Elektronik tasarım - Yüksek frekans PCB tasarımında araştırmaların analizi ve karşılaştırma ölçüleri

PCB tahtalarının tasarımında, frekansların hızlı artması ile, düşük frekans PCB tahtalarının tasarımından farklı bir sürü araştırma ortaya çıkacak. Ayrıca, frekans arttığı zaman, miniaturasyon ve PCB tahtalarının düşük maliyeti arasındaki karşılaşma daha çok önemli oldu. Bu rahatsızlıklar daha karmaşık geliyor. Gerçek araştırmalarda, topladığımız yerde, enerji teslimatı sesi, transmis hattı araştırmaları, bağlantı ve elektromagnet araştırmaları (EMI) dahil dört ana araştırma var. Yüksek frekans PCB'nin çeşitli araştırma sorunlarını analiz eden çalışmalarda birlikte etkili bir çözüm öneriliyor.

1. Güç sağlama sesi

Yüksek frekans devrelerinde güç teslimatının sesi yüksek frekans sinyaline özellikle a çık bir etkisi var. Bu yüzden ilk ihtiyaç güç teslimatı düşük gürültüdür. Burada temiz bir yer temiz bir güç kaynağı kadar önemlidir. Neden? Güç karakteristiğin in figürü 1 gibi gösterilir. Açıkçası, güç sağlığı belirli bir impedans var ve impedans tüm güç sağlığına dağılır, bu yüzden güç sağlığına da güç sağlaması üzere güç sağlayacak. Sonra güç sağlamının mümkün olduğunca kısaltması gerekiyor. Bu yüzden en iyi bir güç katı ve toprak katı olmak. Yüksek frekans devre tasarımında, güç tasarımı katları şeklinde tasarlanmış ve çoğu durumda otobüs şeklindeki tasarımdan daha iyidir, böylece dönüş her zaman en azından impedans ile yolu takip edebilir. Ayrıca güç tahtası, PCB'deki tüm üretilmiş ve alınmış sinyaller için sinyal dönüşü sağlamak zorundadır, bu yüzden sinyal dönüşü eksikliştirilebilir, bu yüzden sık sık frekans devre tasarımcıları tarafından sık sık gözden geçirilmiş.

1. Şekil güç tasarrufu özellikleri

PCB tasarımında elektrik tasarımının sesini yok etmesi için birçok yol var.

1. Tahtadaki deliklere dikkat et: deliklerin içindeki güç katmanı açıkları etkilemek için deliklerin geçmesi için uzay bırakmak zorunda kalır. Eğer güç katmanın açılması çok büyükse, sinyal dönüşüne inanılmaz etkileyecek, sinyal geçmeye zorlanır, dönüş alanı arttırır ve sesi arttırır. Aynı zamanda, eğer bazı sinyal çizgileri açılıp bu dönüşü paylaşırsa, ortak impedans karışık konuşmaya sebep olur. 2. resimde gösterildiği gibi.

2. Görüntü Baypass sinyal devresinin ortak yolu

2. Kabloları bağlamak için yeterli yeryüzü kabloları lazım: her sinyal kendi özel sinyal döngüsü olmalı ve sinyal ve döngüsün döngüsü mümkün olduğunca küçük olmalı, yani sinyal ve döngü paralel olmalı.

3. Analog ve dijital güç teslimatının güç teslimatı ayrı olmalı: yüksek frekans aygıtları genellikle dijital gürültüsüne çok hassas, bu yüzden ikisi bölünmeli ve güç teslimatı girişinde birlikte bağlanmalı. Eğer sinyal analog ve dijital parçalarını geçmesi gerekirse, dönüş alanını azaltmak için bir dönüş ayarlayabilir. Sinyal dönüsünde kullanılan dijital ve analog arasındaki geçiş 3'de gösterilir.

Sinyal döngüsü için dijital ve analog arasındaki 3. Çapraz

4. Farklı katlar arasında ayrı güç malzemelerinin karışmasından kaçın; yoksa devre sesi parazit kapasitesi ile kolayca birleştirilir.

5. Açık hassas komponentler: PLL gibi.

6. Elektrik çizgisini yerleştirin: Sinyal döngüsünü azaltmak için, 4. Şekil olarak gösterilen sinyal çizgisinin kenarına koyarak sesi azaltın.

4. Şekil sinyal çizginin kenarına güç çizgisini koyun

2, iletişim hattı

PCB'de sadece iki mümkün iletişim hatı var: strip hatı ve mikro dalga hatı. İletişim çizgisinin en büyük problemi yansıtmaktır. Refleksyon birçok sorun yaratacak. Örneğin, yük sinyali orijinal sinyalin süper pozisyonu ve echo sinyali olacak. Bu sinyal analizinin zorluklarını arttırır. Refleksyon geri dönüş kaybına sebep olacak (geri dönüş kaybına) ve sinyale etkisi bağımlılık gürültüsünün etkisi kadar ciddidir:

1. Sinyal kaynağına geri döndüğü sinyal sistem gürültüsünü arttıracak, alıcının sesini sinyalden ayırmasını daha zorlaştıracak;

2. Her yenilenmiş sinyal, sinyal kalitesini azaltır ve giriş sinyalinin şeklini değiştirir. Principle, çözüm, genellikle impedance eşleşmesi (örneğin, bağlantı impedance sistemin impedance ile çok iyi eşleşmesi gerekiyor), fakat bazen impedance hesaplaması daha sorun olur, bazı transmis çizgi impedance hesaplama yazılımına referans edebilirsiniz.

PCB tasarımında yayınlama hattı arayüzünü yok etme yöntemi şöyle:

(A) İletişim hatının engellemesinden uzak durmayı engelleyin. İmpadans sonsuz olduğu nokta, iletişim çizgisinin mümkün olduğunca kaçınması gereken düzgün köşeler, vialar, etc. gibi birkaç değişiklik olduğu nokta. Yöntemler: izlerin doğru köşelerinden kaçın, 45° köşelerine veya çarpılara gitmeye çalışın ve büyük çarpılar iyidir; Mümkün olduğunca birkaç vial kullanın, çünkü her yol 5'de gösterilen impedance sonuç noktası. Dışarı katı sinyali iç katından geçmekten kaçınır ve tersine.

İletim hattı arayüzünü yok etmek için 5 Yöntem Görüntü

(B) Sıçakları kullanma. Çünkü herhangi bir patlama sesin kaynağıdır. Eğer çubuk çizgi kısa olursa, iletişim çizginin sonunda bitirilebilir; Eğer çubuk çizgi uzun olsa, ana iletişim çizgi kaynağı olarak kullanılacak, bu da büyük bir yansıtma nedeniyle sorunun karmaşıklığını sağlayacak, bu yüzden kullanmayı önerilmez.

Üç, birleşme.

1. Ortak impedans bağlantısı: Bu, ortak bir bağlantı kanalı, yani araştırma kaynağı ve araştırma cihazı genelde bazı yöneticileri paylaşır (çelik gücü, otobüs, ortak toprak, etc.), Figure 6'da gösterilen gibi.

Görüntü 6 Ortak impedans bağlantısı

Bu kanalda, Ic'in düşüşünü alıcına etkileyen seri döngüsünde ortak modun voltajı sebep ediyor.

2. Ortak mod bağlantısı radyasyon kaynağı, araştırılmış devre ve ortak referans uçağı tarafından oluşturduğu dönüşte ortak mod voltasyonuna neden olur. Manyetik alan dominant olursa, seri alan döngüsinde oluşturduğu ortak modun voltajın değeri Vcm=-(â●³B/â●³t)* alanı (â●³B=manyetik induksyon intensitesinde değiştirilmesi). E ğer elektromagnet alanı ise, elektrik alanı değerinde bilinirse, oluşturduğu voltaj: Vcm=(L*h*F*E)/48, formül L(m)=150MHz veya daha az, bu sınırın ötesinde, maksimum etkili voltaj hesaplaması basitleştirilebilir: Vcm= 2*h*E gibi.

3. Farklı mod alanı birleştirme: doğru radyasyona yönlendirildir ve kablo çift ya da devre tahtasındaki ipucu ve döngüsü tarafından alındı. Eğer iki kablo için mümkün olduğunca yaklaşırsa. Bu bağlantı çok düşürülecek, bu yüzden araştırmaları azaltmak için iki kablo birlikte bir araya dönüştürülebilir.

4. Çizgi bağlama (karışık konuşma) her çizgi paralel devreler arasında istenmeyen bir bağlamaya eşit olabilir ki bu sistemin performansını ciddi olarak hasar edecek. Onun türleri kapasitetli karşılaştırma ve etkileyici karşılaştırma ile bölünebilir. Eskiden, çizgiler arasındaki parazit kapasitesi, şu anda injeksiyonun aracılığıyla birleşmiş ses kaynağındaki gürültüsü yapar. Sonuncusu, istenmeyen parazit transformatörünün ilk ve ikinci aşaması arasındaki sinyal birleşmesi olarak düşünebilir. İki dönüşün yakınlığına ve dönüş alanının büyüklüğüne ve yükünün etkilenmesine dayanılmasına bağlı.

5. Elektrik hatlarının birleşmesi: AC veya DC elektromanyetik araştırmalarına göre elektromanyetik araştırmalarına göre, elektrik hatları bu araştırmaları diğer cihazlara gönderir.

PCB tasarımında karışık konuşmayı yok etmek için birçok yol var:

1. Yükleme impedansı arttığı ile ikisi de karışık konuşma türü arttırılır, bu yüzden karışık konuşma nedeniyle ilgilenmeye hassas olan sinyal çizgileri düzgün bir şekilde bitirmelidir.

2. Sinyal çizgileri arasındaki mesafeyi etkinliğinde kapasitetli karşılaştırmak için mümkün olduğunca arttır. Yer katı yönetimini, sürükleme arasındaki uzay (örneğin, aktif sinyal çizgileri ve toprak çizgileri, özellikle geçiş durumlar ve topraklar arasındaki sinyal çizgileri arasında ayrılın) ve lead induktansını azaltın.

3. Yaklaşık sinyal kabloları arasında yeryüzü kabloları yerleştirmek de kapasitetli karışık konuşmasını etkili olarak azaltır. Bu yer kablosu her 1/4 dalga uzunluğunda yere bağlanmalı.

4. Etkileyici kısıtlık konuşması için, döngü alanı mümkün olduğunca azaltılmalı ve izin verirse, bu döngü yok edilmeli.

5. Sinyal paylaşım döngülerinden kaçın.

6. Sinyal bütünlüğüne odaklanma: Tasarımcı sinyal bütünlüğünü çözmek için süsleme sürecinde sonlandırma uygulaması gerekiyor. Bu yöntemi kabul eden tasarımcılar iyi sinyal bütünlük performansını elde etmek için korumalı bakır yağmurunun mikrostrip uzunluğuna odaklanabilir. İletişim yapısında yoğun bağlantıları kullanan sistemler için tasarımcı son vermek için PCB kullanabilir.

4, elektromagnet arayüzü

Hızlığın arttığı sürece, EMI birçok tarafında daha ciddi ve ortaya çıkacak (bağlantısında elektromagnet etkilenmesi gibi). Yüksek hızlı aygıtlar bu konuda özellikle hassas. Bu yüzden yüksek hızlı yanlış sinyaller alırlar ve düşük hızlı aygıt böyle yanlış sinyalleri görmezden gelecek.

PCB tasarımında elektromagnetik interferini yok etmek için birçok yol var:

1. Küçük dönüşü: Her dönüşü antene eşittir, bu yüzden dönüşün sayısını, dönüşün alanını ve dönüşün antene etkisini azaltmalıyız. Sinyalin her iki noktada sadece bir dönüş yolunu olduğundan emin olun, sanatlı dönüşünden kaçın ve güç katını kullanmaya çalışın.

2. Filtering: Filtering can be used to reduce EMI both on the power line and on the signal line. Üç yöntem var: kapasitörleri, EMI filtreleri ve manyetik komponentleri ayırmak. EMI filtrü 7'de gösterilir.

Görüntü 7 Süzgücü türleri

3. Korumak. Uzay sorunlarına ve bloklama konusunda birçok makale nedeniyle onları detayla tanıtmayacağım.

4. Yüksek frekans aygıtlarının hızını azaltmaya çalışın.

5. PCB tahtasının dielektrik konstantünü arttırmak, tahtada yakın iletişim hatı dışarı ışıklandırmayı engelleyebilir. PCB tahtasının kalıntısını arttırmak ve mikrostrip çizgisinin kalıntısını azaltmak elektromagnet kablosu aşırı akıştırmaktan engelleyebilir ve radiasyonu da engelleyebilir.

Bu tartışmanın şu noktasında, yüksek frekans PCB tasarımında, bu principlere uymalıyız.

1. Elektrik tasarımının birliği ve yerin stabiliyeti.

2. Dikkatli düzenleme ve düzgün sonlandırma refleksiyonları silebilir.

3. Dikkatli düzenleme ve uygun sonlandırma kapasitetli ve etkileyici karşılaşmayı azaltır.

4. EMC ihtiyaçlarına uymak için sesi bastırmak gerekiyor.