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Blog de PCB - Diseño y cableado de PCB de alta frecuencia

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Diseño y cableado de PCB de alta frecuencia

2022-08-05
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Author:pcb

Si la frecuencia de la lógica digital PCB Board Hasta 45 MHz ~ 50 MHz o más, and the circuit working above this frequency has accounted for a certain amount of the entire electronic system (for example, 1./3), A menudo se llama circuito de alta frecuencia. El diseño de circuitos de alta frecuencia es un proceso de diseño muy complejo, Su cableado es muy importante para todo el diseño.

1. Cableado multicapa 2

Los circuitos de alta frecuencia tienden a tener una alta integración y una alta densidad lineal. El uso de multicapas no es sólo una condición necesaria para el cableado, sino también un medio eficaz para reducir la interferencia. En la fase de diseño de PCB, la selección razonable del tamaño de la placa de circuito impreso con un cierto número de capas puede hacer pleno uso de la capa intermedia para establecer el blindaje, realizar mejor la puesta a tierra más cercana, reducir eficazmente la Inductancia parasitaria y acortar la longitud de transmisión de la señal. Todos estos métodos son beneficiosos para la fiabilidad del Circuito de alta frecuencia. Algunos datos muestran que cuando se utiliza el mismo material, el ruido de la placa de cuatro capas es 20 DB inferior al de la placa de doble cara. Pero al mismo tiempo, hay un problem a. Cuanto mayor es el número de capas, más complejo es el proceso de fabricación y mayor es el costo unitario. Esto requiere que seleccionemos el número adecuado de capas para el diseño de PCB. Hacer una planificación razonable de la disposición de los componentes, y utilizar las reglas de enrutamiento correctas para completar el diseño.

PCB Board

2. Los cables entre los pines de los dispositivos electrónicos de alta velocidad se doblarán lo menos posible

Los cables del Circuito de alta frecuencia son lineales y necesitan girar. Pueden girar con una línea punteada de 45 grados o un arco circular. Este requisito sólo se utiliza para mejorar la resistencia fija de la lámina de cobre en el circuito de baja frecuencia, pero se cumple en el circuito de alta frecuencia. Sin embargo, puede reducir la transmisión externa y el acoplamiento mutuo de señales de alta frecuencia.


3. Cuanto más corto sea el plomo entre los pines de los dispositivos de circuitos de alta frecuencia, mejor.

La intensidad de radiación de la señal es proporcional a la longitud del rastro de la línea de señal. Cuanto más largo sea el cable de señal de alta frecuencia, más fácil será acoplarlo a los componentes cercanos a él. Por lo tanto, para el reloj, el Oscilador de cristal, los datos DDR y otras señales, el cable LVDS, el cable USB, el CABLE HDMI y otras líneas de señal de alta frecuencia deben ser lo más cortos posible.


4. Cuanto menos alternancia entre las capas de plomo entre los pines de los dispositivos de circuito de alta frecuencia, mejor

La llamada "menos alternancia entre capas de plomo es mejor" significa que menos agujeros se utilizan en la conexión de componentes es mejor. De acuerdo con los datos, un orificio puede traer una Capacitancia distribuida de 0,5 PF, reduciendo el número de orificios puede aumentar significativamente la velocidad y reducir la probabilidad de error de datos.


5. Preste atención a la "conversación cruzada" causada por trazas paralelas estrechas de líneas de señal

En el cableado de circuitos de alta frecuencia, se debe prestar atención a la "conversación cruzada" causada por el cableado paralelo de líneas de señal adyacentes. Crosstalk es un fenómeno de acoplamiento entre líneas de señal no conectadas directamente. Dado que las señales de alta frecuencia se transmiten a lo largo de la línea de transmisión en forma de ondas electromagnéticas, la línea de señal actuará como antena y la energía del campo electromagnético se transmitirá alrededor de la línea de transmisión. Se llama crosstalk. Los parámetros de la capa de PCB, la distancia entre las líneas de señal, las características eléctricas de los extremos de conducción y recepción y el método de terminación de las líneas de señal tienen cierta influencia en la conversación cruzada. Por lo tanto, con el fin de reducir la conversación cruzada de la señal de alta frecuencia, el cableado debe hacer lo siguiente en la medida de lo posible: bajo la condición de que el espacio de cableado lo permita, insertar el cable de tierra o el plano de tierra entre dos líneas que tienen una conversación cruzada grave. Puede aislar y reducir la conversación cruzada. Cuando hay campos electromagnéticos variables en el tiempo alrededor de la línea de señal, si no se puede evitar la distribución paralela, se puede organizar una gran área de "puesta a tierra" en el lado opuesto de la línea de señal paralela para reducir en gran medida la interferencia. En la premisa de que el espacio de cableado lo permita, aumentar el espacio entre las líneas de señal adyacentes, reducir la longitud paralela de las líneas de señal, hacer que las líneas de reloj sean perpendiculares a las líneas de señal clave en lugar de paralelas. Si las trazas paralelas en la misma capa son casi inevitables, las trazas deben ser perpendiculares entre sí en dos capas adyacentes. En el circuito digital, la señal de reloj común es una señal con un cambio de borde rápido y una gran conversación cruzada externa. Por lo tanto, en el diseño, las líneas de reloj deben estar rodeadas por cables de tierra, y deben formarse más agujeros de tierra para reducir la Capacitancia distribuida, reduciendo así la conversación cruzada. Para un reloj de señal de alta frecuencia, trate de utilizar una señal de reloj diferencial de baja tensión y tierra. Preste atención a la integridad del punzonado del suelo. No cuelgue los terminales de entrada no utilizados, sino que los conecte a tierra o a una fuente de alimentación (la fuente de alimentación también está conectada a tierra en el bucle de señal de alta frecuencia), ya que la línea de suspensión puede ser equivalente a la antena transmisora y la tierra puede suprimir la transmisión. La práctica ha demostrado que la eliminación de la conversación cruzada de esta manera a veces puede ser inmediata y eficaz.


6. Añadir condensador de desacoplamiento de alta frecuencia al pin de alimentación del bloque IC

Se a ñaden condensadores de desacoplamiento de alta frecuencia a los pines de alimentación de cada bloque de CI. A ñadir un condensador de desacoplamiento de alta frecuencia al pin de alimentación puede suprimir eficazmente la interferencia armónica de alta frecuencia en el pin de alimentación.


7. Aislamiento entre el cable de tierra de la señal digital de alta frecuencia y el cable de tierra de la señal analógica

Cuando los cables analógicos de puesta a tierra, los cables digitales de puesta a tierra, Etc.. estén conectados a los cables comunes de puesta a tierra, se utilizarán cuentas magnéticas de estrangulamiento de alta frecuencia para la conexión o el aislamiento directo, y se realizarán interconexiones de un solo punto en los lugares apropiados. El potencial de puesta a tierra de los cables de tierra de señales digitales de alta frecuencia es generalmente inconsistente, y siempre hay una cierta diferencia de tensión entre ellos. Cuando el cable de tierra de la señal digital y el cable de tierra de la señal analógica están conectados directamente, los armónicos de la señal de alta frecuencia interferirán con la señal analógica a través del acoplamiento del cable de tierra. Por lo tanto, en condiciones normales, el cable de tierra de la señal digital de alta frecuencia y el cable de tierra de la señal analógica necesitan ser aislados, y pueden ser interconectados en un solo punto en un lugar adecuado, o pueden ser interconectados usando cuentas de estrangulamiento de alta frecuencia.


8. Evitar la formación de trazas

En la medida de lo posible, las trayectorias de señales de alta frecuencia no formarán circuitos. Si no se puede evitar, el área del bucle debe mantenerse lo más pequeña posible.


9. Debe garantizarse una buena correspondencia de la Impedancia de la señal

En el proceso de transmisión de la señal, cuando la impedancia no coincide, la señal se reflejará en el canal de transmisión, la reflexión causará que la señal compuesta forme un exceso de impulso, causando que la señal fluctúe cerca del umbral lógico. El método básico para eliminar la reflexión es hacer que la Impedancia de la señal transmitida coincida bien. Cuanto mayor es la diferencia entre la Impedancia de carga y la impedancia característica de la línea de transmisión, mayor es la reflexión. Por lo tanto, la impedancia característica de la línea de transmisión de señales debe ser igual a la Impedancia de carga en la medida de lo posible. Mientras tanto, preste atención a los PCB. La línea de transmisión en el tablero no debe cambiar repentinamente ni girar la esquina. Trate de mantener la Impedancia de cada punto de la línea de transmisión continua, de lo contrario, las partes de la línea de transmisión se reflejarán entre sí. Esto requiere que se observen las siguientes reglas de enrutamiento al enrutar PCB de alta velocidad: reglas de enrutamiento USB. Se requiere una traza diferencial de la señal usb con un ancho de línea de 10 mils, una distancia de línea de 6 mils y una distancia de 6 mils entre el cable de tierra y el cable de señal. Reglas de enrutamiento HDMI. Se requiere traza diferencial de señal HDMI, con un ancho de línea de 10 mils y un espaciamiento de línea de 6 mils, con un espaciamiento de más de 20 mils entre dos pares de señal diferencial HDMI. Reglas de enrutamiento LVDS. Se requiere traza diferencial de señal LVDS, con un ancho de línea de 7 mils y un espacio de línea de 6 mils. El objetivo es controlar la Impedancia de la señal diferencial HDMI a 100 ± 15% ohmios. Reglas de enrutamiento DDR. El cableado ddr1 requiere que la señal no pase por el agujero en la medida de lo posible, la anchura de la línea de señal es igual, y la distancia de la línea es igual. El cableado debe ajustarse al principio de 2w para reducir la conversación cruzada entre las señales. Para dispositivos de alta velocidad DDR2 y superiores, también se necesitan datos de alta frecuencia. La longitud de la línea es igual para asegurar que la Impedancia de la señal coincida.


10. Mantener la integridad de la señal

Mantener la integridad de la transmisión de la señal y prevenir el "rebote de la tierra" causado por la División del cable de tierra PCB Board.