Дизайн PCB - Анализ и реагирование высокочастотных помех PCB

При проектировании PCB - панелей, с быстрым увеличением частоты, возникает много помех, отличных от низкочастотных PCB - панелей. Четыре аспекта: помехи, связь и электромагнитные помехи. Анализируя различные проблемы помех в высокочастотных ПХБ, в сочетании с практикой работы предлагается эффективное решение.

1.Шум питания

В высокочастотных схемах влияние шума питания на высокочастотные сигналы особенно заметно. Поэтому первое требование заключается в том, что источник питания имеет низкий уровень шума. Здесь чистая земля так же важна, как и чистая энергия. - Почему? Очевидно, что источник питания имеет определенное сопротивление, и сопротивление распределено по всему источнику питания, поэтому шум также накладывается на источник питания. Затем мы должны минимизировать сопротивление источника питания, поэтому лучше иметь специальный слой питания и заземление. При проектировании высокочастотных схем источник питания спроектирован в виде слоя, и в большинстве случаев он намного лучше, чем в виде шины, так что петля всегда может следовать по пути наименьшего сопротивления. Кроме того, панель питания должна обеспечивать сигнальный контур для всех генерируемых и принимаемых сигналов на PCB, что минимизирует контур сигнала и, следовательно, шум, который часто упускают из виду разработчики низкочастотных схем.

При проектировании PCB существует несколько способов устранения шума питания:

1. Обратите внимание на сквозное отверстие на панели: сквозное отверстие заставляет слой питания травить отверстие, оставляя пространство для прохода сквозного отверстия. И если отверстие в энергетическом слое слишком велико, это неизбежно повлияет на сигнальное кольцо, сигнал будет вынужден обойти, площадь кольца увеличится, шум также увеличится. В то же время, если некоторые сигнальные линии сосредоточены вблизи отверстия и разделяют это кольцо, общественное сопротивление приведет к последовательным помехам.

Для соединения проводов требуется достаточное количество заземлений: каждый сигнал должен иметь свой собственный выделенный контур сигнала, а площадь контура сигнала и контура должна быть минимальной, то есть сигнал и контур должны быть параллельными.

Источники питания аналоговых и цифровых источников должны быть разделены: высокочастотные устройства, как правило, очень чувствительны к цифровому шуму и поэтому должны быть разделены и соединены на входе в источник питания. Если сигнал должен проходить через аналоговую и цифровую части, на перекрестке может быть размещено кольцо, чтобы уменьшить площадь кольца для пересечения между цифровым и аналоговым сигналами сигнального кольца.

Избегайте дублирования независимых источников питания между различными слоями: в противном случае шум цепи может быть легко связан паразитными конденсаторами.

5. Изолировать чувствительные элементы: например, PLL.

6. Установка линии электропитания: для уменьшения сигнального кольца линия электропитания помещается на край линии для снижения шума.

Во - вторых, линии электропередач

В PCB есть только два типа линий передачи: полосовые и микроволновые. Самая большая проблема с линией электропередач - отражение. Размышления вызывают много вопросов. Например, сигнал нагрузки будет представлять собой наложение исходного сигнала и эхо - сигнала, что усложняет анализ сигнала; Отражение вызывает потери эха (потери эха), которые оказывают такое же серьезное влияние на сигнал, как и воздействие аддитивных шумовых помех:

Отражение сигнала от источника сигнала увеличивает системный шум, что затрудняет для приемника разделение шума и сигнала;

Любой отраженный сигнал в основном снижает качество сигнала и изменяет форму входного сигнала. В принципе, решение состоит в основном из соответствия сопротивления (например, сопротивление межсоединения должно быть хорошо согласовано с сопротивлением системы), но иногда вычисление сопротивления является более проблематичным и может ссылаться на некоторые программные средства для расчета сопротивления линии передачи.

Методы устранения помех на линии передачи при проектировании PCB являются следующими:

Избегайте разрыва сопротивления линии передачи. Точка разрыва сопротивления - это точка мутации линии передачи, такая как прямой угол, перфорация и т. Д. Следует избегать, насколько это возможно. Метод: избегайте прямого угла траектории, старайтесь идти дальше на 45 ° или дуге, большой изгиб также приемлем; Используйте как можно меньше перфорации, так как каждая перфорация является точкой разрыва сопротивления, а внешний сигнал избегает прохождения через внутренний слой и наоборот.

2.Не используйте короткие сечения. Любой источник является источником шума. Если короткое сечение короткое, оно может быть остановлено в конце линии передачи; Если короткое сечение длиннее, в качестве источника будет использоваться основная линия передачи, что приведет к большему отражению и усложнит проблему, поэтому его не рекомендуется использовать.

Существует несколько способов устранения помех при проектировании PCB:

Оба типа последовательных помех увеличиваются с увеличением сопротивления нагрузки, поэтому сигнальные линии, чувствительные к помехам, вызванным последовательными помехами, должны быть надлежащим образом соединены.

Максимально увеличить расстояние между сигнальными линиями, чтобы эффективно уменьшить последовательные помехи емкости. Проводить управление заземлением, пространство между проводами (например, изолировать активные сигнальные линии и заземленные линии, особенно между сигнальными линиями в состоянии преобразования и землей) и снизить индуктивность проводов.

Вставка заземленных линий между соседними сигнальными линиями также может эффективно уменьшить конденсаторные помехи. Заземление должно соединяться каждые 1 / 4 длины волны.

4. В случае индуктивного тандема площадь кольца должна быть сведена к минимуму, а если позволено, то эта петля должна быть устранена. Bayeneng Network является дочерней компанией Qinji Group и является ведущей платформой обслуживания электронной промышленности в Китае. Он предлагает онлайн - компоненты, покупку датчиков, настройку PCB, распределение BOM, выбор материалов и другие комплексные решения цепочки поставок электронной промышленности, единое целое для удовлетворения общих потребностей малых и средних клиентов электронной промышленности.

5. Избегать кольцевой линии обмена сигналами.

Внимание к целостности сигнала: проектировщик должен осуществить концевое соединение во время сварки, чтобы решить проблему целостности сигнала. Дизайнеры, использующие этот метод, могут сосредоточиться на длине микрополосы экранированной медной фольги, чтобы получить хорошую целостность сигнала. Для систем, использующих плотные разъемы в коммуникационных структурах, дизайнеры могут использовать PCB для оконечных соединений.

IV. Электромагнитные помехи

По мере увеличения скорости EMI будет становиться все более серьезным и проявляться во многих аспектах (например, электромагнитные помехи в межсоединениях). Высокоскоростное оборудование особенно чувствительно к этому. Таким образом, они получают высокоскоростные ложные сигналы, а низкоскоростные устройства игнорируют эти ложные сигналы.

При проектировании PCB существует несколько способов устранения электромагнитных помех:

Уменьшение колеи: каждая петля эквивалентна одной антенне, поэтому нам нужно минимизировать количество петель, площадь кольца и антенный эффект кольца. Убедитесь, что сигнал имеет только одну петлю в любой точке, избегайте искусственного кольца и попробуйте использовать слой мощности.

Фильтр: Фильтр может использоваться для снижения ЭМИ линий электропитания и сигнальных линий. Существует три способа: развязывающие конденсаторы, EMI - фильтры и магнитные элементы.

Защитите и минимизируйте скорость высокочастотного оборудования.

Увеличение диэлектрической константы пластины PCB предотвращает внешнее излучение высокочастотных компонентов, таких как линии передачи вблизи пластины; Увеличение толщины пластины PCB и минимизация толщины микрополосных линий предотвращают переполнение электромагнитных линий, а также предотвращают излучение.

На этом этапе обсуждения мы можем прийти к выводу, что при проектировании высокочастотных PCB мы должны следовать следующим принципам:

Единообразие и стабильность питания и заземления.

2. Тщательная проводка и правильное торцевое соединение устраняют отражение.

Тщательная проводка и правильное торцевое соединение уменьшают конденсаторные и индуктивные помехи.

Необходимо подавлять шум, чтобы соответствовать требованиям EMC.