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Technologie PCB

Technologie PCB - Conseils de conception de circuits PCB haute vitesse

Technologie PCB

Technologie PCB - Conseils de conception de circuits PCB haute vitesse

Conseils de conception de circuits PCB haute vitesse

2021-08-11
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Author:IPCB

Introduction


Les changements de développement dans la technologie électronique vont inévitablement créer de nombreux nouveaux problèmes et défis pour la conception au niveau de la carte. Premièrement, un taux de déploiement plus faible en raison des contraintes physiques croissantes liées à la densité élevée des broches et à la taille des broches; Deuxièmement, les problèmes de synchronisation et d'intégrité du signal dus à l'augmentation de la fréquence d'horloge du système; Troisièmement, les ingénieurs veulent pouvoir utiliser une plate - forme PC avec de meilleurs outils pour réaliser des conceptions complexes et performantes. Il n'est donc pas difficile de voir qu'il existe trois tendances dans la conception de cartes PCB:


1. La conception de PCB à haute vitesse (c'est - à - dire une fréquence d'horloge élevée et un taux de bord rapide) est devenue courante.


2. La miniaturisation et la haute performance des produits doivent faire face aux problèmes d'effet de distribution causés par la technologie de conception de signaux mixtes (c. - à - D. conception hybride numérique, analogique et RF) sur la même carte PCB.


3. L'augmentation de la difficulté de conception a conduit au processus de conception traditionnel et aux méthodes de conception, et les outils Cao sur PC ont du mal à répondre aux défis techniques actuels. Par conséquent, le passage de la plate - forme d'outils logiciels EDA d'UNIX à la plate - forme nt est devenu une tendance reconnue dans l'industrie.


Wiring skills for high-frequency circuits


1. Les circuits à haute fréquence ont tendance à avoir un degré élevé d'intégration et une densité élevée de lignes de câblage. L'utilisation de plaques multicouches n'est pas seulement nécessaire pour le câblage, c'est aussi un moyen efficace de réduire les interférences.


2. Plus la courbure de fil entre les broches du dispositif de circuit à haute fréquence est petite, mieux c'est. Les fils pour le câblage du circuit haute fréquence sont de préférence entièrement rectilignes et nécessitent un virage. Il peut être tourné par coupure de 45° ou arc électrique. Cette exigence n'est utilisée que pour améliorer la résistance de fixation de la Feuille de cuivre dans les circuits basse fréquence, alors que dans les circuits haute fréquence, cela peut être satisfait. Une exigence peut réduire l'émission externe et le couplage mutuel des signaux haute fréquence.


3. Plus la broche de la broche du dispositif PCB haute fréquence est courte, mieux c'est.


4. Moins il y a de couches de fil alternées entre les broches du dispositif de circuit à haute fréquence, mieux c'est. C'est - à - dire que moins de pores (via) sont utilisés lors de la connexion des éléments, mieux c'est. Il a été mesuré qu'un sur - trou peut apporter une capacité distribuée de 0,5 PF, et la réduction du nombre de sur - trous peut augmenter considérablement la vitesse.


5. Pour le câblage PCB haute fréquence, veuillez noter la diaphonie introduite par le câblage parallèle serré de la ligne de signal. Si la distribution parallèle ne peut être évitée, il est possible de disposer une grande surface de part et d'autre des lignes de signaux parallèles pour réduire fortement les interférences. Le câblage parallèle dans la même couche est presque inévitable, mais les directions de câblage dans les deux couches adjacentes doivent être perpendiculaires les unes aux autres.


6. Mettre en œuvre des mesures de contournement de la ligne de terre pour les lignes de signalisation ou les unités locales particulièrement importantes.


7. Les différentes lignes de signal ne peuvent pas former de boucle, les lignes de terre ne peuvent pas former de boucle de courant.


8. Au moins un condensateur de découplage haute fréquence doit être installé à proximité de chaque bloc de circuit intégré (ci) et la capacité de découplage doit être aussi proche que possible du VCC du dispositif.


9. Lorsque la ligne de terre analogique (agnd), la ligne de terre numérique (dgnd), etc. sont connectées à la ligne de terre commune, une Self haute fréquence doit être utilisée. Dans l'assemblage pratique des selfs haute fréquence, on utilise souvent des billes magnétiques en Ferrite haute fréquence, enfilées centralement, qui peuvent être utilisées comme inductances dans le schéma de principe, pour lesquelles l'encapsulation et le câblage des éléments sont définis individuellement dans la Bibliothèque de composants PCB. Déplacez - le manuellement à un endroit approprié près de la ligne de mise à la terre commune.

Conception de circuit PCB haute vitesse


Design method of electromagnetic compatibility (EMC) in PCB


Le choix du substrat de PCB et le réglage du nombre de couches de PCB, le choix des composants électroniques et les caractéristiques électromagnétiques des composants électroniques, la disposition des composants, la longueur et la largeur des lignes d'interconnexion entre les composants, limitent la compatibilité électromagnétique du PCB. Les puces de circuit intégré (ci) sur PCB sont la principale source d'énergie pour les interférences électromagnétiques (EMI). Les techniques conventionnelles de contrôle des interférences électromagnétiques (EMI) comprennent généralement: la disposition rationnelle des composants, le câblage de contrôle raisonnable, la configuration rationnelle des lignes d'alimentation, la mise à la terre, la capacité de filtrage, le blindage et d'autres mesures de suppression des interférences électromagnétiques sont très efficaces et largement utilisées dans la pratique de l'ingénierie.


1. La ligne de signal numérique haute fréquence doit être courte, généralement inférieure à 2 pouces (5 cm), plus elle est courte, mieux c'est.


2. La ligne de signal principale est de préférence concentrée au centre de la carte PCB.


3. Le circuit de génération d'horloge doit être proche du Centre de la carte PCB et le secteur d'horloge doit être câblé en daisy chain ou en parallèle.


4. Le cordon d'alimentation doit être aussi loin que possible de la ligne de signal numérique haute fréquence ou séparé par la ligne de terre. La distribution de l'alimentation doit être de faible inductance (conception multicanaux). La couche d'alimentation dans le PCB multicouche adjacente à la couche de masse, équivalente à un condensateur, joue un rôle de filtrage. Les lignes d'alimentation et de terre sur la même couche doivent être aussi proches que possible. La Feuille de cuivre autour de la couche d'alimentation doit être rétractée 20 fois la distance entre les deux couches planes pour assurer une meilleure performance CEM du système. Le plan du sol ne doit pas être divisé. Si vous souhaitez diviser une ligne de signal à grande vitesse sur le plan de puissance, vous devez placer plusieurs condensateurs en pont à basse impédance près de la ligne de signal.


5. Les fils utilisés pour les bornes d'entrée et de sortie doivent éviter autant que possible d'être adjacents et parallèles. Il est préférable d'ajouter un fil de masse entre les fils pour éviter le couplage de rétroaction.


6. Lorsque l'épaisseur de la Feuille de cuivre est 50um et la largeur est de 1 - 1,5 mm, le courant à travers 2a, la température du fil sera inférieure à 3 degrés Celsius. Les fils de la carte PCB doivent être aussi larges que possible. Pour les lignes de signal de circuits intégrés, en particulier de circuits numériques, on utilise généralement une largeur de ligne de 4 Mil à 12 mil, la largeur de ligne des lignes d'alimentation et de masse étant meilleure que 40 mil. L'espacement minimal des fils est principalement déterminé par la résistance d'isolation et la tension de claquage entre les fils, et dans le pire des cas, un espacement des fils supérieur à 4 Mil est généralement choisi. Pour réduire la diaphonie entre les fils, la distance entre les fils peut être augmentée si nécessaire, et un fil de terre peut être inséré comme isolation entre les fils.


7. Dans toutes les couches du PCB, les signaux numériques ne peuvent être câblés que dans la partie numérique de la carte et les signaux analogiques ne peuvent être câblés que dans la partie analogique de la carte. La mise à la terre des circuits basse fréquence doit être en un seul point et couplée à la masse, dans la mesure du possible. Lorsque le câblage réel est difficile, il peut être partiellement connecté en série, puis mis à la terre en parallèle. Pour réaliser la Division des alimentations analogiques et numériques, le câblage ne peut pas traverser les espaces entre les alimentations divisées. Les lignes de signal qui doivent traverser l'espace entre les sources d'alimentation séparées doivent être situées sur une couche de câblage près de la masse d'une grande surface.


8. Les problèmes de compatibilité électromagnétique causés par l'alimentation et la mise à la terre dans le PCB sont principalement deux, l'un est le bruit d'alimentation et l'autre est le bruit de mise à la terre. Selon la taille du courant de la carte PCB, maximisez la largeur du cordon d'alimentation et réduisez la résistance de la boucle. Dans le même temps, aligner la direction des lignes d'alimentation et de terre avec la direction de transmission des données contribue à améliorer la résistance au bruit. À l'heure actuelle, le bruit de l'alimentation et du plan de masse ne peut être réglé par défaut que par des ingénieurs expérimentés, sur la base de leur expérience, en mesurant des produits prototypes ou en découplant la capacité des condensateurs.