Teknik PCB - Kekuatan merancang PCB sirkuit kelajuan tinggi

Introduction

Pembangunan dan perubahan teknologi elektronik akan membawa banyak masalah baru dan cabaran baru untuk desain aras papan. Pertama, disebabkan perbatasan fizikal meningkat bagi titik dan saiz titik tinggi, yang menyebabkan kadar penerbangan rendah; kedua, masalah masa dan integriti isyarat disebabkan oleh meningkat frekuensi jam sistem; ketiga, jurutera berharap untuk dapat menggunakan platform PC Gunakan alat yang lebih baik untuk menyelesaikan reka kompleks dan prestasi tinggi. Oleh itu, ia tidak sukar bagi kita untuk melihat bahawa reka papan PCB mempunyai tiga trends berikut:

1. Rancangan PCB kelajuan tinggi (iaitu frekuensi jam tinggi dan kadar tepi cepat) telah menjadi aliran utama.

2. Miniaturisasi produk dan prestasi tinggi mesti menghadapi masalah kesan distribusi disebabkan oleh teknologi desain isyarat campuran (iaitu desain digital, analog dan RF campuran) pada papan PCB yang sama.

3. Pertumbuhan kesulitan desain telah menyebabkan proses desain tradisional dan kaedah desain, dan alat CAD pada PC adalah sukar untuk memenuhi cabaran teknik semasa. Oleh itu, pemindahan platform alat perisian EDA dari platform UNIX ke platform NT telah menjadi trend yang dikenali dalam industri.

Wiring skills for high-frequency circuits

1. Sirkuit frekuensi tinggi cenderung mempunyai integrasi tinggi dan densiti kawat tinggi. Penggunaan papan berbilang lapisan tidak hanya diperlukan untuk kawat, tetapi juga cara yang efektif untuk mengurangi gangguan.

2. Semakin kurang bengkok utama antara pins peranti sirkuit frekuensi tinggi, semakin baik. Kabel utama kabel sirkuit frekuensi tinggi adalah terbaik untuk mengadopsi garis lurus penuh, yang perlu ditukar. Ia boleh ditukar dengan garis atau lengkung patah 45°. Keperluan ini hanya digunakan untuk meningkatkan kekuatan penyesuaian foil tembaga dalam sirkuit frekuensi rendah, sementara dalam sirkuit frekuensi tinggi, ini dipenuhi. Satu rekwiżit boleh mengurangi emisi luaran dan pasangan antara satu sama lain isyarat frekuensi tinggi.

3. Semakin pendek petunjuk pin peranti PCB frekuensi tinggi, semakin baik.

4. Lebih sedikit lapisan utama bertukar antara pins peranti sirkuit frekuensi tinggi, semakin baik. Maksud saya, semakin sedikit vias (Via) digunakan dalam proses sambungan komponen, semakin baik. Ia diukur bahawa satu melalui boleh membawa sekitar 0.5pF kapasitasi yang disebarkan, dan mengurangi bilangan vias boleh meningkatkan kelajuan secara signifikan.

5. Untuk kabel PCB frekuensi tinggi, perhatikan perbualan salib yang diperkenalkan oleh laluan selari dekat garis isyarat. Jika distribusi selari tidak dapat dihindari, kawasan besar boleh diatur di sisi bertentangan garis isyarat selari untuk mengurangkan gangguan yang besar. Kabel paralel dalam lapisan yang sama hampir tidak dapat dihindari, tetapi arah kabel dalam dua lapisan bersebelahan mesti bertentangan satu sama lain.

6. Laksanakan tindakan sekeliling wayar tanah untuk garis isyarat yang sangat penting atau unit setempat.

7. Berbagai wayar isyarat tidak dapat membentuk loop, dan wayar tanah tidak dapat membentuk loop semasa.

8. Sekurang-kurangnya satu kondensator penyahpautan frekuensi tinggi sepatutnya dipasang berhampiran setiap blok sirkuit terintegrasi (IC), dan kondensator penyahpautan sepatutnya hampir Vcc peranti.

9. Apabila wayar tanah analog (AGND), wayar tanah digital (DGND), dll. disambung ke wayar tanah awam, penyekitan frekuensi tinggi patut digunakan. Dalam kumpulan sebenar pautan tersedak frekuensi tinggi, bead ferrit frekuensi tinggi dengan wayar melalui tengah sering digunakan, yang boleh digunakan sebagai induktor dalam diagram skematik, dan pakej komponen dan wayar ditakrifkan secara terpisah untuk ia dalam perpustakaan komponen PCB. Alih secara manual ke posisi yang sesuai dekat dengan garis dasar umum.

Design method of electromagnetic compatibility (EMC) in PCB

Pilihan bahan asas PCB dan tetapan bilangan lapisan PCB, pilihan komponen elektronik dan ciri-ciri elektromagnetik komponen elektronik, bentangan komponen, dan panjang dan lebar garis sambungan antara komponen, semua hadapi kompatibilitas elektromagnetik PCB. Cip sirkuit terintegrasi (IC) pada PCB adalah sumber tenaga utama gangguan elektromagnetik (EMI). Teknologi kawalan gangguan elektromagnetik konvensional (EMI) secara umum termasuk: bentangan yang masuk akal komponen, kawalan yang masuk akal kawalan kawalan, konfigurasi yang masuk akal garis kuasa, grounding, kondensator penapis, perisai dan tindakan lain untuk menekan gangguan elektromagnetik (EMI) adalah sangat efektif, digunakan secara luas dalam latihan teknik.

1. Garis isyarat digital frekuensi tinggi sepatutnya pendek, umumnya kurang dari 2inci (5cm), dan semakin pendek semakin baik.

2. Garis isyarat utama terbaik berkoncentrasi di tengah papan PCB.

3. Sirkuit yang menghasilkan jam seharusnya berada dekat pusat papan PCB, dan penggemar keluar jam seharusnya diawal dalam rantai daisy atau selari.

4. Garis kuasa sepatutnya sejauh mungkin dari garis isyarat digital frekuensi tinggi atau dipisahkan oleh garis tanah. Penghapusan bekalan kuasa mestilah inductans rendah (rancangan berbilang saluran). Lapisan kuasa dalam PCB berbilang-lapisan adalah bersebelahan dengan lapisan tanah, yang sama dengan kondensator, yang memainkan peran penapis. Garis kuasa dan garis tanah pada lapisan yang sama sepatutnya hampir mungkin. Foil tembaga disekitar lapisan kuasa patut ditarik semula 20 kali jarak antara dua lapisan pesawat daripada lapisan tanah untuk memastikan sistem mempunyai prestasi EMC yang lebih baik. Pesawat tanah tidak boleh dibahagi. Jika garis isyarat kelajuan tinggi hendak dibahagi melalui pesawat kuasa, beberapa kondensator jambatan impedance rendah patut ditempatkan dekat dengan garis isyarat.

5. Kabel yang digunakan untuk terminal input dan output patut cuba untuk menghindari berada di sebelah dan selari. Lebih baik menambah wayar tanah antara wayar untuk menghindari sambungan balas balik.

6. Apabila tebal foli tembaga adalah 50um dan lebar adalah 1-1.5 mm, suhu wayar akan kurang dari 3 darjah Celsius melalui arus 2A. Kabel papan PCB sepatutnya sebanyak mungkin. Untuk sirkuit terintegrasi, terutama wayar isyarat sirkuit digital, biasanya lebar wayar 4mil-12mil digunakan, dan lebar wayar garis kuasa dan wayar tanah lebih baik daripada 40mil. Jarak minimum wayar terutama ditentukan oleh perlawanan izolasi dan tekanan pecah antara wayar dalam kes terburuk, biasanya jarak wayar lebih dari 4 mil dipilih. Untuk mengurangkan perbualan salib antara wayar, jarak antara wayar boleh meningkat jika perlu, dan wayar tanah boleh disisipkan sebagai pengasingan antara wayar.

7. Dalam semua lapisan PCB, isyarat digital hanya boleh dijalurkan ke bahagian digital papan sirkuit, dan isyarat analog hanya boleh dijalurkan ke bahagian analog papan sirkuit. Tanah sirkuit frekuensi rendah sepatutnya ditanda secara selari pada titik tunggal sebanyak mungkin. Apabila kabel sebenar adalah sukar, ia boleh disambung sebahagian dalam siri dan kemudian mendarat dalam selari. Untuk menyadari pembahagian bekalan kuasa analog dan digital, kawat tidak boleh menyeberangi ruang antara bekalan kuasa dibahagi. Garis isyarat yang mesti menyeberangi ruang antara bekalan kuasa dibahagi seharusnya ditempatkan pada lapisan kawat yang dekat dengan kawasan besar tanah.

Ada dua masalah elektromagnetik utama disebabkan oleh bekalan kuasa dan tanah dalam PCB, satu adalah bunyi kuasa, dan yang lain adalah bunyi tanah. Menurut saiz semasa papan PCB, cuba memperbesar lebar garis kuasa dan mengurangkan perlawanan loop. Pada masa yang sama, membuat arah garis kuasa dan garis tanah konsisten dengan arah penghantaran data, yang membantu untuk meningkatkan kemampuan anti-bunyi. Pada masa ini, bunyi bekalan kuasa dan pesawat tanah hanya boleh ditetapkan ke nilai lalai melalui pengukuran prototip produk atau kapasitas kapasitas penyahpautan oleh jurutera berpengalaman berdasarkan pengalaman mereka.