전자 설계 - 고주파 회로 경로설정 기술

(1) 고주파 회로 경로설정 기술

고주파 회로는 집적도가 높고 케이블 밀도가 높은 경우가 많습니다.다중 레이어의 사용은 경로설정뿐만 아니라 간섭을 줄이는 효과적인 수단입니다.

고주파 회로 부품의 핀들 사이의 지시선은 적게 구부릴수록 좋다.고주파 회로 배선의 지시선은 전체 직선을 사용하는 것이 가장 좋으며 회전이 필요하다.45 ° 점선 또는 호를 통해 회전할 수 있습니다. 이 요구 사항은 저주파 회로에서 동박의 고정 강도를 높이는 데만 사용되며 고주파 회로에서는 충족할 수 있습니다.하나의 요구 사항은 고주파 신호의 외부 송신과 상호 결합을 줄일 수 있다.

고주파 회로 부품 핀의 지시선은 짧을수록 좋습니다.

고주파 회로 부품의 핀이 교체되는 지시선층은 적을수록 좋다.즉, 컴포넌트 연결 중에 사용된 오버홀(Via)이 적을수록 좋습니다.측정 결과, 하나의 구멍은 약 0.5pF의 분포 용량을 가져올 수 있으며, 구멍의 수를 줄이면 속도를 크게 향상시킬 수 있다.

고주파 회로 경로설정의 경우 긴밀한 병렬 경로설정에서 신호선이 가져오는 간섭에 주의하십시오.평행 분포를 피할 수 없는 경우 평행 신호선의 반대쪽에 넓은 면적을 배치하여 간섭을 크게 줄일 수 있습니다.같은 레이어에서 수평 실행은 거의 피할 수 없지만 인접한 두 레이어의 방향은 서로 수직이어야 합니다.

각 집적 회로 블록 (IC) 근처에 적어도 하나의 고주파 디커플링 커패시터를 설정하고 디커플링 커패시터는 가능한 한 부품의 Vcc에 접근해야 합니다.

아날로그 지선(AGND), 디지털 지선(DGND) 등이 공용 지선에 연결되면 고주파 롤링을 사용해야 한다.고주파 압류권의 실제 조립에서는 중심에 도선이 있는 고주파 철산소 자기구슬을 자주 사용한다.원리도에서 센서로 사용할 수 있으며 PCB 컴포넌트 라이브러리에서 컴포넌트 패키지와 경로설정을 개별적으로 정의합니다.공용 접지선에 가까운 적절한 위치로 수동으로 이동합니다.

(2) PCB의 전자기 호환성 설계 방법

PCB 기재의 선택과 PCB 층수의 설정, 전자 부품의 선택과 전자 부품의 전자기 특성, 부품의 배치, 부품 간 상호 연결선의 길이와 폭 등은 PCB의 전자기 호환성을 제약한다.PCB의 집적회로칩(IC)은 전자기 간섭(EMI)의 주요 에너지원이다.

1. 고주파 디지털 회로 PCB 전자기 호환성(EMC) 설계의 케이블 연결 규칙

고주파 디지털 신호 케이블은 일반적으로 2 인치 (5cm) 미만이어야 하며 짧을수록 좋습니다.

주 신호선은 PCB 보드의 중심에 집중하는 것이 좋습니다.

클럭 생성 회로는 PCB 보드의 중심에 가깝고 클럭 부채질은 데이지 체인 또는 병렬 연결로 경로설정되어야 합니다.

전원 코드는 가능한 한 고주파 디지털 신호선에서 멀리 떨어지거나 지선으로 분리해야 합니다.전원 공급 장치의 분포는 저전감 (다중 채널 설계) 이어야 합니다.다층 PCB의 전원층은 접지층과 인접해 있어 콘덴서에 해당하며 필터 역할을 한다.같은 층의 전원 코드와 지선은 가능한 한 접근해야 한다.전원 공급 장치 레이어 주위의 동박을 두 평면 레이어 사이의 20배로 축소하여 시스템의 EMC 성능을 향상시켜야 합니다.지면이 분할되어서는 안 됩니다.전원 평면에서 고속 신호선을 구분하려면 신호선 근처에 저항성이 낮은 브리지 콘덴서를 여러 개 배치해야 합니다.

끝을 가져오고 내보내는 데 사용되는 컨덕터는 인접 및 평행을 피해야 합니다.피드백 결합을 피하려면 컨덕터 사이에 지선을 추가하는 것이 좋습니다.

동박의 두께가 50마이크로미터, 너비가 1~1.5mm일 때 2A의 전류를 통해 도선의 온도는 섭씨 3도 이하가 된다.PCB 보드의 컨덕터는 가능한 한 넓어야 합니다.집적 회로, 특히 디지털 회로의 신호선은 일반적으로 4mil-12mil의 선폭을 사용합니다.전원 코드와 지선은 40mil 이상의 와이어를 사용하는 것이 좋습니다.전선의 최소 간격은 주로 전선 사이의 절연 저항과 관통 전압에 의해 결정되며 최악의 경우 일반적으로 4mil보다 큰 전선 간격을 선택합니다.컨덕터 간의 간섭을 줄이기 위해 필요한 경우 컨덕터 간의 거리를 늘리고 컨덕터 간의 격리로 접지선을 삽입할 수 있습니다.

PCB의 모든 계층에서 디지털 신호는 회로 기판의 디지털 부분에서만 라우팅되고 아날로그 신호는 회로 기판의 아날로그 부분에서만 라우팅됩니다.저주파 회로의 접지는 가능한 한 단일 점에서 병렬 접지되어야 한다.실제 경로설정이 어려울 경우 부분적으로 연결한 다음 병렬로 접지할 수 있습니다.아날로그와 디지털 전원 공급 장치를 구분하기 위해 케이블은 구분된 전원 공급 장치 사이의 간격을 통과할 수 없습니다.분리된 전원 공급 장치 사이의 간격을 통과해야 하는 신호선은 넓은 접지에 가까운 케이블 레이어에 있어야 합니다.

PCB에서 전원과 접지로 인한 전자기 호환성 문제는 주로 두 가지인데, 하나는 전원 소음이고 다른 하나는 접지 소음이다.PCB 보드 전류의 크기에 따라 전원 코드의 폭을 최대한 넓히고 회로 저항을 낮춥니다.또한 전원 코드와 지선의 방향을 데이터 전송 방향과 일치시켜 소음 방지 능력을 향상시키는 데 도움이 됩니다.현재 전원 및 접지 평면의 노이즈는 숙련된 엔지니어가 프로토타입 제품의 측정 또는 디커플링 커패시터의 용량을 통해 기본값으로 설정할 수밖에 없습니다.

2. 고주파 디지털 회로 PCB 전자기 호환성(EMC) 설계의 레이아웃 규칙

회로의 레이아웃은 전류 회로를 줄이고 고주파 컴포넌트 간의 연결을 최소화해야 합니다.감지 컴포넌트 간의 거리는 너무 가까워서는 안 되며 컴포넌트를 가져오거나 내보내려면 가능한 한 멀어야 합니다.

회로 흐름에 따라 각 기능 회로 유닛의 위치를 배치하여 신호가 쉽게 유통되고 신호가 가능한 한 같은 방향으로 유지되도록 배치합니다.

각 기능 회로의 핵심 부품을 중심으로 그 주위에 배치한다. 부품은 균일하고 정연하며 치밀하게 PCB에 배열되어야 하며, 부품 간의 지시선 연결은 가능한 한 줄여야 한다.

PCB는 독립적이고 합리적인 아날로그 회로 영역과 디지털 회로 영역으로 구분되며, A/D 동글은 파티션 사이에 배치됩니다.

PCB 전자기 호환성 설계의 전통적인 방법 중 하나는 PCB의 각 핵심 부분에 적합한 디커플링 콘덴서를 구성하는 것입니다.

(3), 신호 무결성(SI) 분석

신호 무결성(Signal Integrity, SI)은 신호선 신호의 질량과 신호가 회로에서 정확한 시퀀스와 전압으로 응답하는 능력을 말한다.

집적 회로 칩 (IC) 또는 논리 장치의 높은 스위치 속도, 종단 구성 요소의 잘못된 레이아웃 또는 고속 신호의 잘못된 경로설정은 반사, 직렬 교란, 과충, 하충을 초래할 수 있습니다.신호 무결성 문제, 아래와 같은 충격) 및 진동 (진동) 은 시스템이 잘못된 데이터를 출력할 수 있으며 회로가 제대로 작동하지 않을 수도 있고 심지어 전혀 작동하지 않을 수도 있습니다.

PCB 신호 무결성 및 설계

PCB 설계에서 PCB 설계자는 통합 구성 요소의 레이아웃과 케이블 연결, 각 상황에서 어떤 SI 문제 해결 방법을 사용하여 PCB 보드의 신호 무결성 문제를 더 잘 해결해야 합니다.경우에 따라 IC의 선택이 SI 문제의 수와 심각도를 결정할 수 있습니다.전환 시간 또는 에지 속도는 IC 상태 변환 속도를 나타냅니다.IC 에지 속도가 빠를수록 SI 문제가 발생할 가능성이 높습니다.디바이스를 올바르게 종료하는 것이 중요합니다.

PCB 설계에서 신호 무결성 문제를 줄이는 데 일반적으로 사용되는 방법은 전송 라인에 종단 어셈블리를 추가하는 것입니다.종단 연결 과정에서 컴포넌트 수, 신호 전환 속도 및 회로 전력 소비량 요구 사항을 고려해야 합니다.예를 들어, 종단 구성 요소를 추가한다는 것은 PCB 설계자의 케이블 연결 공간이 작다는 것을 의미하며, 새 구성 요소와 경로설정에 적절한 공간을 유지해야 하기 때문에 레이아웃 프로세스의 후반기에 종단 구성 요소를 추가하는 것이 더 어려워집니다.따라서 PCB 레이아웃을 시작할 때 종단 어셈블리를 배치해야 하는지 확인할 필요가 있습니다.