Tecnologia RF - Progettazione ad alta frequenza del circuito PCB di problemi comuni(3)

Con il rapido sviluppo della tecnologia elettronica e l'ampia applicazione della tecnologia di comunicazione wireless in vari campi, l'alta frequenza, l'alta velocità e l'alta densità sono gradualmente diventate una delle tendenze significative di sviluppo dei prodotti elettronici moderni. Circuito PCB ad alta frequenza della forza di trasmissione del segnale PCB al micro-foro e al foro sepolto / cieco, conduttore fine, la tecnologia di progettazione multistrato sottile uniforme a strato medio, ad alta frequenza e ad alta densità del PCB sono diventati un campo di ricerca importante. Sulla base di anni di esperienza nella progettazione hardware, l'autore riassume alcune competenze progettuali e questioni che richiedono l'attenzione dei circuiti ad alta frequenza per il vostro riferimento.

25. Come raggiungere i requisiti EMC il più possibile senza causare troppa pressione sui costi?

L'aumento del costo di EMC sulla scheda PCB è solitamente dovuto all'aumento del numero di strati per migliorare l'effetto schermante e all'aumento di perline ferrite, choke e altri dispositivi di soppressione armonica ad alta frequenza. Inoltre, di solito è necessario combinare strutture di schermatura su altri meccanismi per far sì che l'intero sistema superi i requisiti EMC. Di seguito sono solo alcuni suggerimenti di progettazione per scheda PCB per ridurre gli effetti di radiazione elettromagnetica prodotti dai circuiti.

I dispositivi con una velocità di segnale più lenta vengono selezionati per quanto possibile per ridurre i componenti ad alta frequenza prodotti dal segnale.

Prestare attenzione alla posizione dei dispositivi ad alta frequenza. Non posizionarli troppo vicini ai connettori esterni.

Prestare attenzione alla corrispondenza di impedenza dei segnali ad alta velocità, lo strato di cablaggio e il suo percorso di corrente di ritorno per ridurre la riflessione ad alta frequenza e la radiazione.

Posizionare condensatori di disaccoppiamento sufficienti e appropriati sui pin di alimentazione di ciascun dispositivo per attenuare il rumore sullo strato di potenza e sulla formazione. Prestare particolare attenzione a se la risposta in frequenza e le caratteristiche di temperatura del condensatore soddisfano i requisiti di progettazione.

26. quando una scheda PCB ha più di un blocco di funzioni numero / modulo, la pratica convenzionale è quella di separare il numero / modulo, perché?

Il motivo per la separazione del terreno digitale/modale è che il circuito digitale genera rumore in potenza e terra quando si passa tra alto e basso potenziale. La dimensione del rumore dipende dalla velocità del segnale e dalla dimensione della corrente. Se il piano di terra non è diviso e il rumore generato dal circuito di area digitale è grande mentre il circuito di area analogica è molto vicino, il segnale analogico sarà comunque disturbato dal rumore di terra anche se i segnali digitali e analogici non attraversano. Vale a dire, la modalità indivisa digitale e analogica può essere utilizzata solo quando l'area del circuito analogico è lontana dall'area del circuito digitale che produce grande rumore.

27. Un altro modo è quello di garantire che il layout separato numero / modulo e la linea di segnale numero / modulo non si intersecano l'un l'altro, l'intera scheda PCB non è divisa, il numero / modulo è collegato al piano di terra. Perché?

Il requisito che i segnali analogici non possano attraversare i fili è che il percorso della corrente di ritorno di un segnale digitale più veloce cercherà di tornare alla sorgente del segnale digitale lungo il terreno vicino al fondo del cavo. Se il segnale analogico attraversa i fili, il rumore generato dalla corrente di ritorno apparirà nell'area del circuito analogico.

28. Come considerare il problema di corrispondenza dell'impedenza quando si progetta il diagramma schematico della progettazione PCB ad alta velocità?

La corrispondenza di impedenza è uno degli elementi chiave nella progettazione del circuito PCB ad alta velocità. Il valore di impedenza è correlato alla modalità di routing. Ad esempio, la distanza tra lo strato superficiale (microstrip) o lo strato interno (stripline/doppia stripline), lo strato di riferimento (strato di potenza o strato), la larghezza del cavo e il materiale PCB influenzeranno il valore di impedenza caratteristico del routing. Vale a dire per determinare il valore di impedenza dopo il cablaggio. Il software di simulazione generale sarà dovuto al modello di linea o alle limitazioni dell'algoritmo matematico utilizzato per considerare qualche situazione di cablaggio discontinuo di impedenza, in questo momento nel diagramma schematico possono riservare solo alcuni terminatori, come la resistenza di serie, per mitigare l'effetto di cablaggio discontinuo di impedenza. La vera soluzione fondamentale al problema o al cablaggio per quanto possibile è evitare l'insorgenza discontinua di impedenza.

29. Dove posso fornire una base di modello IBIS più accurata?

L'accuratezza del modello IBIS influisce direttamente sui risultati della simulazione. IBIS può essere considerato come i dati caratteristici elettrici del circuito equivalente del buffer I/O del chip reale, che può essere convertito dal modello SPICE (o misurato, ma ci sono più restrizioni). Tuttavia, i dati SPICE sono relativi alla produzione di chip, quindi lo stesso dispositivo è fornito da diversi produttori di chip. I dati SPICE sono diversi e i dati nel modello IBIS trasformato saranno diversi. Vale a dire, se vengono utilizzati dispositivi del produttore A, solo questi possono fornire dati di modello accurati per i loro dispositivi, perché nessun altro saprà meglio di loro quale processo sono fatti i loro dispositivi. Se l'IBIS fornito dal fornitore non è accurato, l'unica soluzione fondamentale è chiedere costantemente al fornitore di migliorarlo.

30. Nella progettazione di PCB ad alta velocità, quali aspetti dovrebbe il progettista considerare le regole di EMC ed EMI?

Generalmente, la progettazione EMI o EMC deve considerare sia gli aspetti irradiati che condotti. Il primo appartiene alla parte di frequenza superiore (> 30 MHz) il secondo è la parte di frequenza inferiore (< 30 MHZ). Quindi non puoi concentrarti sulle alte frequenze e ignorare le basse frequenze. Un buon design EMI / EMC deve essere considerato all'inizio del layout della posizione del dispositivo, della disposizione della laminazione PCB, dell'importante percorso online, della selezione del dispositivo, ecc., se questi non hanno una disposizione migliore in anticipo, la soluzione sarà meno efficace, aumenterà il costo. Ad esempio, la posizione del generatore di orologio non dovrebbe essere vicino al connettore esterno per quanto possibile, il segnale ad alta velocità dovrebbe andare allo strato interno per quanto possibile e prestare attenzione alla continuità della corrispondenza caratteristica dell'impedenza e dello strato di riferimento per ridurre la riflessione, la pendenza del segnale azionato dal dispositivo deve essere il più piccola possibile per ridurre il componente ad alta frequenza. Quando si seleziona un condensatore di disaccoppiamento/bypass, prestare attenzione a se la risposta in frequenza soddisfa i requisiti per ridurre il rumore dello strato di potenza. Inoltre, prestare attenzione al percorso di riflusso della corrente del segnale ad alta frequenza per ridurre al minimo l'area del loop (cioè l'impedenza del loop) per ridurre la radiazione. La gamma di rumore ad alta frequenza può anche essere controllata dividendo la formazione. Infine, il terreno del telaio tra il PCB e il telaio è selezionato in modo appropriato.

31. Come scegliere gli strumenti EDA?

Nell'attuale software di progettazione PCB, l'analisi termica non è un punto di forza, quindi non è consigliabile usarlo. Come per altre funzioni, 1.3.4 PADS o Cadenza possono essere selezionati, sia le prestazioni che i costi sono buoni. I principianti di progettazione PLD possono utilizzare l'ambiente integrato fornito dai produttori di chip PLD, nella progettazione di più di un milione di porte può scegliere un singolo strumento punto.

32. Si prega di raccomandare un software EDA adatto per l'elaborazione e la trasmissione del segnale ad alta velocità.

Per la progettazione generale dei circuiti, le PADS INNOVEDA sono molto buone e sono compatibili con il software di simulazione, che spesso rappresenta il 70% delle applicazioni. Per la progettazione di circuiti ad alta velocità, circuiti ibridi analogici e digitali, l'utilizzo della soluzione Cadence è il miglior software per prestazioni e prezzo, naturalmente, le prestazioni Mentor sono molto buone, soprattutto la sua gestione del processo di progettazione dovrebbe essere la migliore. (Datang Telecom esperto tecnico Wang Sheng)

33. L'interpretazione dei significati di ogni strato di scheda PCB?

Topoverlay- Il nome di un componente di livello superiore, chiamato anche Top Silkscreen o Top Component Legend, come R1, C5, IC10. Bottomoverlay -- la stessa cosa di multistrato-- se si progetta una scheda a 4 strati e si mette un pad libero o via, definirla come moltiplica allora il suo pad appare automaticamente su tutti e 4 i livelli, se lo si definisce semplicemente come il livello superiore, allora il suo pad apparirà solo sul livello superiore.

34. A cosa dovrebbe essere prestata attenzione nella progettazione, nel routing e nella tipografia di PCB ad alta frequenza superiore a 2G?

Sopra il PCB ad alta frequenza 2G appartiene alla progettazione del circuito rf, non all'interno dell'ambito di progettazione del circuito digitale ad alta velocità. Il layout e l'instradamento del circuito RF dovrebbero essere considerati insieme allo schema perché il layout e l'instradamento causeranno effetti di distribuzione. Inoltre, la progettazione del circuito rf alcuni dispositivi passivi sono realizzati parametrizzando la definizione di foglio di rame di forma speciale, quindi lo strumento EDA è richiesto per fornire dispositivi parametrici che possono modificare fogli di rame di forma speciale. Mentor BoardStation dispone di moduli di progettazione RF dedicati per soddisfare questi requisiti. Inoltre, la progettazione RF generale richiede strumenti specializzati di analisi dei circuiti RF, il più famoso dei quali è Eesoft di Agilent, che ha una buona interfaccia con gli strumenti di Mentor.

35. Per tutti i PCB di segnale digitale, la scheda ha una sorgente di clock 80MHz. Oltre alla rete metallica (messa a terra), che tipo di protezione del circuito dovrebbe essere utilizzato per garantire una capacità di guida sufficiente?

Assicurarsi che la capacità di azionamento dell'orologio, non dovrebbe essere raggiunta attraverso la protezione, generalmente utilizzando un chip driver dell'orologio. La preoccupazione comune circa la capacità di azionamento dell'orologio è a causa di carichi multipli dell'orologio. Adottare il chip del driver dell'orologio, trasformare un segnale dell'orologio in diversi, adottare la connessione punto-punto. Selezionare il chip driver, oltre a garantire che la corrispondenza di base con il carico, il segnale insieme ai requisiti (generalmente orologio insieme al segnale effettivo), nel calcolo della temporizzazione del sistema, per calcolare l'orologio nel ritardo chip driver.