Технология PCB - проектирование высокочастотных схем PCB

компоненты развиваются в направлении высокой скорости, low consumption, малый объём, высокая помехоустойчивость. This development trend puts forward many new requirements for the design of printed circuit boards. проектирование PCB Это важный этап проектирования электронной продукции.. электрическая принципиальная схема после завершения проектирования, определить несколько функциональных панелей по конструктивным требованиям и функциональному делению, необходимо одновременно определить внешний размер и способ установки каждой функциональной панели PCB. рассмотреть удобство отладки и обслуживания, и такие факторы, как защита, heat dissipation, Свойства EMI. инженеру необходимо определить план компоновки и монтажа, определение деталей ключевых схем и сигнальных линий и способа подключения, as well as the wiring principles that should be followed. несколько этапов проекта проектирование PCB process must be inspected, анализ, and modified. После завершения всей проводки, it can go through a comprehensive rule inspection before it can be processed.

1. Introduction

В течение длительного времени разработчики часто тратят свои усилия на проверку программ, электрических принципов, параметров и т.д. принципы проектирования ПКБ охватывают многие аспекты, включая основные принципы, защиту от помех, электромагнитную совместимость, безопасность и т.д. В этих областях, особенно в высокочастотных схемах (особенно в микроволновых высокочастотных схемах), отсутствие соответствующих концепций часто приводит к провалу всего проекта НИОКР. многие люди по - прежнему придерживаются "увязки электрических принципов с проводниками для выполнения намеченной роли", даже считая, что "проектирование PCB является соображением конструкции, технологии и повышения эффективности производства". Многие инженеры не осознают в полной мере, что в проектировании продукции этот компонент должен быть в центре всей проектной работы, они ошибочно тратят энергию на выбор высокопроизводительных компонентов. Таким образом, расходы резко возросли, а повышение производительности было минимальным.

2. High-speed проектирование PCB

в производстве, проектирование PCB занимать важное место, особенно при проектировании высокочастотных электрических приборов. Здесь есть общие правила, Эти правила будут рассматриваться в качестве общих руководящих принципов. применение проектирование PCB principles and techniques of high-frequency circuits to the design can greatly increase the design success rate.

(1) Wiring design principles of быстродействующая плата

чтобы свести к минимуму логическое разделение, желательно иметь только одну нагрузку.

2. избегать, насколько это возможно, использования сквозных отверстий между выходной и приемной частями высокоскоростной линии, избегая при этом скрещивания отпечатков пальцев. особенно тактовые линии сигнализации требуют особого внимания.

3. линии сигнализации в верхнем и нижнем соседних слоях должны быть перпендикулярными друг другу, чтобы избежать разворота под прямым углом.

резистор с параллельным терминалом должен быть как можно ближе к приёмному концу.

для обеспечения минимального отражения длины всех открытых линий (или тех, которые не совпадают с линиями терминала) должны соответствовать следующей формуле:

Lopen-open route length (inches)

trise””Signal rise time (ns)

задержка распространения линии tpd (в соответствии с характеристиками ленты, 0. 1880 ns / in).

типичное время нарастания ряда высокоскоростных логических схем:

6. в тех случаях, когда длина разомкнутой цепи превышает значение, требуемое в соответствии с формулой, следует использовать последовательный демпфирующий резистор, который соединяется с выводным штырем, насколько это возможно.

обеспечение разделения аналоговых и цифровых схем. AGND и DGND должны быть соединены между собой через датчики или магнитные шарики и должны быть как можно ближе к коммутатору a / D.

обеспечить полную развязку питания.

9. It is best to use surface mount resistors and capacitors.

(2) обход и развязка

прежде чем выбирать развязывающие конденсаторы, рассчитать резонансную частоту фильтра для удаления токов высокой частоты.

конденсаторы, превышающие частоту самовозбуждения, вызывают индукцию и теряют емкость развязки. Следует отметить, что спектральная энергия некоторых логических схем превышает резонансную частоту обычных развязывающих конденсаторов.

резонансная частота самой тары называется частотой саморазрушения. если вы хотите фильтровать

требуемая емкость должна рассчитываться на основе радиочастотной энергии, содержащейся в цепи, времени подъема переключающей цепи и диапазона частот, требующих особого внимания. не используй гадание или используй по - прежнему.

5. расчетная резонансная частота для плоскости земли и уровня питания. развязывающие конденсаторы, состоящие из этих двух плоскостей, могут получить наибольшую выгоду.

для районов с высокоскоростными сборками и высокочастотной полосой пропускания энергии следует использовать одновременно несколько конденсаторов для удаления высокочастотной энергии большой полосы пропускания. Следует также отметить, что при превращении большого конденсатора в индуктивность при высокой частоте малый конденсатор сохраняет свою емкость. При определенной частоте он образует резонансную схему LC, которая приводит к бесконечному Сопротивлению и, таким образом, к полной потере функции обходного канала. в этом случае более эффективно использовать один конденсатор.

конденсатор параллельного соединения устанавливается на боковой стороне всех входных разъемов сети и на выводе питания элементов с длительностью подъема более 3 НС.

в диагональном направлении входных зажимов и гаечных ключей для обеспечения изменения тока при переключении цепи следует использовать конденсаторы достаточной емкости. Аналогичные соображения следует принимать и в отношении развязывающих конденсаторов других схем. Чем больше рабочий ток, тем больше требуемая емкость. чтобы уменьшить напряжение и пульсацию тока, повысить стабильность системы. Таким образом, развязывающие конденсаторы выполняют двойную функцию развязки и свободного вращения.

9. если используется слишком много развязывающих конденсаторов, то при подключении к питанию из источника накапливается значительный ток. Таким образом, в конце питания должна быть установлена группа конденсаторов большой емкости, чтобы обеспечить значительный ток.

(3) преобразование и согласование импедансов

в низкочастотных схемах важное значение имеет концепция согласования (для того чтобы сопротивление нагрузки равнялось внутреннему сопротивлению источника возбуждения). в высокочастотных схемах совпадение зажимов сигнала имеет более важное значение:

с одной стороны, ZL = Zc необходимо для обеспечения того, чтобы вдоль линии не было стоячей волны; С другой стороны, для получения максимальной мощности требуется сопряженное сочетание входных концов линии сигнала и источника возбуждения. Таким образом, совпадение непосредственно влияет на рабочие характеристики микроволновых схем. Таким образом:

Если зажим не совпадает, то на линии сигнала появляется отражение и стоячая волна, что приводит к снижению мощности нагрузки (высокая мощность, стоячая волна также вызывает искру в брюшной части волны).

наличие отраженных волн негативно сказывается на источниках возбуждения, что приводит к снижению стабильности рабочей частоты и выходной мощности.

Однако, in practice, характеристическое сопротивление заданного нагрузочного импеданса и линии сигнализации не обязательно одинаковое, сопротивление линии сигнала и источника возбуждения не обязательно должно быть сопряжённым, Поэтому необходимо понимать и применять технику согласования сопротивлений.

2. отключить дроссельный преобразователь

когда длина сигнальной линии L = отключена »/4, То есть, βL=Ï/2, Мы можем получить: Zin = Zc2/ZL

Вышеупомянутая формула показывает, что после смены линии передачи « отключение » и « 4PCB» произойдет значительное изменение ее импеданса. можно узнать, что если ZL не совпадает, то можно использовать PCB для изменения конфигурации линии передачи для достижения цели совпадения. для двух линий передачи PCB с характерным сопротивлением Z 'c и Z "c" можно соединить линии передачи PCB для достижения цели согласования Z' c и Z 'c.

Следует отметить, что после согласования двух линий передачи PCB с различными сопротивлениями рабочие частоты преобразователей сопротивлений, выключенных / 4, очень узки.

совпадение короткого замыкания с одной ветвью

The impedance of the PCB transmission line can be changed by connecting a short-circuit line with a proper structure at the appropriate position of the PCB transmission line to achieve the matching purpose.

4) иерархия PCB

высокочастотные схемы часто имеют более высокую степень интеграции и плотность монтажа. использование многослойных схем является не только необходимым условием для проводки, но и эффективным средством уменьшения помех. рациональный выбор тиражирования позволяет значительно уменьшить размер печатных плат. Она может быть лучше реализована, если использовать все настройки промежуточного слоя. близость к земле эффективно снижает паразитную индуктивность, может эффективно сократить длину передачи сигнала, может значительно уменьшить интерференцию между сигналами и так далее, это способствует надежному функционированию высокочастотных схем. данные показывают, что один и тот же материал лучше, чем четыре панели. двухсторонние пластины шумят меньше, чем на 20 дБ, но чем выше число этажей, тем сложнее и дороже будет производственный процесс.

5) изоляция источников питания и заземление

подключение к схемам с различными функциями или требованиями обычно требует разделения мощности и заземления. например, аналоговые и Цифровые схемы, схемы слабых сигналов и мощные сигнальные схемы, чувствительные схемы (PLL, триггеры с низким уровнем смешивания и т.д.

Basic requirements:

1. слой питания в разных районах или прилегающие пласты должны быть соединены между входом и выходом, обычно дендритная структура или пальцевая структура, метод разделения линий на различные функциональные схемы, the division gap and the board edge shall not be less than 2mm.

не могут пересекаться различные типы энергетических зон и наземных зон

каналы и мосты. из - за деления земной поверхности каналы передачи сигналов между различными функциональными схемами обычно разрываются. для обеспечения связи сигнала, питания и заземления, помимо использования трансформаторов для разделения (не может передавать сигнал постоянного тока), оптической связи (кроме высокой частоты, которую трудно передать), обычно используется метод моста. "мост" на самом деле является прорывом в канаве, только в одном месте. Как показано на рисунке, линии сигнализации, электропитание и заземление проходят здесь через траншею. при использовании этого метода, если многоточечная система заземления (все высокоскоростные конструкции), желательно, чтобы обе стороны моста были соединены между собой до конца.

Выводы

в производстве, проектирование PCB occupies a very important position, особенно при проектировании высокочастотных электрических приборов. The same principle design, тот же модуль, and PCBs produced by different people have different results. многое в принципе возможно, но трудно осуществить в строительстве, или чего - то другого можно добиться, другие не могут этого сделать. поэтому, it is not difficult to make a панель PCB, но принимать правильные решения нелегко. панель PCB. вещь.