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。