PCB技術 - 高周波回路設計と配線技術の10のルール

【第1の手段】多層基板配線の高周波回路は高集積度と高配線密度を有することが多い。多層板の使用は配線に必要なだけでなく、干渉を低減する有効な手段でもある。

PCBレイアウト段階では、一定層数のプリント基板サイズを合理的に選択し、中間層を十分に利用して遮蔽を設置することができ、よりよく近接接地を実現し、寄生インダクタンスを効果的に低減し、信号伝送長を短縮し、これらのすべての方法は、信号の交差干渉を低減するなど、高周波回路の信頼性に有利である。

いくつかのデータは、同じ材料を使用する場合、4層板のノイズが2枚のパネルより20 dB低いことを示している。

しかし、一つの問題もある。PCB半層の数が高いほど、製造プロセスが複雑になり、単位コストも高くなります。これには、適切な階数のほかに、適切な階数を持つPCBを選択する必要があります。適切な構成部品レイアウト計画を作成し、適切な配線規則を使用して設計を完了します。

【第2の手段】高速電子機器のピン間のリード線はできるだけ少なく曲げるべきである。高周波回路配線のリード線は完全な直線を使用することが好ましく、この直線は回転する必要があります。45度の破線または円弧を介して回転することができます。銅箔の固定強度を高めるためにのみ使用されますが、高周波回路では、この要件を満たすことで高周波信号の外部送信と相互結合を減らすことができます。

【第3の手段】高周波回路装置のピン間のリード線は短いほど良い。信号の放射強度は信号線の長さに比例する。高周波信号のリード線が長いほど、結合しやすくなる。信号クロック、水晶発振器、DDRデータ、LVDS線、USB線、HDMI線などの高周波信号線に対しては、できるだけトレース線を短く保つことが要求される。

【第4の措置】高周波回路装置のピン間のリード層の交互が少ないほどよい。「リード層の交互が少ないほどよい」とは、素子の接続中に使用されるビア（ビア）が少ないほどよいことを意味する。データ側では、1つのビアが約0.5 pFの分散容量をもたらすことができる。オーバーホールの数を減らすことで、速度を大幅に向上させ、データエラーの可能性を減らすことができます。

【第5の手】信号線が緊密並列配線に導入される「クロストーク」に注意する。高周波回路配線は、信号線が密並列配線に導入される「クロストーク」に注意すべきである。クロストークとは、直接接続されていない信号線のことです。結合現象

高周波信号は伝送路に沿って電磁波の形で伝送されるため、信号線はアンテナとして機能し、電磁界のエネルギーは伝送路の周囲で放出される。信号間の電磁場の相互結合により、望ましくないノイズ信号が生成される。漫才と呼ぶ。

PCB層のパラメータ、信号線のピッチ、駆動端と受信端の電気特性、信号線の終端方法はクロストークに一定の影響を与える。

したがって、高周波信号のクロストークを低減するためには、配線空間が許可されている場合に、クロストークがより深刻な2本のワイヤ間に接地線または接地面を挿入することができるようにする必要があります。クロストークを分離し、低減する役割を果たす。

信号線の周囲の空間に時変電磁場が存在する場合、平行分布を避けることができない場合は、平行信号線の向こうに大面積の「地」を配置して、干渉を大幅に減らすことができます。

配線空間が許可されている場合は、隣接する信号線間の間隔を増やし、信号線の平行長を減らし、クロック線を平行ではなくキー信号線に垂直にするようにします。同じ層の平行トレースがほとんど避けられない場合は、2つの隣接層のトレースの方向は互いに垂直でなければなりません。

デジタル回路では、通常のクロック信号は、高い外部クロストークを有する高速エッジ変化を有する信号である。したがって、設計では、クロック線を囲むために地線を使用し、分布容量を減少させ、クロストークを減少させるために地線孔をより多く打設することを推奨しています。高周波信号クロックについては、できるだけ低圧差動クロック信号と接地方式を使用し、接地孔の完全性に注意してください。

未使用の入力端子はサスペンションされるべきではありません。サスペンションされた回線は送信アンテナに相当する可能性があり、接地は送信を抑制するので、電源に接地または接続されるべきです。実践により、この方法でクロストークを解消することは、すぐに効果があることが証明された。

【第6の手段】集積回路ブロックの電源ピンに高周波デカップリングコンデンサを追加する。各集積回路ブロックの電源ピンに高周波デカップリングキャパシタを追加する。電源ピンの高周波デカップリングキャパシタを追加することで、高周波高調波による電源ピンへの干渉を効果的に抑制することができる。

【第7の手】高周波デジタル信号の地線とアナログ信号の地線は分離すべきである。アナログ接地線、デジタル接地線などを共通接地線に接続する場合は、高周波チョーク磁気ビーズを使用して接続または直接隔離し、適切な場所を選択して単一点相互接続します。

高周波デジタル信号の接地線の接地電位は通常一致せず、両者の間には直接一定の電圧差が存在することが多い。また、高周波デジタル信号の接地線は、高周波信号の非常に豊富な高調波成分を含むことが多い。デジタル信号地線とアナログ信号地線が直接接続されると、高周波信号の高調波が地線結合を通じてアナログ信号に干渉する。

そのため、通常の場合、高周波デジタル信号の接地線とアナログ信号の接地線は分離され、適切な位置で単点相互接続する方法や高周波チョーク磁気ビーズ相互接続する方法を採用することができる。

［8番目のヒント］痕跡形成リングを避ける。様々な高周波信号トレースにループを形成しないようにしてください。これが避けられない場合は、ループ面積をできるだけ小さくします。

【第9の手段】良好な信号インピーダンス整合を保証しなければならない。信号伝送中、インピーダンスが一致しない場合、信号は伝送路で反射されます。反射により、合成信号がオーバーシュートし、論理閾値付近で信号が変動することがあります。

反射を除去する基本的な方法は、送信信号のインピーダンス整合を良好にすることです。負荷インピーダンスと伝送路の特性インピーダンスとの差が大きいほど反射が大きくなるので、信号伝送路の特性インピーダンスをできるだけ負荷インピーダンスに等しくすべきである。

同時に、PCB上の伝送路に突然の変化や角があってはならないことに注意し、伝送路の各点のインピーダンスが連続しているようにしてください。そうしないと、伝送路の各段の間に反射があります。

このため、高速PCB配線の際には、USB配線規則を遵守する必要があります。

USB信号差分布線、線路幅10 mil、線路間隔6 mil、接地線と信号線間隔6 milが必要です。

HDMI配線規則。

HDMI信号差動経路が必要であり、回線幅は10 mil、回線間隔は6 milであり、2組のHDMI差動信号対間の間隔は20 milを超える。

LVDS配線規則。

LVDS信号差分布線、線幅7 mil、線間隔6 milを要求し、目的はHDMIの差分信号対インピーダンスを100+-15%Ohm DDR配線規則に制御することである。

DDR 1配線には、できるだけ穴を通らない信号が必要です。信号線の幅と線の間の距離は等しい。信号間のクロストークを低減するためには、配線は2 W原理に適合しなければならない。DDR 2以上の高速デバイスには、高周波データも必要である。これらの線の長さは等しく、信号のインピーダンス整合を確保します。

【第10の手】信号伝送の完全性を維持する。信号伝送の完全性を維持し、地線分裂による「接地リバウンド現象」を防止する。