Tecnología de microondas - Problemas de interferencia en el diseño de PCB de alta frecuencia

En el diseño de Placa de circuito impreso de alta frecuencia, Los ingenieros deben considerar cuatro aspectos de la interferenciaSí. el ruido de la fuente de alimentación, Interferencia de la línea de transmisión, Acoplamiento, electromagnetic interference (EMI).

1. Ruido de la fuente de alimentación

En Placa de circuito de alta frecuencia, El ruido de la fuente de alimentación tiene una influencia obvia en la señal de alta frecuencia. Por consiguiente,, El primer requisito de la fuente de alimentación es el bajo nivel de ruido. Un piso limpio es tan importante como una fuente de energía limpia.. La fuente de alimentación tiene cierta Impedancia, Y la impedancia se distribuye en toda la fuente de alimentación. Por consiguiente,, El ruido también se superpondrá a la fuente de alimentación. Entonces debemos minimizar la Impedancia de la fuente de alimentación, Por lo tanto, es mejor tener una capa de energía especial y una capa de tierra. Diseño de circuitos de alta frecuencia, En la mayoría de los casos, es mucho mejor diseñar la fuente de alimentación en una sola capa que en un autobús, Por lo tanto, el bucle siempre puede seguir la ruta de impedancia mínima. Además, El tablero de alimentación debe proporcionar un bucle de señal para todas las señales generadas y recibidas a bordo Placa de circuito impreso. Esto minimiza el bucle de señal, reduciendo así el ruido, Esto es a menudo ignorado por los diseñadores de circuitos de baja frecuencia.

Hay varias maneras de eliminar el ruido de la fuente de alimentación Diseño de Placa de circuito impresoSí.

1. Tenga en cuenta los agujeros a través de la placa: los agujeros a través hacen que la capa de alimentación necesite grabar las aberturas para dejar espacio para los agujeros a través. Si la apertura de la capa de alimentación es demasiado grande, afectará inevitablemente al bucle de señal, la señal se verá obligada a pasar por alto, el área del bucle aumentará, el ruido aumentará. Al mismo tiempo, si varias líneas de señal se agrupan cerca de la apertura y comparten el mismo bucle, la impedancia común conduce a la conversación cruzada.

2. La línea de conexión debe estar suficientemente conectada a tierra: cada señal debe tener su propio bucle de señal especial, el área del bucle de señal debe ser lo más pequeña posible, es decir, el bucle de señal debe ser paralelo.

3. Separación de la fuente de alimentación analógica y digital: los equipos de alta frecuencia suelen ser muy sensibles al ruido digital, por lo que deben separarse y conectarse a la entrada de la fuente de alimentación. Si la señal abarca las partes analógica y digital, se puede colocar un bucle en la señal para reducir el área del bucle. El rango analógico digital para el bucle de señal se muestra en la figura 3.

4. Evite la superposición de fuentes de alimentación independientes entre diferentes capas: de lo contrario, el ruido del circuito se acopla fácilmente a través de condensadores parásitos.

5.. Aislamiento de elementos sensibles: como pll.

6.. Coloque el cable de alimentación: para reducir el bucle de señal, coloque el cable de alimentación en el borde del cable de señal para reducir el ruido.

2. Líneas de transmisión

Sólo hay dos líneas de transmisión en Placa de circuito impreso: la línea de banda y la línea de microondas. El mayor problema con las líneas de transmisión es la reflexión, lo que causará muchos problemas. Por ejemplo, la señal de carga será la superposición de la señal original y la señal de eco, lo que dificultará el análisis de la señal. La reflexión conduce a la pérdida de eco (pérdida de ECO), que tiene el mismo efecto en la señal que el ruido aditivo:

La señal reflejada en la fuente de la señal aumentará el ruido del sistema y hará más difícil para el receptor distinguir el ruido de la señal;

Cualquier señal reflejada reducirá la calidad de la señal y cambiará la forma de la señal de entrada. En general, la solución es principalmente la coincidencia de impedancia (por ejemplo, la Impedancia de interconexión debe coincidir muy bien con la impedancia del sistema), pero a veces el cálculo de impedancia es más difícil, por lo que se puede hacer referencia a algún software de cálculo de impedancia de línea de transmisión.

Los métodos para eliminar la interferencia de la línea de transmisión en el diseño de Placa de circuito impreso son los siguientes:

Evitar la discontinuidad de la Impedancia de la línea de transmisión. El punto de impedancia discontinua es el punto abrupto de la línea de transmisión, como el ángulo recto, a través del agujero, etc., debe evitarse en la medida de lo posible. Métodos: evite el ángulo recto, camine el ángulo de 45° o el arco en la medida de lo posible, el ángulo grande también puede; Utilice el menor número posible de orificios, ya que cada orificio es discontinuo en impedancia, y las señales externas eviten pasar a través de la capa interna y vice versa.

No use líneas de pila. Porque cualquier línea de pila es una fuente de ruido. Si la línea de pila es corta, se puede conectar al final de la línea de transmisión; Si la línea de pila es larga, la línea de transmisión principal se utiliza como fuente, lo que resulta en una mayor reflexión, lo que complica el problema. Se recomienda no usarlo.

3. Acoplamiento

Acoplamiento de impedancia común: es un canal de acoplamiento común, es decir, la fuente de interferencia y el dispositivo interferido suelen compartir algunos conductores (como la fuente de alimentación del bucle, el bus, la puesta a tierra común, etc.). En este canal, la caída de IC resulta en una tensión de modo común en el circuito de corriente de serie que afecta al receptor.

El acoplamiento de modo común de campo causará que la fuente de radiación genere tensión de modo común en el bucle formado por el circuito interferido y en la superficie de referencia común. Si el campo magnético es dominante, el voltaje de modo común producido en el circuito de puesta a tierra de la serie es VCM = - (A ³ B / a ³ t) * área (donde a ³ b = variación de la intensidad de inducción magnética). Si se trata de un campo electromagnético, cuando se conoce su valor de campo eléctrico, su tensión inducida: VCM = (L * h * F * e) / 48, la fórmula se aplica a l (m) = 150 MHz, por encima de este límite, el cálculo de la tensión M áxima inducida se puede simplificar a VCM = 2 * h * E.

(3) Differential mode field coupling: refers to the direct radiation is induced and received by the wire pair or the lead on the Placa de circuito Y su ciclo. Si estás lo más cerca posible de dos cables. Este acoplamiento se reduce considerablemente, Por lo tanto, los dos cables se pueden atornillar juntos para reducir la interferencia.

El acoplamiento entre líneas (crosstalk) puede hacer que cualquier línea sea igual al acoplamiento innecesario entre circuitos paralelos, lo que puede dañar gravemente el rendimiento del sistema. Los tipos pueden dividirse en comentarios capacitivos y comentarios perceptivos. El primero es porque la Capacitancia parasitaria entre líneas hace que el ruido en la fuente de ruido se acopla a la línea receptora de ruido a través de la inyección de corriente. Este último puede considerarse un acoplamiento de señales no deseado entre las primarias del transformador parasitario. El tamaño de la conversación cruzada de Inductancia depende de la proximidad de los dos bucles, el tamaño del área del bucle y la Impedancia de la carga afectada.

Acoplamiento de la línea de energía: se refiere a la transmisión de interferencias electromagnéticas a otros equipos después de la interferencia de la línea de energía AC o DC.

Hay varios métodos para eliminar la conversación cruzada en el diseño de Placa de circuito impreso:

1. El tamaño de las dos conversaciones cruzadas aumenta con el aumento de la Impedancia de carga, por lo que la línea de señal sensible a la interferencia causada por las conversaciones cruzadas debe terminar adecuadamente.

2. Aumentar la distancia entre las líneas de señal puede reducir eficazmente la conversación cruzada capacitiva. Gestión de la puesta a tierra, espaciamiento entre cables (por ejemplo, líneas de señal activas y líneas de tierra para el aislamiento, especialmente en condiciones de salto entre líneas de señal y tierra) y reducción de Inductancia de plomo.

3. La conversación cruzada capacitiva también puede reducirse eficazmente insertando un cable de tierra entre líneas de señal adyacentes que deben estar conectadas a la formación cada cuarto de longitud de onda.

4. En el caso de las conversaciones cruzadas sensibles, se reducirá al mínimo el área del bucle y, si se permite, se eliminará el bucle.

5. Evite el bucle de intercambio de señales.

6, Atención a la integridad de la señal: el diseñador debe realizar la conexión final durante la soldadura para resolver la integridad de la señal. Los diseñadores que utilizan este método pueden centrarse en la longitud de MICROSTRIP de la lámina de cobre protegida para obtener una buena integridad de la señal. Para sistemas con conectores densos en una estructura de comunicación:, Los diseñadores pueden utilizar Placa de circuito impreso Como terminal.

4. Interferencia electromagnética

Con el aumento de la velocidad, el IME se vuelve cada vez más grave y aparece en muchos aspectos (como la interferencia electromagnética en la interconexión). Los dispositivos de alta velocidad son particularmente sensibles a esto y recibirán señales espurias de alta velocidad que los dispositivos de baja velocidad ignorarán.

Hay varios métodos para eliminar la interferencia electromagnética en el diseño de Placa de circuito impreso:

1. Bucle reducido: cada bucle es equivalente a una antena, por lo que necesitamos minimizar el número de bucles, el área del bucle y el efecto de antena del bucle. Asegúrese de que la señal sólo tiene una ruta de bucle en dos puntos arbitrarios, evite el bucle artificial y utilice la capa de alimentación siempre que sea posible.

2. Filtro: en la línea de alimentación y la línea de señal se puede utilizar el filtro para reducir el IME, hay tres métodos: condensador de desacoplamiento, filtro EMI, componentes magnéticos.

3. Blindaje. Debido a la larga duración, junto con un gran número de artículos de blindaje de discusión, ya no hay una introducción específica.

4. Reducir al mínimo la velocidad del equipo de alta frecuencia.

5, Aumento Placa de circuito impreso Board, can prevent high-frequency parts such as transmission line near the Tabla from radiating outward; Increase the thickness of Placa de circuito impreso Board, Minimizar el espesor de la línea MICROSTRIP, Puede prevenir el desbordamiento de la línea electromagnética, También previene la radiación.