Công nghệ vi sóng - Làm thế nào để định tuyến tần số cao và bảng pcb tốc độ cao? Kỹ năng và quy tắc là gì?

Bảng mạch tần số cao đề cập đến bảng mạch có tần số trên 1GHz, yêu cầu rất cao đối với các tính chất vật lý khác nhau, độ chính xác và thông số kỹ thuật. Thường được sử dụng trong hệ thống chống va chạm ô tô, hệ thống vệ tinh, hệ thống vô tuyến điện và các lĩnh vực khác. Bảng mạch PCB tần số cao là một liên kết quan trọng trong hệ thống dây điện, nó ảnh hưởng trực tiếp đến công việc tần số cao và tốc độ cao. Hôm nay tôi sẽ nói về làm thế nào để định tuyến tần số cao và bảng mạch PCB tốc độ cao.

Bảng mạch tần số cao nên định tuyến như thế nào? Đặc biệt chú ý đến dây điện của bảng mạch tần số cao. Dựa trên kiến thức cơ bản về công nghệ vi sóng, khi bước sóng của tín hiệu nhỏ đến tỷ lệ thuận với chiều dài của đường truyền, chúng ta không thể phân tích mạch theo phương pháp mạch tổng hợp truyền thống, mà sử dụng phân tích lý thuyết trường, đó là lý thuyết đường truyền. Tất nhiên, trong điều kiện bình thường, tần số tín hiệu của mạch chúng tôi thiết kế sẽ không quá cao. Bước sóng=tốc độ truyền tín hiệu/tần số tín hiệu. Thông thường, tốc độ truyền tín hiệu có liên quan đến hằng số điện môi của phương tiện truyền tải. Chúng ta cũng có thể đặt tốc độ truyền tín hiệu thành tốc độ ánh sáng. 3 * 10 ^ 8m/s (thực tế nhỏ hơn) Đối với tín hiệu 300Mhz, bước sóng là 1m, thông thường chiều dài đường dây trên bo mạch PCB sẽ không đạt 1m. Do đó, chúng ta không cần phải quá lo lắng về tín hiệu tần số thấp.

Yêu cầu định tuyến PCB tần số cao là gì? Khi tần số tín hiệu của bảng mạch PCB tần số cao, để giảm phản xạ tín hiệu, cần phải thực hiện kết hợp trở kháng trên đường truyền. Thông thường, các đường một đầu có thể được sử dụng để khớp từ xa hoặc khớp thiết bị đầu cuối, và tín hiệu vi sai thường được cầu nối giữa các đường vi sai gần thiết bị đầu cuối. Kháng chiến phù hợp. Đối với chủ đề gần đây của tôi, việc truyền tín hiệu LVDS trên đường vi sai đòi hỏi một điện trở 100 ohm được đặt ở đầu nhận để khớp trở kháng. Theo kiến thức về đường truyền, trở kháng đặc trưng của đường vi sai phải là 100 ohms để khớp chính xác. Do đó, các đường khác biệt đều có yêu cầu nghiêm ngặt về chiều rộng đường và khoảng cách. Trở kháng đặc trưng của dòng vi sai có liên quan đến hằng số điện môi của chất nền, độ dày của chất nền, độ dày đồng của dây dẫn, chiều rộng dòng của dòng vi sai, khoảng cách dòng vi sai, độ dày dầu thô của chất nền, v.v. Công thức tính toán cũng khá phức tạp.

Kỹ thuật kết nối bảng mạch tần số cao 1. Càng ít lớp chì xen kẽ giữa các chân của thiết bị mạch tần số cao càng tốt

Cái gọi là "càng ít xen kẽ giữa các lớp của dây dẫn càng tốt" có nghĩa là càng ít lỗ (Via) được sử dụng trong quá trình kết nối các thành phần càng tốt. Quá lỗ có thể mang lại điện dung phân tán khoảng 0,5pF, giảm số lượng quá lỗ có thể làm tăng đáng kể tốc độ và giảm khả năng lỗi dữ liệu.

2. Dây dẫn giữa các chân thiết bị điện tử tốc độ cao nên được uốn cong càng ít càng tốt

Dây dẫn của hệ thống dây điện mạch tần số cao tốt nhất là sử dụng toàn bộ đường thẳng, cần rẽ. Nó có thể được xoay bằng một đường chấm 45 độ hoặc vòng cung. Yêu cầu này chỉ được sử dụng để tăng cường độ cố định của lá đồng trong mạch tần số thấp, trong đó yêu cầu này được đáp ứng. Một yêu cầu có thể làm giảm phát xạ bên ngoài và khớp nối lẫn nhau của tín hiệu tần số cao.

3. Dây dẫn ngắn hơn giữa các chân của thiết bị mạch tần số cao là tốt hơn

Cường độ bức xạ của tín hiệu tỷ lệ thuận với chiều dài dấu vết của đường tín hiệu. Dây dẫn tín hiệu tần số cao càng dài, nó càng dễ dàng kết hợp với các bộ phận gần nó. Do đó, đối với các tín hiệu như đồng hồ, bộ dao động tinh thể, dữ liệu DDR, dây LVDS, dây USB, dây HDMI, v.v., dây tín hiệu tần số cao được yêu cầu càng ngắn càng tốt.

Đầu tiên, việc định tuyến bảng mạch PCB tần số cao cần chú ý đến việc định tuyến song song chặt chẽ của đường tín hiệu được giới thiệu bởi "Crosstalk" dây mạch tần số cao nên chú ý đến việc định tuyến song song chặt chẽ của đường tín hiệu được giới thiệu bởi "âm thanh nối tiếp". Crosstalk đề cập đến hiện tượng ghép nối giữa các đường tín hiệu không được kết nối trực tiếp. Vì tín hiệu tần số cao được truyền dọc theo đường truyền dưới dạng sóng điện từ, đường tín hiệu sẽ hoạt động như ăng ten và năng lượng từ trường điện từ sẽ được phát ra xung quanh đường truyền. Tín hiệu nhiễu không mong muốn được tạo ra do sự kết hợp của các trường điện từ giữa các tín hiệu. Nó được gọi là Tương thanh. Các thông số của lớp PCB, khoảng cách giữa các đường tín hiệu, các đặc tính điện của đầu truyền động và đầu nhận và phương pháp kết thúc của đường tín hiệu đều có ảnh hưởng nhất định đến nhiễu xuyên âm. Do đó, để giảm nhiễu xuyên âm của tín hiệu tần số cao, bạn cần thực hiện những điều sau đây khi định tuyến:

(1) Khi không gian dây cho phép, việc chèn dây nối đất hoặc mặt phẳng nối đất giữa hai dây có nhiễu xuyên âm nghiêm trọng hơn có thể đóng vai trò cách ly và giảm nhiễu xuyên âm;

(2) Khi không gian xung quanh đường tín hiệu biến thành trường điện từ, nếu không thể tránh được sự phân bố song song, một khu vực rộng lớn của "mặt đất" có thể được bố trí ở phía đối diện của đường tín hiệu song song để giảm đáng kể nhiễu;

(3) Nếu không gian cáp cho phép, tăng khoảng cách giữa các đường tín hiệu liền kề, giảm chiều dài song song của các đường tín hiệu và cố gắng làm cho đường đồng hồ vuông góc với đường tín hiệu chính thay vì song song;

(4) Nếu hệ thống dây song song trong cùng một lớp là gần như không thể tránh khỏi, thì trong hai lớp liền kề, các hướng của hệ thống dây phải vuông góc với nhau;

(5) Trong mạch kỹ thuật số, tín hiệu đồng hồ thông thường là tín hiệu có sự thay đổi cạnh nhanh, có nhiễu xuyên âm bên ngoài cao. Do đó, trong thiết kế, dây đồng hồ nên được bao quanh bởi dây mặt đất và nên sử dụng nhiều lỗ dây mặt đất hơn để giảm điện dung phân phối và do đó ít nhiễu xuyên âm;

(6) Đối với đồng hồ tín hiệu tần số cao, cố gắng áp dụng tín hiệu đồng hồ vi sai áp suất thấp và phương pháp bao phủ mặt đất, và chú ý đến tính toàn vẹn của lỗ khoan mặt đất;

(7) Thay vì treo thiết bị đầu vào không sử dụng, hãy nối đất hoặc kết nối nó với nguồn điện (nguồn điện cũng được nối đất trong vòng lặp tín hiệu tần số cao), vì dây treo có thể tương đương với ăng-ten phát và mặt đất sẽ ức chế phát. Thực tiễn đã chứng minh, dùng phương pháp này loại bỏ nhiễu xuyên âm đôi khi có thể thấy được kết quả ngay lập tức.

2. Cách ly đường dây mặt đất của tín hiệu kỹ thuật số tần số cao khỏi đường dây mặt đất của tín hiệu tương tự Khi đường dây mặt đất tương tự, đường dây mặt đất kỹ thuật số, v.v. được kết nối với đường dây mặt đất chung, sử dụng hạt từ trường choke tần số cao để kết nối hoặc cách ly trực tiếp và chọn nơi thích hợp để kết nối một điểm. Điện thế mặt đất của các đường đất của tín hiệu kỹ thuật số tần số cao thường không nhất quán. Thường có một sự khác biệt điện áp nhất định trực tiếp giữa hai. Ngoài ra, các đường đất của tín hiệu kỹ thuật số tần số cao thường chứa các thành phần hài hòa rất phong phú của tín hiệu tần số cao. Khi đường dây mặt đất tín hiệu kỹ thuật số và đường dây mặt đất tín hiệu tương tự được kết nối trực tiếp, sóng hài của tín hiệu tần số cao can thiệp vào tín hiệu tương tự bằng cách ghép nối dây mặt đất. Do đó, trong điều kiện bình thường, đường đất của tín hiệu kỹ thuật số tần số cao và đường đất của tín hiệu tương tự phải được cách ly, có thể sử dụng phương pháp kết nối một điểm ở vị trí thích hợp, cũng có thể sử dụng phương pháp kết nối hạt từ trường tần số cao.

3. Thêm tụ điện tách rời tần số cao vào chân nguồn của khối IC thêm tụ điện tách rời tần số cao vào mỗi chân nguồn của khối IC gần đó. Tăng tụ tách tần số cao của chân nguồn, có thể ức chế hiệu quả sự can thiệp của sóng hài tần số cao vào chân nguồn.

Thứ tư, để đảm bảo rằng trở kháng tín hiệu tốt phù hợp trong quá trình truyền tín hiệu, khi trở kháng không phù hợp, tín hiệu sẽ được phản xạ trong kênh truyền dẫn, phản xạ sẽ dẫn đến tín hiệu tổng hợp hình thành quá mức, dẫn đến tín hiệu dao động gần ngưỡng logic.

Cách cơ bản để loại bỏ phản xạ là làm cho trở kháng của tín hiệu truyền tải phù hợp. Vì sự khác biệt giữa trở kháng tải và trở kháng đặc trưng của đường truyền càng lớn, phản xạ càng lớn, do đó, trở kháng đặc trưng của đường truyền tín hiệu nên được thực hiện càng nhiều càng tốt bằng trở kháng tải. Đồng thời, xin lưu ý rằng đường truyền trên PCB không thể có sự thay đổi đột ngột hoặc góc, và cố gắng giữ trở kháng tại mỗi điểm của đường truyền liên tục, nếu không sẽ có phản xạ giữa các bộ phận khác nhau của đường truyền. Điều này đòi hỏi rằng trong quá trình định tuyến PCB tốc độ cao, các quy tắc định tuyến sau đây phải được tuân thủ:

(1) Quy tắc định tuyến LVDS. Yêu cầu dấu vết vi sai tín hiệu LVDS, chiều rộng đường dây 7 triệu và khoảng cách đường dây 6 triệu, mục đích là để kiểm soát trở kháng tín hiệu vi sai của HDMI ở 100+-15% ohms;

(2) Quy tắc dây USB. Yêu cầu cáp phân phối tín hiệu USB khác biệt, chiều rộng đường dây 10 triệu, khoảng cách đường dây 6 triệu, khoảng cách đường dây mặt đất và tín hiệu 6 ml;

(3) Quy tắc cáp HDMI. Yêu cầu định tuyến khác biệt tín hiệu HDMI, chiều rộng đường dây 10 triệu, khoảng cách đường dây 6 triệu, khoảng cách giữa hai cặp tín hiệu khác biệt HDMI vượt quá 20 triệu;

(4) Quy tắc cáp DDR. Dấu vết DDR1 yêu cầu tín hiệu phải càng xa lỗ càng tốt, các đường tín hiệu có chiều rộng bằng nhau và các đường được đặt cách nhau bằng nhau. Dấu vết phải đáp ứng nguyên tắc 2W để giảm nhiễu xuyên âm giữa các tín hiệu. Đối với các thiết bị tốc độ cao từ DDR2 trở lên, dữ liệu tần số cao cũng được yêu cầu. Các đường này có độ dài bằng nhau để đảm bảo rằng trở kháng của tín hiệu phù hợp.

Trên đây là hướng dẫn chi tiết về các quy tắc dây, kỹ thuật dây và cách dây bảng mạch PCB tốc độ cao tần số cao. Chỉ có sự chú ý và tránh, bạn mới có thể duy trì tính toàn vẹn của việc truyền tín hiệu và ngăn chặn "hiện tượng bật lại mặt đất" gây ra bởi sự phân chia đường mặt đất. "