PCB 기술 - 고주파 회로 PCB 설계

부품은 고속, 저전력, 작은 크기, 높은 방해 방지 방향으로 발전하고 있다.이러한 발전 추세는 인쇄회로기판의 설계에 많은 새로운 요구를 제기하였다.PCB 설계는 전자 제품 설계의 중요한 단계입니다.전기 원리도 설계가 완료되면 구조 요구 사항과 기능 구분에 따라 몇 개의 기능 보드를 결정하고 각 기능 보드 PCB의 외부 크기와 설치 방법을 동시에 결정해야합니다.디버깅 및 유지 관리의 편의성과 차폐, 발열 및 EMI 성능 등을 고려합니다.엔지니어가 레이아웃과 케이블 연결 방법을 결정하고, 주요 회로 및 신호선의 세부 사항과 케이블 연결 방법, 따라야 할 케이블 연결 원칙을 결정하도록 요구합니다.PCB 설계 프로세스의 몇 단계는 검사, 분석 및 수정되어야 합니다.전체 경로설정이 완료되면 전체 규칙 확인을 거친 다음 처리할 수 있습니다.

1. 소개

오랫동안 설계자들은 종종 프로그램, 전기 원리, 파라미터 이중화 등의 검증에 정력을 쏟았고, PCB 설계의 심사에 거의 정력을 쏟지 않았으며, 종종 PCB 설계의 결함으로 인해 대량의 제품 성능 문제가 발생하였다.PCB 설계 원리는 기본 원리, 간섭 방지, 전자기 호환성, 보안 등 여러 방면에 걸쳐 있다. 이러한 방면에 대해 특히 고주파 회로(특히 마이크로파급 고주파 회로)에서 관련 개념의 결핍은 종종 전체 연구 개발 프로젝트의 실패를 초래할 수 있다.많은 사람들이 여전히"전기 원리와 도체를 연결하여 예정된 역할을 수행"하는 기초 위에 머물러 있으며, 심지어"PCB 설계는 구조, 공정 및 생산성 향상을 위한 고려에 속한다."많은 엔지니어들은 아직 제품 설계에서 이 부분이 전체 설계 작업의 특별한 중점이어야 한다는 것을 완전히 깨닫지 못하고 있습니다.고성능 구성 요소를 선택하는 데 잘못 집중했습니다.따라서 비용이 급격히 증가하고 성능 향상은 미미합니다.

2. 고속 PCB 설계

제품 엔지니어링에서 PCB 설계는 특히 고주파 전기 설계에서 매우 중요한 위치를 차지합니다.일반 규칙으로 간주되는 일반 규칙이 있습니다.고주파 회로의 PCB 설계 원리와 기술을 설계에 적용하면 설계 성공률을 크게 높일 수 있다.

(1) 고속 회로 PCB 케이블 연결 설계 원리

1. 논리적 부채질을 최소화하기 위해서는 하나의 부하만 탑재하는 것이 좋다.

2. 가능한 한 고속 신호선의 출력과 수신단 사이에 구멍을 사용하지 않고 핀 패턴의 교차를 피합니다.특히 시계 신호선은 각별한 주의가 필요하다.

3.상하 인접층의 신호선은 직각으로 회전하지 않도록 서로 수직이어야 한다.

4. 병렬 연결 부하 저항기는 가능한 한 수신단에 접근해야 한다.

5.최소 반사를 보장하려면 모든 열린 회선 (또는 터미널과 일치하지 않는 회선) 의 길이가 다음 공식을 충족해야 합니다.

Lopen 개방형 노선 길이(인치)

trise - 신호 상승 시간(ns)

tpd - 회선 전파 지연(대형 회선 특성에 따라 0.188ns/in-).

몇 가지 고속 논리 회로의 일반적인 상승 시간:

6. 회로 길이가 상기 공식에서 요구하는 값을 초과할 경우 직렬 댐퍼 저항기를 사용하고 가능한 한 직렬 단자 연결 저항기를 출력 핀에 연결해야 한다.

7. 아날로그 회로와 디지털 회로의 분리를 확보한다.AGND와 DGND는 센서 또는 자기 구슬로 연결되어 있어야 하며 a/D 변환기에 가능한 가까이 있어야 합니다.

8. 전원 공급 장치에 충분한 디커플링이 있는지 확인합니다.

9. 표면을 이용하여 저항기와 콘덴서를 설치하는 것이 좋다.

(2) 바이패스 및 디커플링

1. 디커플링 콘덴서를 선택하기 전에 먼저 고주파 전류를 필터링하는 공명 주파수 요구를 계산한다.

2.자체 공명 주파수 이상에서 콘덴서는 전기 감각으로 변하고 디커플링 용량을 잃습니다.주의해야 할 것은 일부 논리 회로는 공공 디커플링 콘덴서 자체의 공명 주파수보다 더 높은 스펙트럼 에너지를 가지고 있다는 것이다.

3.용기 자체의 공명 주파수를 자가공명 주파수라고 한다.고주파를 필터링하려면

4. 회로에 포함된 무선 주파수 에너지, 스위치 회로의 상승 시간 및 특별히 주의하는 주파수 범위에 따라 필요한 커패시터 값을 계산할 필요가 있습니다.추측을 사용하거나 이전의 일반적인 사용법에 따라 사용하지 마십시오.

5. 접지 평면과 전원 평면의 공명 주파수를 계산한다.이 두 평면 구조의 디커플링 콘덴서로 최대의 효과를 얻을 수 있다.

6. 고속 부품과 무선 주파수 대역폭 에너지가 풍부한 지역의 경우 여러 콘덴서를 병렬로 사용하여 대역폭이 큰 무선 주파수 에너지를 제거해야 한다.또한 큰 콘덴서가 고주파에서 전기 감성으로 변할 때 작은 콘덴서는 전기 용량성을 유지한다는 점에 유의해야 한다.특정 주파수에서는 LC 공명 회로를 형성하여 임피던스가 무한히 커져 바이패스 기능을 완전히 잃게 됩니다.이 경우 개별 콘덴서를 사용하는 것이 더 효과적입니다.

7.회로 기판의 모든 전원 입력 커넥터의 측면과 3ns보다 빠르게 상승하는 컴포넌트의 전원 핀에 병렬 콘덴서를 설정합니다.

8. PCB 전원 입력 단자와 스패너의 대각선 방향에서 회로 전환 시 발생하는 전류 변화를 보장하기 위해 충분한 용량의 콘덴서를 사용해야 한다.다른 회로의 디커플링 콘덴서에 대해서도 같은 고려를 해야 한다.작업 전류가 클수록 필요한 용량이 커집니다.전압과 전류의 맥동을 줄이고 시스템의 안정성을 높이기 위해서다.따라서 디커플링 콘덴서는 디커플링과 속류의 이중 작용을 짊어지고 있다.

9. 디커플링 콘덴서를 너무 많이 사용하면 전원이 연결되면 전원에서 많은 양의 전류가 추출됩니다. 따라서 전원 공급 장치의 출력에 큰 용기 세트를 배치하여 많은 양의 전류를 공급해야 합니다.

(3) 임피던스 변환 및 일치

1. 저주파 회로에서 일치하는 개념은 매우 중요하다 (부하 저항을 격려원의 내부 저항과 같게 한다).고주파 회로에서는 신호선 단자의 일치가 더 중요합니다.

한편으로 ZL = Zc를 요구하여 연선에 주파수가 없는지 확인한다;다른 한편으로 최대출력을 얻기 위해서는 신호선의 입력단이 격려원과 함께 멍에를 메워야 한다.따라서 일치는 마이크로웨이브 회로의 작업 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.표시:

단자가 일치하지 않으면 신호선에 반사와 주파가 나타나 부하 전력이 떨어진다(고출력 주파도 파복에서 불꽃이 일어난다).

반사파의 존재로 인해 격려원에 불리한 영향을 미쳐 작업 주파수와 출력의 안정성이 떨어진다.

그러나 실천에서 주어진 부하 임피던스와 신호선의 특성 임피던스는 반드시 같지 않고 신호선과 격려원의 임피던스도 반드시 멍에가 있는 것은 아니기 때문에 임피던스 매칭 기술을 이해하고 응용할 필요가 있다.

2. Island/4 임피던스 동글

신호선의 길이가 L=섬/4, 즉 섬L=Í/2일 때, 우리는 얻을 수 있다: Zin=Zc2/ZL

위의 공식은 Isla »/4PCB 전송선을 개조한 후 임피던스가 크게 변경될 것임을 보여줍니다.ZL이 일치하지 않을 때 PCB 전송선의 재구성을 사용하여 일치 목적을 달성할 수 있음을 알 수 있습니다.특성 임피던스가 Z'c와 Z"c인 두 PCB 전송선의 경우 PCB 전송선을 연결하여 Z'c와 Z'c를 일치시키는 목적을 달성할 수 있습니다.

주의해야 할 점은 두 개의 서로 다른 임피던스의 PCB 전송선을 일치시킨 후 섬/4 임피던스 동글의 작동 주파수가 매우 좁다는 것이다.

3. 단일 브랜치 단락 일치

PCB 전송선의 적절한 위치에 적절한 구조를 가진 짧은 경로를 연결함으로써 PCB 전송선의 임피던스를 변경하여 일치하는 목적을 달성 할 수 있습니다.

(4) PCB 계층화

고주파 회로는 집적도가 높고 배선 밀도가 높은 경우가 많습니다.다중 레이어의 사용은 경로설정뿐만 아니라 간섭을 줄이는 효과적인 수단입니다.층수를 합리적으로 선택하면 인쇄판의 크기를 크게 줄일 수 있다.중간층을 충분히 이용하여 차폐를 설정할 수 있어 더욱 잘 실현될 수 있다.가까운 접지에서는 기생전감을 효과적으로 낮출수 있고 신호전송길이를 효과적으로 단축할수 있으며 신호간의 교차교란 등을 크게 줄일수 있는데 이런것들은 모두 고주파회로의 믿음직한 운행에 유리하다.같은 재료가 4층판보다 더 좋다는 데이터가 있다.듀얼 패널의 노이즈는 20dB 낮지만 계층 수가 높을수록 제조 공정이 복잡하고 비용이 많이 듭니다.

(5) 전원 분리 및 지선 분리

다양한 기능 또는 요구 사항이 있는 회로 경로설정에는 일반적으로 전원 공급 장치 분리 및 접지가 필요합니다.예를 들어, 아날로그 회로 및 디지털 회로, 약한 신호 회로 및 강한 신호 회로, 민감한 회로 (PLL, 낮은 디더링 트리거 등) 및 기타 회로는 회로가 원하는 사양을 충족할 수 있도록 상호 간섭을 최소화해야 합니다.

기본 요구 사항:

1. 서로 다른 구역의 전원층이나 접지층은 전원 입구에 연결되어야 한다. 보통 트리 구조나 손가락 구조이다. 서로 다른 기능 회로의 지선 구분 방법, 구분 간격과 판변은 2mm보다 작아서는 안 된다.

2. 서로 다른 유형의 전원 구역과 지상 구역은 서로 교차할 수 없다

3. 도랑과 교량.접지 평면의 구분으로 인해 각종 기능 회로 간의 신호 전송 회로는 왕왕 불연속적이다.신호, 전원 및 접지의 연결을 보장하기 위해 변압기 격리 (직류 신호 전송 불가), 광 결합 격리 (고주파 전송 어려움 제외) 외에도 브리지 방법을 자주 사용합니다."다리" 는 사실상 도랑중의 한 틈으로 한곳밖에 없다.신호선, 전원 공급 장치, 접지는 그림과 같이 도랑을 통과합니다. 이 방법을 사용할 때 다중 접지 시스템 (모든 고속 설계) 이라면 다리의 양쪽을 섀시 접지에 연결하는 것이 좋습니다.

3. 결론

제품 엔지니어링에서 PCB 설계는 특히 고주파 전기 설계에서 매우 중요한 위치를 차지합니다.같은 원리로 설계되고 같은 부품, 다른 사람들이 생산한 다염소연벤젠은 다른 결과를 가지고 있다.원칙적으로 가능한 일이 많지만 공정에서 실현하기 어렵거나 다른 사람은 실현할 수 있고 다른 사람은 실현할 수 없다.따라서 PCB 보드를 만드는 것은 어렵지 않지만 PCB 보드를 만드는 것은 쉽지 않다.일.