Teknik PCB - Masalah reka PCB frekuensi tinggi dan kelajuan tinggi

Pada masa ini, rekaan PCB frekuensi tinggi dan kelajuan tinggi telah menjadi aliran utama, dan setiap jurutera Bentangan PCB sepatutnya berkuasa. Seterusnya, Banermei akan berkongsi dengan anda beberapa pengalaman desain ahli perkakasan dalam sirkuit PCB frekuensi tinggi dan kelajuan tinggi, dan saya harap ia akan membantu semua orang.

Masalah apa yang mungkin ditemui dalam rancangan PCB frekuensi tinggi dan kelajuan tinggi

1. Bagaimana untuk menghindari gangguan frekuensi tinggi?

Idea asas untuk menghindari gangguan frekuensi tinggi adalah untuk minimumkan gangguan medan elektromagnetik bagi isyarat frekuensi tinggi, iaitu yang disebut sambungan salib (Crosstalk). Anda boleh meningkatkan jarak antara isyarat kelajuan tinggi dan isyarat analog, atau tambah jejak pengawal tanah/shunt di sebelah isyarat analog. Juga perhatikan gangguan bunyi dari tanah digital ke tanah analog.

2. Bagaimana untuk mempertimbangkan persamaan impedance bila merancang skema reka PCB kelajuan tinggi?

Apabila merancang sirkuit PCB kelajuan tinggi, persamaan impedance adalah salah satu unsur desain. Nilai kemudahan mempunyai hubungan mutlak dengan kaedah kabel, seperti berjalan di lapisan permukaan (microstrip) atau lapisan dalaman (garis garis/garis garis ganda), jarak dari lapisan rujukan (lapisan kuasa atau lapisan tanah), lebar kabel, bahan PCB, dll. Kedua-dua akan mempengaruhi nilai kemudahan karakteristik jejak. Maksud saya, nilai impedance hanya boleh ditentukan selepas kabel. Secara umum, perisian simulasi tidak boleh mempertimbangkan beberapa keadaan kabel dengan impedance berhenti disebabkan keterangan model sirkuit atau algoritma matematik yang digunakan. Pada masa ini, hanya beberapa penghenti (penghentian), seperti perlawanan siri, boleh disimpan pada diagram skematik. Melemahkan kesan penghentian dalam pengendalian jejak. Solusi sebenar untuk masalah adalah untuk mencuba untuk menghindari penghentian impedance apabila kabel.

3. Dalam rancangan PCB kelajuan tinggi, aspek mana yang perancang patut mempertimbangkan peraturan EMC dan EMI?

Secara umum, rancangan EMI/EMC perlu mempertimbangkan kedua-dua aspek radiasi dan dilakukan pada masa yang sama. Yang pertama adalah bahagian frekuensi yang lebih tinggi (<30MHz) dan yang terakhir adalah bahagian frekuensi yang lebih rendah (<30MHz). Jadi anda tidak boleh hanya memberi perhatian kepada frekuensi tinggi dan abaikan bahagian frekuensi rendah. Rancangan EMI/EMC yang baik mesti mempertimbangkan lokasi peranti, persediaan tumpukan PCB, kaedah sambungan penting, pemilihan peranti, dll. pada permulaan bentangan. Jika tidak ada rancangan yang lebih baik dari dahulu, ia akan diselesaikan sesudah itu. Ia akan melakukan dua kali hasil dengan setengah usaha dan meningkatkan biaya. Contohnya, lokasi generator jam tidak patut dekat dengan sambungan luaran. Isyarat kelajuan tinggi patut pergi ke lapisan dalaman sebanyak mungkin. Perhatikan padanan impedance karakteristik dan keterusan lapisan rujukan untuk mengurangi refleksi. Kadar slew isyarat yang ditekan oleh peranti seharusnya sebanyak mungkin untuk mengurangi tinggi. Komponen frekuensi, bila memilih kondensator penyahpautan/bypass, perhatikan sama ada tindak balas frekuensinya memenuhi keperluan untuk mengurangi bunyi pada pesawat kuasa. Selain itu, perhatikan laluan kembali isyarat frekuensi tinggi semasa untuk membuat kawasan loop sebanyak mungkin (iaitu, impedance loop sebanyak mungkin) untuk mengurangi radiasi. Anda juga boleh bahagikan tanah untuk mengawal julat bunyi frekuensi tinggi. Akhirnya, pilih dengan betul tanah chassis antara PCB dan rumah.

4. Bagaimana untuk memilih papan PCB?

Pilihan papan PCB mesti mendapat keseimbangan antara memenuhi keperluan desain dan produksi dan kos mass a. Keperlukan desain termasuk bahagian elektrik dan mekanik. Biasanya masalah bahan ini lebih penting bila merancang papan 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.

5. Bagaimana untuk memenuhi keperluan EMC sebanyak mungkin tanpa menyebabkan terlalu banyak tekanan biaya?

Biasanya peningkatan biaya papan PCB disebabkan EMC disebabkan peningkatan bilangan lapisan tanah untuk meningkatkan kesan perisai dan tambahan peranti pemegangan harmonik frekuensi tinggi ferrit, tersedak dan peranti pemegangan harmonik lain. Selain itu, biasanya diperlukan untuk sepadan struktur perisai pada institusi lain untuk membuat seluruh sistem melepasi keperluan EMC. Berikut hanya menyediakan beberapa teknik reka papan PCB untuk mengurangkan kesan radiasi elektromagnetik yang dijana oleh sirkuit.

Cuba pilih peranti dengan kadar pembunuhan isyarat perlahan untuk mengurangi komponen frekuensi tinggi yang dijana oleh isyarat.

Perhatikan tempatan komponen frekuensi tinggi, tidak terlalu dekat dengan sambungan luaran.

Perhatikan padanan impedance isyarat kelajuan tinggi, lapisan kabel dan laluan semasa kembali, untuk mengurangkan refleksi frekuensi tinggi dan radiasi.

Letakkan kapasitor penyahpautan yang cukup dan sesuai pada pin bekalan kuasa setiap peranti untuk mengurangkan bunyi pada pesawat kuasa dan pesawat tanah. Perhatikan khas sama ada tindak balas frekuensi dan karakteristik suhu kondensator memenuhi keperluan desain.

Tanah dekat sambungan luaran boleh dipisahkan dengan betul dari tanah, dan tanah sambungan boleh disambung ke tanah chassis dekat.

Jejak pengawal tanah/shunt boleh digunakan dengan sesuai selain beberapa isyarat kelajuan tinggi istimewa. Tapi perhatikan pengaruh jejak pengawal/shunt pada pengendalian karakteristik jejak.

Lapisan kuasa mengurangi 20H dari lapisan tanah, dan H adalah jarak antara lapisan kuasa dan lapisan tanah.

6. Aspekt apa yang patut diperhatikan bila merancang, menjalankan dan bentangan PCB frekuensi tinggi di atas 2G?

PCB frekuensi tinggi di atas 2G milik rancangan sirkuit frekuensi radio dan tidak berada dalam skop diskusi rancangan sirkuit digital kelajuan tinggi. Bentangan dan penghalaan sirkuit frekuensi radio patut dianggap bersama dengan skema, kerana bentangan dan penghalaan akan menyebabkan kesan distribusi. Selain itu, beberapa peranti pasif dalam rancangan sirkuit frekuensi radio diselesaikan melalui definisi parameterisasi dan foil tembaga bentuk istimewa. Oleh itu, alat EDA diperlukan untuk menyediakan peranti parameterisasi dan sunting foil tembaga bentuk istimewa. Stesen dewan Mentor mempunyai modul reka RF istimewa yang boleh memenuhi keperluan ini. Lagipun, rancangan RF umum memerlukan alat analisis sirkuit RF khusus. Yang paling terkenal dalam industri adalah eesoft agilent, yang mempunyai antaramuka yang baik dengan alat Mentor.

7. Adakah menambah titik ujian akan mempengaruhi kualiti isyarat kelajuan tinggi?

Sama ada ia akan mempengaruhi kualiti isyarat bergantung pada kaedah menambah titik ujian dan seberapa pantas isyarat. Pada dasarnya, titik ujian tambahan (jangan guna pin DIP yang wujud sebagai titik ujian) boleh ditambah ke baris atau ditarik baris pendek dari baris. Yang pertama sama dengan menambahkan kondensator kecil pada garis, yang kedua adalah cabang tambahan. Kedua-dua syarat ini akan mempengaruhi isyarat kelajuan tinggi lebih atau kurang, dan jangkauan kesan berkaitan dengan kelajuan frekuensi isyarat dan kadar pinggir isyarat. Ukuran kesan boleh diketahui melalui simulasi. Dalam prinsip, semakin kecil titik ujian, semakin baik (tentu saja, ia mesti memenuhi keperluan alat ujian) semakin pendek cabang, semakin baik.