PCB部落格 - PCB板設計中的信號完整性問題分析

flex和剛性flex上的超高速 PCB板 隨著這些電路板越來越多地用於電子產品中，這是不可避免的. 這些系統還需要接地平面進行隔離，並為無線協定分離射頻和數位參攷. 高速和高頻率可能導致信號完整性問題, 其中許多與中地平面的位置和幾何結構有關 PCB板. 在撓性板和剛撓性板上提供一致0 V參攷的常用方法是在撓性帶上使用陰影線或網格狀接地平面. 這提供了一個大導體，仍然可以在寬頻率範圍內提供遮罩, 同時仍然允許柔性帶彎曲和折疊而不產生太多剛性. 然而, 信號完整性問題出現在兩個方面：確保一致的軌跡阻抗, 遮罩和隔離, 以及防止艙口結構中的纖維編織物效應.

網格平面圖設計

從基本意義上講，圖案填充的工作原理與任何其他地平面相同。 它被設計為提供一致的參攷，以便跡線可以被設計為具有期望的阻抗。 任何常見的傳輸線幾何結構（微帶、帶狀線或波導）都可以放置在具有網格接地平面的剛性-柔性或柔性PCB板中。 在柔性帶的表面層上放置陰影銅區域在低頻下提供與實心銅幾乎相同的效果。 帶網格接地平面的柔性帶上的帶狀線和微帶佈線的常見配寘。 這種網格可以用在剛性板上，但我從未見過，也沒有客戶要求過。 相反，在柔性/剛柔板中使用網格圖案，以平衡阻抗控制需求和合理柔性膠帶需求。

阻抗控制

使用單端或差分對的一種選擇是將實心銅放置在跡線正下方的平面層中，並將網格放置在電路中的其他位置。 如果佈線變得非常密集，則需要到處使用網格。 如果您選擇使用網格，您將具有更大的靈活性，但遮罩隔離將更低，阻抗控制條件將發生變化。 網格平面結構有兩個幾何參數：L和W。這兩個參數可以組合為填充因數或銅覆蓋的網格面積的一部分。 更改這些參數會產生以下效果：假設其他參數保持不變，打開網格區域（通過新增L來新增網格開口）會新增阻抗。 這也使色帶更容易彎曲（力更小）。 在保持其他參數恒定的同時新增W將關閉網格區域，從而新增阻抗。 這也使帶狀圖案更難彎曲（使用更大的力）。 控制標準幾何體阻抗的其他參數在使用網格接地平面時具有相同的效果。 一旦你到達高頻，你會在傳輸線周圍激發非電磁模式，甚至可能會看到類似纖維編織的效果。

Flex ribbon中是否存在纖維編織效果？

這就是PCB板上的網格接地平面非常有趣的地方，因為網格圖案可以開始類似於FR4和其他層壓板中使用的玻璃編織圖案。 囙此，我們現在又回到了一種情况，即我們必須擔心在通常光滑、相對均勻的基材中編織纖維的效果。 當行進訊號的頻寬與網格中的一個或多個共振重疊時，這些效應發生。 對於聚醯亞胺上的L=60密耳，階共振將為50 GHz。 無論是在剛性PCB板還是柔性PCB板基板上，當數位信號沿栅格接地平面的軌道傳播時，這些艙口結構都會產生强輻射。 隨著更多的Flex應用程序以更高的頻率打開，出於某種原因，我預計在具有網格接地平面的Flex功能區中，這些效果會更差。

高Q諧振

就像在傳統的玻璃編織基底中一樣，網格形成了一個空腔結構，當以特定頻率激勵時，可以支持共振。 由於腔壁（銅）的高導電性，栅格接地平面中的這些諧振腔將具有非常高的Q值。 囙此，將有較低的損耗和較高的Q諧振。 這導致腔發射和諧振功率損耗新增。

低隔離度的開放式網格

網狀接地平面通常確保沿電路板邊緣發射來自光纖編織腔的任何輻射EMI. 因為網格具有開放的空腔, 這裡的孤立較少, 並且還可以沿著柔性帶的表面輻射. 這具有相反的效果：軌跡更容易輻射, 它也更容易受到外部EMI的影響. 為了解决這些問題, 使用更緊密的網格, 就像使用更緊密的玻璃編織來防止纖維編織效果一樣. 撓性和剛撓性 PCB板 將繼續成為 PCB板 空間，並通過更新的製造能力變得更先進.