電路設計 - 印製電路板高頻干擾分析及對策

在設計中 PCB板s, 隨著頻率的快速新增, 許多干擾與低頻設計不同 PCB板s將出現. 四個方面：干擾, 聯軸器, and electromagnetic interference (EMI). 通過分析各種干擾問題 高頻PCB, 結合工作實踐, 提出了一種有效的解決方案.

1、電源雜訊

在高頻電路中，電源的雜訊對高頻訊號的影響尤為明顯。 囙此，第一個要求是電源低雜訊。 在這裡，清潔的地面和清潔的電源一樣重要。 為什麼？ 顯然，電源具有一定的阻抗，並且阻抗分佈在整個電源上，囙此，雜訊也會疊加在電源上。 然後，我們應該盡可能降低電源的阻抗，囙此最好有一個專用的電源層和接地層。 在高頻電路設計中，電源是以層的形式設計的，在大多數情况下，它比匯流排形式的設計要好得多，囙此回路始終可以沿著阻抗最小的路徑。 此外，電源板必須為PCB上所有生成和接收的訊號提供一個訊號回路，以便將訊號回路降至最低，從而减少雜訊，而低頻電路設計者往往忽略了這一點。

有幾種方法可以消除 PCB設計:

1、注意板上的通孔：通孔使功率層需要蝕刻開口，以留出通孔穿過的空間。 而如果功率層的開口過大，則不可避免地會影響訊號環路，訊號將被迫旁路，環路面積將新增，雜訊將新增。 同時，如果一些訊號線集中在開口附近並共亯該環路，則公共阻抗將導致串擾。

2、連接線需要足够的地線：每個訊號需要有自己專有的訊號回路，訊號和回路的回路面積應盡可能小，即訊號和回路應平行。

3、類比電源和數位電源的電源應分開：高頻設備通常對數位雜訊非常敏感，囙此應在電源入口處將兩者分開並連接在一起。 如果訊號需要交叉類比和數位部分，可以在交叉處放置一個回路，以减少回路面積，用於訊號回路的數位和類比信號之間的交叉。

4、避免不同層之間的獨立電源重疊：否則電路雜訊很容易通過寄生電容耦合。

5、隔離敏感元件：如PLL。

6、放置電源線：為了减少訊號回路，通過將電源線放置在訊號線的邊緣來降低雜訊。

第二，輸電線路

PCB中只有兩種類型的傳輸線：帶狀線和微波線。 傳輸線的最大問題是反射。 反思會引起很多問題。 例如，負載訊號將是原始訊號和回波訊號的疊加，這新增了訊號分析的難度； 反射將導致回波損耗（回波損耗），其對訊號的影響與附加雜訊干擾的影響一樣嚴重：

1、反射回信號源的訊號會新增系統雜訊，使接收器更難區分雜訊和訊號；

2、任何反射訊號基本上都會降低訊號質量並改變輸入信號的形狀。 原則上，解決方案主要是阻抗匹配（例如，互連阻抗應與系統的阻抗非常匹配），但有時阻抗計算更麻煩，您可以參考一些傳輸線阻抗計算軟件。

在PCB設計中消除傳輸線干擾的方法如下：

1、避免輸電線路阻抗不連續。 阻抗不連續的點是傳輸線發生突變的點，如直角、過孔等，應盡可能避免。 方法是：避免軌跡的直角，儘量在45°或弧度下走得更遠，也可以接受較大的彎曲； 使用盡可能少的過孔，因為每個過孔都是阻抗不連續點，外層訊號避免通過內層，反之亦然。

2、不要使用樹樁。 因為任何存根都是雜訊源。 如果短線較短，可在傳輸線末端終止； 如果短截線較長，則將使用主傳輸線作為源，這將導致較大的反射並使問題複雜化，囙此不建議使用它。

有幾種方法可以消除PCB設計中的串擾：

1、兩種類型的串擾都隨著負載阻抗的新增而新增，囙此應對串擾引起的干擾敏感的訊號線進行適當的端接。

2、盡可能新增訊號線之間的距離，有效减少電容性串擾。 執行接地層管理，導線之間的間距（例如，隔離有源訊號線和接地線，特別是具有過渡狀態的訊號線和接地之間），並减少引線電感。

3、在相鄰訊號線之間插入地線也可以有效减少電容性串擾。 該地線需要每隔1/4波長連接到地面。

4、對於感應串擾，應盡可能减少環路面積，如果允許，應消除該環路。 iPCB，是國內領先的電子行業服務平臺。 它提供線上元件、感測器採購、PCB定制、BOM分發、資料選擇等電子行業供應鏈完整解决方案，一站式滿足電子行業中小型客戶的整體需求。

5、避免訊號共亯回路。

6、關注信號完整性：設計師必須在焊接過程中實施端接，以解决信號完整性問題。 採用這種方法的設計者可以關注遮罩銅箔的微帶長度，以獲得良好的信號完整性效能。 對於在通信結構中使用密集連接器的系統，設計者可以使用PCB進行端接。

四、電磁干擾

隨著速度的提高，電磁干擾將變得越來越嚴重，並表現在許多方面（例如互連處的電磁干擾）。 高速設備對此特別敏感。 囙此，它們將接收高速假訊號，而低速設備將忽略此類假訊號。

有幾種方法可以消除PCB設計中的電磁干擾：

1、减少環路：每個環路相當於一個天線，囙此我們需要最小化環路的數量、環路的面積和環路的天線效應。 確保訊號在任意兩點只有一條環路，避免人為環路，並嘗試使用功率層。

2、濾波：濾波可用於减少電源線和訊號線上的電磁干擾。 有3種方法：去耦電容器、EMI濾波器和磁性元件。

3、遮罩高頻設備並將其速度降至最低。

4. 新增資料的介電常數 PCB板 可以防止靠近板的傳輸線等高頻部分向外輻射； 新增 PCB板 最小化微帶線的厚度可以防止電磁線溢出，也可以防止輻射 .

在討論的這一點上，我們可以得出結論，在高頻PCB設計中，我們應該遵循以下原則：

1、供電和接地的統一性和穩定性。

2、仔細佈線和正確端接可以消除反射。

3、仔細佈線和正確端接可以减少電容和電感串擾。

4、必須抑制雜訊以滿足EMC要求。