Rancangan Elektronik - Rancangan papan sirkuit PCB kelajuan tinggi berdasarkan PROTEL

PCB online:

Discuss some layout and wiring related principles that need to be paid attention to in the process of using PROTEL design software to realize high-speed circuit PCB design, and provide some practical and proven high-speed circuit layout and wiring techniques to improve the reliability of high-speed circuit board design Sex and effectiveness. Hasilnya menunjukkan bahawa rancangan memperpendek siklus pembangunan produk dan meningkatkan kepekatan pasar.

1 soalan yang diberi

Dengan peningkatan skala besar dalam kompleksiti desain dan integrasi sistem elektronik, kelajuan jam dan masa peningkatan peranti semakin cepat dan cepat, dan desain sirkuit kelajuan tinggi telah menjadi bahagian penting dalam proses desain. Dalam rancangan sirkuit kelajuan tinggi, induktansi dan kapasitasi pada papan sirkuit akan membuat wayar sama dengan garis penghantaran. Bentangan komponen penghentian yang salah atau kabel yang salah isyarat kelajuan tinggi akan menyebabkan masalah kesan garis penghantaran, yang akan menyebabkan sistem keluarkan data yang salah, dan sirkuit tidak berfungsi dengan betul atau bahkan tidak berfungsi sama sekali. Berdasarkan model garis trasmis, untuk menghitung, garis trasmis akan membawa kesan negatif seperti refleksi isyarat, perbualan salib, gangguan elektromagnetik, bekalan kuasa dan bunyi tanah untuk desain sirkuit.

Untuk merancang papan sirkuit PCB kelajuan tinggi yang boleh berfungsi dengan selamat, diperlukan untuk mempertimbangkan secara penuh dan hati-hati rancangan, memecahkan beberapa masalah yang tidak boleh dipercayai yang mungkin muncul semasa bentangan, pendek sirkuit pembangunan produk, dan meningkatkan kepekatan pasar.

2 Design bentangan sistem frekuensi tinggi

Dalam rancangan PCB sirkuit, bentangan adalah pautan yang penting, dan hasil bentangan akan mempengaruhi secara langsung kesan kabel dan kepercayaan sistem, yang paling memakan masa dan sukar dalam seluruh rancangan papan sirkuit cetak. Persekitaran kompleks PCB frekuensi tinggi membuat rancangan bentangan sistem frekuensi tinggi sukar untuk menggunakan pengetahuan teori yang dipelajari. Ia memerlukan bahawa orang yang membentuk mesti mempunyai pengalaman yang kaya dalam penghasilan PCB kelajuan tinggi, untuk menghindari kerosakan dalam proses desain. Perbaiki kepercayaan dan efektivitas kerja sirkuit. Dalam proses bentangan, pertimbangan yang meliputi patut diberikan kepada struktur mekanik, penyebaran panas, gangguan elektromagnetik, kesehatan kabel masa depan, dan estetik.

Pertama-tama, sebelum bentangan, seluruh sirkuit dibahagi menjadi fungsi. Sirkuit frekuensi tinggi dipisahkan dari sirkuit frekuensi rendah, dan sirkuit analog dan sirkuit digital dipisahkan. Setiap sirkuit berfungsi ditempatkan sebanyak mungkin ke pusat cip. Menghindari lambat penghantaran disebabkan oleh wayar yang terlalu panjang, dan memperbaiki kesan pemisahan kondensator. Selain itu, perhatikan kedudukan relatif dan arah antara pins dan komponen sirkuit dan tabung lain untuk mengurangi pengaruh mereka. Semua komponen frekuensi tinggi seharusnya jauh dari chassis dan plat logam lain untuk mengurangi sambungan parasitik.

Kedua, perhatian patut diberikan kepada kesan panas dan elektromagnetik antara komponen semasa bentangan PCB. Kesan ini sangat serius untuk sistem frekuensi tinggi, dan tindakan seperti jarak atau izolasi, penyebaran panas, dan perisai perlu diambil. Tuba penyesuaian kuasa tinggi dan tub penyesuaian seharusnya dilengkapi dengan radiator dan dijauhkan dari penyesuaian. Komponen tahan panas seperti kondensator elektrolitik patut dijauhkan dari komponen pemanasan, jika tidak elektroliti akan kering, menghasilkan peningkatan tahan dan prestasi yang tidak baik, yang akan mempengaruhi kestabilan sirkuit.

Akhirnya, sementara memastikan kualiti dan kepercayaan yang ada, sementara mempertimbangkan keseluruhan keindahan, perancangan papan sirkuit yang masuk akal perlu dilakukan. Komponen sepatutnya selari atau tegak ke permukaan papan, dan selari atau tegak ke pinggir papan utama. Penghapusan komponen di permukaan papan sepatutnya sesuai mungkin dan ketepatan sepatutnya konsisten. Dengan cara ini, ia bukan sahaja indah, tetapi juga mudah untuk dikumpulkan dan menyala, dan ia mudah untuk menghasilkan massa.

3 Kawalan sistem frekuensi tinggi

Dalam sirkuit frekuensi tinggi, parameter distribusi resistensi, kapasitasi, induktansi dan induktansi bersama-sama wayar yang menyambung tidak dapat diabaikan. Dari perspektif anti-gangguan, kawat yang masuk akal adalah untuk mencuba untuk mengurangi perlawanan garis, kapasitas yang disebarkan, dan induktan yang sesat dalam sirkuit. Medan magnetik hilang yang berkembang dikurangkan kepada minimum, sehingga kapasitasi yang disebarkan, aliran magnetik bocor, induktansi mutlak elektromagnetik dan gangguan lain disebabkan oleh bunyi ditahan.

Berikut memperkenalkan beberapa fungsi istimewa yang alat PROTEL99 SE boleh menyediakan.

(1) Pemimpin diantara pins peranti sirkuit frekuensi tinggi patut bengkok sebanyak mungkin. Lebih baik menggunakan garis lurus penuh. Apabila bengkok diperlukan, garis melipat 45° atau lengkung bulatan boleh digunakan untuk mengurangi emisi luaran dan gangguan antara satu sama lain isyarat frekuensi tinggi. Perhubungan antara. Apabila menggunakan kawat PROTEL, anda boleh pilih 45 darjah atau Dibulatkan dalam "Sudut Penghalaan" dalam "peraturan" menu "Design". Anda juga boleh guna kekunci shift + ruang untuk menukar dengan cepat antara garis.

(2) Semakin pendek petunjuk antara pins peranti sirkuit frekuensi tinggi, semakin baik.

Cara paling berkesan untuk PROTEL 99 untuk memenuhi kawat paling pendek adalah membuat janji kawat untuk rangkaian kelajuan tinggi kunci individu sebelum kawat automatik. Pilih yang paling pendek dalam "Topologi Penghalaan" dalam menu "Reka" peraturan.

(3) Penukaran lapisan lead diantara pins peranti sirkuit frekuensi tinggi adalah sebanyak mungkin. Maksud saya, semakin sedikit vias digunakan dalam proses sambungan komponen, semakin baik.

(4) Untuk kabel sirkuit frekuensi tinggi, perhatikan "gangguan salib" yang diperkenalkan oleh kabel selari garis isyarat, iaitu, percakapan salib. Jika distribusi selari tidak dapat dihindari, kawasan besar "tanah" boleh diatur di sisi bertentangan garis isyarat selari

4 Rancangan tali kuasa dan wayar tanah

Untuk menyelesaikan titik tenaga disebabkan oleh bunyi bekalan kuasa dan penghalang garis yang diperkenalkan oleh sirkuit frekuensi tinggi, kepercayaan sistem bekalan kuasa dalam sirkuit frekuensi tinggi mesti dianggap sepenuhnya. Secara umum ada dua penyelesaian: satu ialah menggunakan teknologi bas kuasa untuk kawat; yang lain ialah menggunakan lapisan bekalan kuasa yang terpisah. Sebagai perbandingan, proses penghasilan yang terakhir lebih rumit dan biaya lebih mahal. Oleh itu, teknologi bas kuasa jenis rangkaian boleh digunakan untuk wayar, sehingga setiap komponen milik loop yang berbeza, dan semasa pada setiap bas dalam rangkaian cenderung untuk seimbang, mengurangi titik tegangan disebabkan oleh impedance garis.

5 Teknik reka sirkuit kelajuan tinggi lain

Crosstalk merujuk kepada gangguan bunyi tekanan yang tidak diinginkan disebabkan oleh sambungan elektromagnetik ke garis transmisi bersebelahan apabila isyarat menyebar pada garis transmisi. Pemasangan dibahagi menjadi pemasangan kapasitif dan pemasangan induktif. Percakapan salib berlebihan boleh menyebabkan pemicuan palsu sirkuit dan menyebabkan sistem gagal berfungsi secara biasa. Menurut beberapa ciri-ciri percakapan salib, beberapa kaedah utama untuk mengurangkan percakapan salib boleh dikira:

(1) Tingkatkan ruang garis, kurangkan panjang selari, dan guna kaedah jog untuk kabel jika perlu.

(2) Apabila garis isyarat kelajuan tinggi memenuhi syarat, menambah pemadaman penghentian boleh mengurangkan atau menghapuskan refleksi, dengan itu mengurangkan percakapan salib.

(3) Untuk garis penghantaran microstrip dan garis penghantaran strip, penghalang tinggi jejak ke dalam julat pesawat tanah boleh mengurangkan secara signifikan perbualan salib.

Penggunaan garis perbezaan untuk menghantar isyarat digital adalah ukuran yang efektif untuk mengawal faktor yang menghancurkan integriti isyarat dalam sirkuit digital kelajuan tinggi. Garis perbezaan pada papan sirkuit cetak sama dengan pasangan garis transmisi terintegrasi mikrogelombang berbezaan yang berfungsi dalam mod quasi-TEM. Di antara mereka, garis perbezaan di atas atau bawah PCB sama dengan garis garis micro-garis terhubung dan ditempatkan dalam lapisan dalaman PCB berbilang lapisan perbezaan sama dengan garis garis terhubung sisi luas.