Технология PCB - Исследования и совместное использование высокочастотных технологий печатных плат

При разработке печатных плат,с увеличением частоты быстро, будет много помех низкочастотных печатных плат.Более того,с увеличением частоты, противоречие между миниатюризации и низкой стоимости PCB платыЭти проблемы становятся все более и более очевидными. эти помехи становятся все более и более сложными. В ходе фактических исследований мы пришли к выводу,что существует четыре основных типа помех,включая шум источника питания,помехи линии передачи, связь и электромагнитные помехи (EMI). Проанализировав различные проблемы помех высокочастотных печатных плат,объединенные практикой,мы предлагаем эффективное решение.

шум питания

В высокочастотных цепях влияние шума источника на высокочастотные сигналы особенно заметно. поэтому первое требование заключается в том, чтобы источник питания был малошумным. источник питания имеет определенный импеданс, и этот импеданс распределяется по всему источнику питания, поэтому шум будет накладываться на источник питания. При проектировании высокочастотных цепей используется иерархическая схема блока питания, и в большинстве случаев она гораздо лучше, чем схема в виде шины, поэтому схема всегда может следовать по пути минимального импеданса. Кроме того, плата питания должна обеспечить сигнальную петлю для всех генерируемых и принимаемых сигналов на печатной плате, свернуть сигнальную петлю, тем самым уменьшив шум, Это низкочастотные цепи, которые дизайнеры часто игнорируют.

Существует несколько способов устранения помех от источников питания при проектировании печатных плат

1.Обратите внимание на прохождение платы машины: сквозные отверстия делают силовой слой необходимым, чтобы оставить место для сквозных отверстий, чтобы пройти через них. Если уровень мощности слишком велик, это неизбежно повлияет на сигнальный контур, принудительный обход сигнала, площадь контура увеличится, шум возрастет. В то же время, если некоторые сигнальные линии концентрируются вблизи отверстия и делят петлю, общий импеданс может вызвать помехи.

2.Соединительная линия требует достаточного заземления: каждый сигнал должен иметь свой собственный выделенный сигнальный контур, а площадь контура сигнала и контура должна быть как можно меньше, то есть сигнал и контур должны быть параллельны.

3.электропитание аналоговых и цифровых источников должно быть разделено: высокочастотные устройства, как правило, очень чувствительны к цифровому шуму и поэтому должны быть отделены и соединены между собой на входе в систему электропитания. Если сигнал необходимо пересекать как аналоговые, так и цифровые сегменты, то на перекрестке может быть установлена кольцевая цепь для сокращения площади контура.

4.избегать частичного совпадения источников питания между различными слоями: в противном случае шумы цепи легко могут быть связаны через паразитные емкости.

5.изолировать чувствительные компоненты: например, PLL.

6.размещение линий электропитания: для сокращения числа сигнальных цепей, путем установки линий электропитания на край линии сигнала, чтобы снизить шум.

линия электропередачи

в PCB есть только два типа линий передачи: полосовые и микроволновые. самая большая проблема с линией передачи - это отражение. размышления порождают много вопросов. например, нагрузочные сигналы будут представлять собой наложение первичных и эхо - сигналов, что усложняет анализ сигналов; отражение вызывает потери эхо - сигнала (потеря эха), последствия которого столь же серьезны, как и влияние аддитивного шума:

сигнал,отражающий источник обратного сигнала, увеличивает системный шум и затрудняет проведение различия между шумом и сигналом приемника;

Любой отраженный сигнал в основном снижает качество сигнала и изменяет форму входного сигнала. В принципе, решение заключается в согласовании импеданса (например, импеданс соединения должен очень хорошо соответствовать импедансу системы), но иногда расчет импеданса является более хлопотным, вы можете использовать некоторые линии для расчета импеданса.

связь

Связь по общему импедансу: Это общий канал связи, То есть источник помех и мешающее устройство часто имеют общие проводники (такие как шлейф питания, шина, общая земля и т. д.).

взаимодействие с симболическими каналами на полях приведет к созданию общего напряжения излучателей в цепи, создаваемой интерференционными схемами и общественными базисами. Если магнитное поле преобладает, то суммарное напряжение, создаваемое последовательным заземляющим контуром, составляет Vcm = - (бета - ³ / бета - ³) * площадь (бета - ³ = изменение магнитной индукции). если это поле является электромагнитным, то его величина индуктивного напряжения известна: Vcm = (L * h * F * E) / 48, и эта формула применяется ниже L (m) = 150MHz, что превышает это ограничение, и расчет максимального индуктивного напряжения можно упростить следующим образом: Vcm = 2 * h * E.

связь с полями биполярных мод: прямое излучение на платы и ее цепях, индуцированное и получаемое проводами. как можно ближе к двум проводам. Эта связь значительно уменьшится, поэтому два провода могут быть обвиты вместе, чтобы уменьшить помехи.

межлинейная связь (последовательные помехи) может привести к тому, что любая линия будет равносильна нежелательной связи между параллельными схемами, что серьезно подорвет эффективность системы. его тип можно разделить на ёмкостное последовательное и индуктивное перемешивание. Первый из них потому, что паразитная емкость между линиями через электрический ток инжектирует шум на источнике шума, связанном с линией приема шума; Последнее можно представить как связь между первичными и вторичными сигналами нежелательных паразитных трансформаторов. размер индуктивного переходного помехи зависит от близости обоих контуров, размера контура и импедансов от нагрузки.

связь между линиями электропитания: когда линии электропитания переменного или постоянного тока подвергаются электромагнитным помехам, они передаются в другие устройства.

электромагнитные помехи

с ростом скорости, EMI will become more and more serious, and manifested in many aspects (such as electromagnetic interference at the interconnection). высокоскоростное оборудование особенно чувствительно к этому. As a result, Они будут принимать быстрые ложные сигналы, в устройстве с низкой скоростью это устройство игнорирует такие сигналы ошибки.

в структуре PCB есть несколько способов устранения электромагнитных помех:

1.Сократите количество петель: Каждая петля эквивалентна антенне, поэтому нам нужно минимизировать количество петель, площадь петли и антенный эффект петли. убедитесь, что сигнал проходит только по одной петле, избегайте искусственных петель, используйте силовой слой.

2.Фильтры: фильтры могут использоваться для снижения уровня EMI линий электропитания и сигналов. Существуют три способа: развязывающие конденсаторы, EMI фильтр и магнитные элементы.

3.Экранирование. Из-за недостатка места и многочисленных обсуждений я не буду представлять их подробно.

4.сведение к минимуму скорости высокочастотного оборудования.

увеличение диэлектрической проницаемости пластин PCB может предотвратить радиацию в высокочастотном диапазоне, например вблизи линии передачи PCB; увеличение толщины панелей PCB и Толщина линий минимальной полосы пропускания предотвращают утечку электромагнитных линий, а также радиацию.

На данном этапе обсуждения мы можем сделать следующий вывод: при проектировании высокочастотных печатных плат следует придерживаться следующих принципов:

1.единство и стабильность питания и заземления.

2.тщательный монтаж и правильное соединение в конце может устранить отражение.

3.Аккуратное подключение и правильная заделка могут уменьшить емкостные и индуктивные наводки.

4.для выполнения требований EMC необходимо ограничить шумы.