Công nghệ PCB - Thiết kế đường tín hiệu PCB tốc độ cao

Nguyên tắc cơ bản của cáp tín hiệu PCB tốc độ cao

(1) Lựa chọn hợp lý số lớp: mạch tần số cao có xu hướng có độ tích hợp cao và mật độ dây cao, do đó phải sử dụng bảng nhiều lớp để định tuyến, đây cũng là một phương tiện hiệu quả để giảm nhiễu. Số lớp được lựa chọn hợp lý có thể làm giảm đáng kể kích thước PCB, sử dụng đầy đủ lớp trung gian để thiết lập lá chắn, để đạt được kết nối gần mặt đất hơn, giảm hiệu quả cảm ký sinh, rút ngắn khoảng cách truyền tín hiệu hiệu quả và giảm đáng kể nhiễu chéo giữa các tín hiệu, v.v. Tất cả những tiếng bíp này có lợi cho hoạt động đáng tin cậy của mạch tần số cao. Một số dữ liệu cho thấy rằng các tấm 4 lớp của cùng một vật liệu có độ ồn thấp hơn 20dB so với các tấm kép, nhưng số lượng lớp càng cao, quy trình sản xuất càng phức tạp và chi phí càng cao.

(2) Giảm độ cong của dây dẫn giữa các chân của các yếu tố mạch tốc độ cao: dây dẫn của hệ thống dây điện mạch tần số cao tốt nhất là hoàn toàn thẳng. Nếu cần uốn cong, bạn có thể sử dụng một đường cong 45 ° hoặc một đường cung tròn, điều này có thể làm giảm phát xạ bên ngoài và khớp nối lẫn nhau của tín hiệu tần số cao.

(3) Rút ngắn dây dẫn giữa các chân của các thành phần mạch tần số cao: Cách hiệu quả nhất để đáp ứng hệ thống dây điện ngắn nhất là đặt lịch định tuyến cho các mạng tốc độ cao quan trọng trước khi hệ thống dây điện tự động.

(4) Giảm sự chồng chéo giữa các lớp chì giữa các chân của các thành phần mạch tần số cao: cái gọi là giảm sự chồng chéo giữa các lớp chì, đề cập đến việc giảm quá mức được sử dụng trong kết nối các thành phần. Một lỗ quá mức có thể mang lại điện dung phân tán khoảng 0,5pF và giảm số lượng lỗ quá mức có thể làm tăng tốc độ đáng kể.

(5) Chú ý đến nhiễu chéo được giới thiệu trong quá trình định tuyến song song gần các đường tín hiệu: Nếu không thể tránh được sự phân bố song song, các đường nối đất diện tích lớn có thể được bố trí ở phía đối diện của các đường tín hiệu có răng phẳng để giảm đáng kể nhiễu. Hệ thống dây song song trong cùng một lớp là gần như không thể tránh khỏi, nhưng hướng của hai lớp liền kề phải vuông góc với nhau. Trong định tuyến mạch tần số cao, tốt nhất là định tuyến ngang và dọc trong các lớp liền kề. Khi không thể tránh được hệ thống dây song song cùng lớp, một khu vực rộng lớn của hệ thống dây mặt đất có thể được đặt ở mặt sau của PCB để giảm nhiễu. Đây là bảng điều khiển kép thường được sử dụng. Khi sử dụng các tấm nhiều lớp, các lớp công suất ở giữa có thể được sử dụng để thực hiện chức năng này. Bảng mạch PCB mạ đồng không chỉ có thể cải thiện khả năng chống nhiễu tần số cao, mà còn có lợi ích lớn cho tản nhiệt và tăng cường độ PCB. Ngoài ra, nếu lưới được mạ trên các lỗ cố định PCB trên khung kim loại, nó không chỉ có thể cải thiện sức mạnh cố định và đảm bảo tiếp xúc tốt, mà còn có thể sử dụng khung kim loại để tạo thành một đường dây chung thích hợp.

(6) Thực hiện các biện pháp bao quanh đường mặt đất đối với các đường tín hiệu đặc biệt quan trọng hoặc các phần tử bom âm thanh cục bộ. Xử lý gói một phần của đồng hồ và các đơn vị khác rất có lợi cho việc tạo ra các hệ thống tốc độ cao.

(7) Tất cả các loại dây tín hiệu không thể hình thành vòng lặp, cũng không thể hình thành vòng lặp hiện tại.

(8) Nên lắp đặt tụ điện tách rời tần số cao gần mỗi khối mạch tích hợp.

Thiết kế dây đất

Dây mặt đất được thiết kế trong các thiết bị điện tử và một phương pháp quan trọng để kiểm soát nhiễu là nối đất. Nếu bạn có thể kết hợp lá chắn của cánh và miệng một cách chính xác, bạn có thể giải quyết hầu hết các vấn đề gây nhiễu. Trong các thiết bị điện tử, cấu trúc nối đất bao gồm hệ thống nối đất, mặt đất khung gầm (mặt đất được che chắn), mặt đất kỹ thuật số (mặt đất logic) và mặt đất tương tự. Bạn phải chú ý 4 điểm sau đây trong thiết kế đường nối đất.

1) Chọn đúng mặt đất đơn và mặt đất đa điểm. Trong các mạch giả mạo, tín hiệu thường hoạt động ở tần số nhỏ hơn 1 MHz, với hiệu ứng điện cảm nhỏ giữa dây và các yếu tố, trong khi cây vòng được hình thành bởi các mạch nối đất ảnh hưởng lớn hơn. Nên áp dụng phương pháp tiếp đất một chút. Khi tín hiệu hoạt động ở tần số lớn hơn 10 MHz, trở kháng dây mặt đất sẽ trở nên lớn. Tại thời điểm này, trở kháng dây mặt đất nên được giảm càng nhiều càng tốt và phương pháp nối đất đa điểm gần nhất nên được áp dụng. Khi tần số hoạt động là 1~10 MHz, nếu sử dụng nối đất một điểm, chiều dài dây mặt đất không được vượt quá 1/20 bước sóng, nếu không nên sử dụng nối đất đa điểm.

2) Tách mạch kỹ thuật số khỏi mạch analog. Khi có cả mạch logic tốc độ cao và mạch tuyến tính trên PCB, chúng nên được tách ra càng nhiều càng tốt. Các dây nối đất của cả hai không nên được trộn lẫn và nên được kết nối với dây nối đất của nguồn điện. Cố gắng tăng diện tích mặt đất của mạch tuyến tính.

3) Làm dày dây nối đất càng tốt. Nếu đường dây nối đất là tốt, dòng điện mặt đất sẽ thay đổi với sự thay đổi hiện tại, điều này có thể dẫn đến mức tín hiệu thời gian của thiết bị điện tử không ổn định và giảm hiệu suất chống ồn. Do đó, dây nối đất của lăng mộ nên càng dày càng tốt để nó có thể tăng gấp 3 lần dòng điện cho phép thông qua PCB. Nếu có thể, chiều rộng của dây nối đất phải lớn hơn 3 mm.

4) Khi đường dây địa phương tạo thành một vòng khép kín, dây nối đất nên được thiết kế như một vòng khép kín khi thiết kế hệ thống dây nối đất PCB chỉ bao gồm các mạch kỹ thuật số, có thể cải thiện đáng kể khả năng chống ồn. Lý do là có nhiều thành phần mạch tích hợp trong thiết kế PCB, đặc biệt là khi có các thành phần tiêu thụ điện năng lớn hơn, do giới hạn độ dày của dây mặt đất, sự khác biệt điện thế lớn hơn sẽ được tạo ra trên dây mặt đất, dẫn đến giảm khả năng chống ồn. Nếu đường đất tạo thành vòng lặp, chênh lệch điện thế sẽ giảm, do đó cải thiện khả năng chống ồn của thiết bị điện tử.