば, その後解決. それは努力の半分で結果を2回行い、コストを上げる. 例えば, クロック発生器の位置は外部コネクタに可能な限り近くではならない. 高速信号は、できるだけ多くの内層に行くべきである. 反射を低減するための基準インピーダンス整合と基準層の連続性に注目する. デバイスによって押される信号のスルーレートは、高さを減少させるためにできるだけ小さくなければならない. 周波数成分, デカップリング選択/バイパスコンデンサ, 周波数応答が電力面のノイズを減少させるための要件を満たしているかどうかに注意する. 加えて, 高周波信号電流の戻り経路に注意し、ループ面積をできるだけ小さくする（すなわち、ループインピーダンスをできるだけ小さくする）ことで、放射線を低減する. グランドはまた、高周波ノイズの範囲を制御するために分割することができます. 最後に, PCBとハウジングの間のシャーシ接地を適切に選択する.