Teknik PCB - Beberapa masalah umum dalam rekaan papan frekuensi tinggi PCB

Dengan pembangunan cepat teknologi elektronik dan aplikasi luas teknologi komunikasi tanpa wayar dalam berbagai bidang, frekuensi tinggi, kelajuan tinggi, dan ketepatan tinggi telah secara perlahan-lahan menjadi salah satu perkembangan penting produk elektronik modern. Penghantaran isyarat frekuensi tinggi dan digitisasi kelajuan tinggi telah memaksa papan frekuensi tinggi PCB untuk bergerak ke arah lubang-mikro dan vias terkubur/buta, wayar halus, dan lapisan dielektrik seragam dan tipis. Teknologi reka papan frekuensi tinggi, kelajuan tinggi, densiti tinggi, PCB berbilang lapisan teknologi reka papan frekuensi tinggi telah menjadi kawasan kajian penting. Berdasarkan bertahun-tahun pengalaman dalam kerja desain perkakasan, penulis mengungkapkan beberapa teknik desain dan tindakan pencegahan untuk sirkuit frekuensi tinggi untuk rujukan anda.

1. Bagaimana untuk memilih papan frekuensi tinggi PCB?

Pilihan bahan papan frekuensi tinggi PCB mesti mendapat keseimbangan antara memenuhi keperluan desain dan produksi mass a dan kos. Keperlukan desain termasuk bahagian elektrik dan mekanik. Masalah bahan ini biasanya lebih penting bila merancang papan frekuensi tinggi PCB kelajuan tinggi (frekuensi lebih besar daripada GHz). Contohnya, bahan FR-4 yang biasanya digunakan, kehilangan dielektrik pada frekuensi beberapa GHz akan mempunyai pengaruh besar pada penyesalan isyarat, dan mungkin tidak sesuai. Adapun elektrik, perhatikan sama ada konstan dielektrik dan kehilangan dielektrik sesuai untuk frekuensi yang direka.

2. Bagaimana untuk menyelesaikan masalah integriti isyarat dalam desain kelajuan tinggi?

Integriti isyarat adalah pada dasarnya masalah persamaan impedance. Faktor yang mempengaruhi persamaan impedance termasuk struktur dan impedance output sumber isyarat, impedance karakteristik jejak, karakteristik akhir muatan, dan topologi jejak. Solusi adalah untuk bergantung pada topologi penghentian dan penyesuaian kawat.

3. Bagaimana untuk menghindari gangguan frekuensi tinggi?

Idea asas untuk menghindari gangguan frekuensi tinggi (papan frekuensi tinggi PCB) ialah untuk minimumkan gangguan medan elektromagnetik isyarat frekuensi tinggi (papan frekuensi tinggi PCB), yang mana disebut persimpangan (Crosstalk). Boleh meningkatkan jarak antara isyarat kelajuan tinggi dan isyarat analog, atau tambah pengawal bawah/jejak shunttraces di samping isyarat analog. Juga perhatikan gangguan bunyi dari tanah digital ke tanah analog.

4. Boleh ditambah resistor yang sepadan diantara pasangan baris berbeza pada hujung penerima?

Keperlawanan yang sepadan antara pasangan garis perbezaan pada hujung penerima biasanya ditambah, dan nilainya sepatutnya sama dengan nilai impedance perbezaan. Dengan cara ini kualiti isyarat akan lebih baik.

5. Bagaimana untuk melaksanakan kabel perbezaan untuk garis isyarat jam dengan hanya satu terminal output?

Untuk menggunakan kawat berbeza, ia masuk akal bahawa sumber isyarat dan akhir penerima adalah isyarat berbeza. Oleh itu, mustahil menggunakan kawat berbeza untuk isyarat jam dengan hanya satu terminal output.

6. Macam mana kaedah kabel perbezaan itu boleh diselesaikan?

Ada dua titik untuk memperhatikan dalam bentangan pasangan perbezaan. Satu ialah panjang dua wayar sepatutnya sepanjang mungkin, dan yang lain ialah jarak antara dua wayar (jarak ini ditentukan oleh impedance perbezaan) mesti tetap tetap, iaitu, untuk tetap selari. Ada dua cara selari, satu adalah bahawa dua wayar berjalan di sebelah-sebelah, dan yang lain adalah bahawa dua wayar berjalan di dua lapisan bersebelahan di atas dan di bawah (atas-bawah). Secara umum, sebelah demi sebelah (sebelah demi sebelah, sebelah demi sebelah) dilaksanakan dengan lebih banyak cara.

7. Mengapa kawat pasangan perbezaan harus dekat dan selari?

Kawalan pasangan perbezaan sepatutnya dekat dan selari. Pendekatan yang dipanggil betul adalah kerana jarak akan mempengaruhi nilai impedance perbezaan, yang merupakan parameter penting untuk merancang pasangan perbezaan. Keperluan untuk paralelisme adalah juga untuk menjaga konsistensi impedance perbezaan. Jika kedua garis tiba-tiba jauh dan dekat, pengendalian perbezaan akan tidak konsisten, yang akan mempengaruhi integriti isyarat

(integriti isyarat) dan lambat masa (lambat masa).

8. Bagaimana untuk menyelesaikan kontradiksi antara kawat manual dan kawat automatik isyarat kelajuan tinggi?

Kebanyakan penghala automatik perisian kabel kuat kini telah menetapkan kewajiban untuk mengawal kaedah pembuluhan dan bilangan vias. Kemampuan enjin pembantaian dan keterangan menetapkan item bagi pelbagai syarikat EDA kadang-kadang berbeza. Contohnya, sama ada terdapat kekurangan yang cukup untuk mengawal cara pembantaian ular, sama ada mengawal ruang jejak pasangan perbezaan, dan sebagainya. Ini akan mempengaruhi sama ada kaedah penghalaan laluan automatik boleh memenuhi idea desainer. Selain itu, kesukaran untuk menyesuaikan kabel secara manual juga benar-benar berkaitan dengan kemampuan enjin pembangingan. Contohnya, kemampuan mendorong jejak, kemampuan mendorong melalui, dan bahkan kemampuan mendorong jejak ke penutup tembaga, dll. Oleh itu, memilih pengemudi dengan kemampuan enjin membelakang kuat adalah penyelesaian.

9. Bagaimana untuk menangani beberapa konflik teori dalam kawat sebenar?

Pada dasarnya, ia adalah benar untuk membahagi dan mengisolasi tanah analog/digital. Perlu dicatat bahawa jejak isyarat tidak sepatutnya menyeberangi tempat terbahagi sebanyak yang mungkin, dan laluan semasa kembali bekalan kuasa dan isyarat tidak sepatutnya terlalu besar.

Oscilator kristal adalah sirkuit oscilasi feedback positif analog. Untuk mempunyai isyarat oscilasi stabil, ia mesti memenuhi spesifikasi loopgain dan fasa. Spesifikasi oscilasi isyarat analog ini mudah diganggu. Walaupun dengan jejak pengawal tanah, ia mungkin tidak dapat mengisolasi keseluruhan gangguan. Dan jika ia terlalu jauh, bunyi di atas pesawat tanah juga akan mempengaruhi sirkuit oscilasi feedback positif. Oleh itu, jarak antara oscilator kristal dan cip mesti hampir mungkin.

Sebenarnya, ada banyak konflik antara kabel kelajuan tinggi dan keperluan EMI. Tetapi prinsip asas adalah bahawa resistensi dan kapasitasi atau ferritebead ditambah oleh EMI tidak boleh menyebabkan beberapa ciri-ciri elektrik isyarat gagal memenuhi spesifikasi. Oleh itu, lebih baik menggunakan kemampuan untuk mengatur jejak dan papan frekuensi tinggi PCB untuk menyelesaikan atau mengurangkan masalah EMI, seperti isyarat kelajuan tinggi yang akan ke lapisan dalaman. Akhirnya, kondensator resisten atau kaedah ferritebead digunakan untuk mengurangi kerosakan pada isyarat.

10. Adakah ia mungkin menggunakan model garis microstrip untuk menghitung impedance karakteristik garis isyarat pada pesawat kuasa? Boleh isyarat antara bekalan kuasa dan pesawat tanah dihitung menggunakan model garis garis garis?

Ya, bila menghitung impedance karakteristik, pesawat kuasa dan pesawat tanah mesti dianggap sebagai pesawat rujukan. Contohnya, papan empat lapisan: lapisan-kuasa atas lapisan-tanah lapisan-bawah lapisan. Pada masa ini, model impedance karakteristik lapisan atas adalah model garis garis microstrip dengan pesawat kuasa sebagai pesawat rujukan.