Công nghệ PCB - Nghiên cứu và chia sẻ khả năng chống nhiễu PCB tần số cao

Trong thiết kế bảng mạch PCB, với sự gia tăng nhanh chóng của tần số, sẽ có nhiều nhiễu không giống như thiết kế bảng mạch PCB tần số thấp. Hơn nữa, khi tần số tăng lên, mâu thuẫn giữa thu nhỏ và chi phí thấp của bảng PCB ngày càng nổi bật. Những nhiễu loạn này ngày càng trở nên phức tạp. Trong nghiên cứu thực tế, chúng tôi kết luận rằng có bốn loại nhiễu chính, bao gồm nhiễu nguồn, nhiễu đường truyền, ghép nối và nhiễu điện từ. Bằng cách phân tích các vấn đề nhiễu khác nhau của PCB tần số cao, kết hợp với thực hành làm việc, một giải pháp hiệu quả đã được đề xuất.

1. Tiếng ồn nguồn

Trong các mạch tần số cao, ảnh hưởng của tiếng ồn của nguồn điện đối với tín hiệu tần số cao đặc biệt rõ ràng. Do đó, yêu cầu đầu tiên là nguồn điện có độ ồn thấp. Nguồn điện có trở kháng nhất định và trở kháng được phân phối trên toàn bộ nguồn điện, do đó tiếng ồn cũng chồng lên nguồn điện. Trong thiết kế mạch tần số cao, nguồn điện được thiết kế dưới dạng các lớp và trong hầu hết các trường hợp, nó tốt hơn nhiều so với thiết kế dưới dạng bus để vòng lặp luôn có thể đi theo con đường trở kháng tối thiểu. Ngoài ra, các dải điện phải cung cấp một vòng lặp tín hiệu cho tất cả các tín hiệu được tạo và nhận trên PCB, do đó giảm thiểu các vòng lặp tín hiệu, do đó làm giảm tiếng ồn mà các nhà thiết kế mạch tần số thấp thường bỏ qua.

Trong thiết kế PCB, có một số cách để loại bỏ tiếng ồn nguồn điện

1. Chú ý đến lỗ thông qua trên tấm: lỗ thông qua làm cho lớp điện cần phải khắc lỗ, để lại không gian cho lỗ thông qua. Nếu việc mở lớp công suất quá lớn, nó chắc chắn sẽ ảnh hưởng đến vòng lặp tín hiệu, tín hiệu buộc phải bỏ qua, diện tích vòng lặp tăng lên và tiếng ồn tăng lên. Trong khi đó, nếu một số đường tín hiệu tập trung gần lỗ mở và chia sẻ vòng lặp này, trở kháng chung sẽ gây nhiễu xuyên âm.

2. Cần đủ dây nối đất để kết nối dây dẫn: mỗi tín hiệu cần phải có vòng tín hiệu độc quyền của riêng mình, khu vực vòng lặp của tín hiệu và vòng lặp phải càng nhỏ càng tốt, có nghĩa là tín hiệu và vòng lặp phải song song.

3. Nguồn điện của nguồn điện tương tự và nguồn điện kỹ thuật số nên được tách biệt: các thiết bị tần số cao thường rất nhạy cảm với tiếng ồn kỹ thuật số, vì vậy cả hai nên được tách ra và kết nối với nhau ở lối vào nguồn điện. Nếu tín hiệu cần phải đi qua các phần tương tự và kỹ thuật số, một vòng lặp có thể được đặt tại giao lộ để giảm diện tích vòng lặp.

4. Tránh chồng chéo nguồn điện độc lập giữa các lớp khác nhau: nếu không tiếng ồn mạch có thể dễ dàng được ghép nối bằng điện dung ký sinh.

5. Cô lập các yếu tố nhạy cảm: chẳng hạn như PLL.

6. Đặt dây nguồn: Để giảm vòng lặp tín hiệu, đặt dây nguồn ở rìa của dây tín hiệu để giảm tiếng ồn.

Thứ hai, đường dây truyền tải

Chỉ có hai loại đường truyền trong PCB: Ribbon và Microwave. Vấn đề lớn nhất với đường truyền là phản xạ. Suy nghĩ có thể gây ra rất nhiều câu hỏi. Ví dụ, tín hiệu tải sẽ là sự chồng chéo của tín hiệu gốc và tín hiệu tiếng vang, làm tăng độ khó phân tích tín hiệu; Phản xạ gây ra mất mát trở lại (mất mát trở lại), ảnh hưởng đến tín hiệu cũng nghiêm trọng như ảnh hưởng của nhiễu bổ sung:

1. Tín hiệu phản xạ trở lại nguồn tín hiệu sẽ làm tăng tiếng ồn hệ thống, khiến người nhận khó phân biệt tiếng ồn và tín hiệu hơn;

2. Bất kỳ tín hiệu phản xạ nào về cơ bản sẽ làm giảm chất lượng tín hiệu và thay đổi hình dạng của tín hiệu đầu vào. Về nguyên tắc, giải pháp chủ yếu là kết hợp trở kháng (ví dụ, trở kháng liên kết nên phù hợp tốt với trở kháng của hệ thống), nhưng đôi khi tính toán trở kháng phức tạp hơn và có thể tham khảo một số phần mềm tính toán trở kháng đường truyền.

III. Khớp nối

1. Khớp nối đồng trở kháng: Nó là một kênh ghép nối phổ biến, tức là nguồn gây nhiễu và thiết bị bị nhiễu thường chia sẻ một số dây dẫn (chẳng hạn như nguồn mạch, xe buýt, nối đất chung, v.v.).

2. Khớp nối chế độ chung trường sẽ khiến nguồn bức xạ tạo ra điện áp chế độ chung trên vòng lặp được hình thành bởi mạch gây nhiễu và mặt phẳng tham chiếu chung. Nếu từ trường chiếm ưu thế, giá trị của điện áp chế độ chung được tạo ra trong mạch nối đất nối tiếp là Vcm=- (â³B/â³t) * diện tích (â²B=thay đổi cường độ cảm ứng từ). Nếu nó là một trường điện từ, người ta biết rằng khi giá trị điện trường của nó, điện áp cảm ứng của nó: Vcm=(L * h * F * E)/48, công thức này áp dụng dưới L (m)=150 MHz, vượt quá giới hạn này, việc tính toán điện áp cảm ứng tối đa có thể được đơn giản hóa thành: Vcm=2 * h * E.

3, Khớp nối trường vi sai: đề cập đến bức xạ trực tiếp được cảm nhận và nhận bởi các cặp dây dẫn hoặc dây dẫn trên bảng mạch và mạch của chúng. Nếu nó càng gần hai sợi dây càng tốt. Khớp nối này sẽ được giảm đáng kể, do đó hai dây có thể được mắc kẹt với nhau để giảm nhiễu.

4. Ghép nối giữa các dòng (Crosstalk) sẽ làm cho bất kỳ dòng nào bằng khớp nối không mong muốn giữa các mạch song song, điều này sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất của hệ thống. Các loại của nó có thể được chia thành Crosstalk điện dung và Crosstalk điện cảm. Trước đây là bởi vì điện dung ký sinh giữa các đường dây làm cho tiếng ồn trên nguồn tiếng ồn được ghép nối với đường dây nhận tiếng ồn bằng cách tiêm dòng điện; Cái sau có thể được tưởng tượng như là một khớp nối tín hiệu giữa chính và phụ của một máy biến áp ký sinh không mong muốn. Kích thước của nhiễu xuyên âm cảm phụ thuộc vào sự gần gũi của hai vòng lặp và kích thước của khu vực vòng lặp, cũng như trở kháng của tải bị ảnh hưởng.

5. Khớp nối đường dây điện: Có nghĩa là sau khi đường dây điện AC hoặc DC bị nhiễu điện từ, đường dây điện sẽ truyền những nhiễu này cho các thiết bị khác.

IV. nhiễu điện từ

Khi tốc độ tăng lên, EMI sẽ trở nên nghiêm trọng hơn và biểu hiện theo nhiều cách (chẳng hạn như nhiễu điện từ tại các kết nối). Các thiết bị tốc độ cao đặc biệt nhạy cảm với điều này. Do đó, chúng nhận được tín hiệu đi lạc ở tốc độ cao và các thiết bị tốc độ thấp bỏ qua các tín hiệu giả này.

Có một số cách để loại bỏ nhiễu điện từ trong thiết kế PCB:

1. Giảm vòng lặp: Mỗi vòng lặp tương đương với một ăng-ten, vì vậy chúng ta cần giảm thiểu số lượng vòng lặp, diện tích vòng lặp và hiệu ứng ăng-ten của vòng lặp. Hãy chắc chắn rằng tín hiệu chỉ có một vòng lặp tại bất kỳ điểm nào, tránh các vòng lặp nhân tạo và cố gắng sử dụng các lớp năng lượng.

2. Bộ lọc: Bộ lọc có thể được sử dụng để giảm EMI trên đường dây điện và đường tín hiệu. Có ba phương pháp: tụ điện tách rời, bộ lọc EMI và phần tử từ tính.

3. Che chắn. Do các vấn đề về độ dài và nhiều bài viết thảo luận về tắc nghẽn, tôi sẽ không đi sâu vào chúng.

4. Cố gắng giảm tốc độ của thiết bị tần số cao.

5. Tăng hằng số điện môi của bảng PCB có thể ngăn chặn các bộ phận tần số cao như đường truyền gần bảng phát xạ ra ngoài; Tăng độ dày của bảng mạch PCB và giảm thiểu độ dày của dây microband có thể ngăn chặn sự tràn của dây điện từ và cũng có thể ngăn chặn bức xạ.

Tại thời điểm thảo luận này, chúng ta có thể kết luận rằng trong thiết kế PCB tần số cao, chúng ta nên tuân theo các nguyên tắc sau:

1. Sự thống nhất và ổn định của nguồn điện và mặt đất.

2. Hệ thống dây cẩn thận và kết thúc thích hợp có thể loại bỏ phản xạ.

3. Hệ thống dây cẩn thận và kết thúc thích hợp có thể làm giảm điện dung và nhiễu xuyên âm cảm.

4. Nó là cần thiết để ngăn chặn tiếng ồn để đáp ứng các yêu cầu EMC.