마이크로웨이브 기술 - 고주파 PCB 설계의 간섭

고주파 PCB의 설계에서 엔지니어는 전력 소음, 전송선 간섭, 결합, 전자기 간섭(EMI) 간섭을 네 가지 측면에서 고려해야 한다.

1. 전원 잡음

고주파 회로에서 전원에서 나오는 소음은 고주파 신호에 현저한 영향을 미친다.따라서 첫 번째 요구 사항은 저소음 전원 공급 장치입니다.이곳에서는 깨끗한 땅과 깨끗한 전기가 똑같이 중요하다.왜?전력 특성은 그림 1과 같습니다.분명히 전원 공급 장치는 일정한 임피던스를 가지고 있으며 임피던스가 전체 전원 공급 장치에 분포되어 있기 때문에 소음도 전원 공급 장치에 겹칠 수 있습니다.그런 다음 전원 공급 장치의 임피던스를 최소화해야 하므로 전용 전원 계층과 접촉 계층이 있는 것이 좋습니다.고주파 회로 설계에서 전원 공급 장치는 레이어 형태로 설계되며 대부분의 경우 버스 형태보다 훨씬 좋으므로 회로는 항상 임피던스가 가장 적은 경로를 따를 수 있습니다.또한 전원 기판은 PCB에서 생성되고 수신되는 모든 신호에 대한 신호 루프를 제공하므로 신호 루프를 최소화하고 소음을 줄일 수 있으며 저주파 회로 설계자는 이를 간과하는 경우가 많습니다.

PCB 설계에서 전원 소음을 제거하는 몇 가지 방법이 있습니다.

1.1. 게시판 구멍 뚫기: 구멍을 뚫으려면 구멍을 뚫을 공간을 확보하기 위해 전원 레이어의 구멍을 식각해야 합니다.만약 전력층의 개구가 너무 크면 신호회로가 영향을 받게 되고 신호는 핍박에 의해 옆길로 가게 되며 회로의 면적이 증가되고 소음이 증가된다.또한 일부 신호선이 개구 근처에 집중되어 이 루프를 공유하면 공용 임피던스로 인해 인터럽트가 발생합니다.

1.2 연결선은 충분한 지선이 필요하다. 모든 신호는 자신만의 독특한 신호 회로를 필요로 하고 신호와 회로의 회로 면적은 가능한 한 작아야 한다. 즉, 신호와 회로는 평행해야 한다.

1.3 아날로그 전원 공급 장치와 디지털 전원 공급 장치는 분리해야 한다: 고주파 장치는 일반적으로 디지털 소음에 민감하므로 전원 공급 장치의 입구에서 연결을 해제해야 한다.신호가 아날로그 및 디지털 섹션을 통과해야 하는 경우 신호가 교차하는 지점에 루프를 배치하여 루프의 면적을 줄일 수 있습니다.신호 순환에 사용되는 숫자 사이의 경간

1.4 별도의 전원 계층이 겹치지 않도록 합니다. 그렇지 않으면 회로 소음이 기생 용량을 통해 쉽게 결합됩니다.

1.5. PLL과 같은 민감한 부품을 격리한다.

1.6. 전원 코드 배치: 신호 회로를 줄이기 위해 전원 코드를 신호선 한쪽에 놓아 소음을 줄인다.

고주파 PCB 설계

2. 송전선로

PCB에는 밴드와 마이크로웨이브 등 두 가지 전송선만 있습니다.송전선로의 가장 큰 문제는 반사이다.반성은 많은 문제를 초래할 수 있다.예를 들어, 로드 신호는 원시 신호와 회파 신호의 중첩으로 신호 분석의 난이도를 증가시킵니다.반사는 추가 노이즈 간섭만큼 심각한 반향 손실을 초래할 수 있습니다.

2.1 신호를 원본으로 반사하면 시스템 소음이 증가하여 수신기가 소음과 신호를 구분하기 어렵다.

2.2 기본적으로 모든 반사 신호는 신호의 질을 떨어뜨리고 입력 신호의 모양을 바꾼다.일반적으로 주요 솔루션은 임피던스 정합 (예: 상호 연결 임피던스는 시스템 임피던스와 잘 일치해야 함) 이지만 임피던스 계산이 더 어려운 경우가 있으므로 일부 전송선 임피던스 계산 소프트웨어를 참조할 수 있습니다.

PCB 설계에서 전송선 간섭을 제거하는 방법은 다음과 같습니다.

2.2.1 송전선로의 임피던스 불연속성을 피한다.직각 및 통과 구멍과 같은 불연속 임피던스 점은 가능한 한 피해야 합니다.방법은 다음과 같다. 직선의 직각을 피하고 가능한 한 45도 또는 호선으로 걷는다. 큰 모퉁이에서도.그림 5와 같이 각 구멍이 임피던스 불연속이므로 가능한 한 적은 구멍을 사용합니다.외부 신호는 내부를 통과하는 것을 피하고, 반대의 경우도 마찬가지다.

2.2.2 말뚝선을 사용하지 마십시오.어떤 게시물도 소음의 원천이기 때문이다.말뚝선이 짧으면 전송선의 끝에 연결할 수 있습니다.말뚝선의 길이가 길면 주 송전선을 소스로 하여 반사가 크고 문제가 복잡해집니다.사용을 권장하지 않습니다.

3. PCB 결합

3.1 공통 임피던스 결합: 일반적으로 회로 전원, 버스, 공용 접지 등과 같은 특정 컨덕터를 공유하는 간섭 소스 및 간섭 대상 장치와 같은 공통 결합 채널.

이 채널에서 Ic 직렬 하강은 전류 회로에서 공통 모드 전압을 생성하여 수신기에 영향을 미칩니다.

3.2 필드 공통 모드 결합은 방사선이 방해되는 회로로 형성된 회로와 공통 참조 표면에서 공통 모드 전압을 생성합니다.자기장이 주도적인 역할을 하는 경우 직렬 접지 회로에서 발생하는 공통 모드 전압은 Vcm = - (B/t) * 면적 (B = 공식에서 자기 감지 강도의 변화) 입니다.전자장이 알려진 경우 감지 전압은 Vcm=(L*h*F*E)/48입니다.이 공식은 L(m) = 150MHz 미만인 경우에 적용되며, 이 제한을 초과하면 최대 감응 전압 계산을 Vcm=2 *h*E로 단순화할 수 있다.

3.3 차형장 결합: 안내선 쌍 또는 지시선과 그 회로가 회로 기판에서 받는 직접적인 복사.가급적 두 전선에 가까워지면.이런 결합은 크게 줄어들었기 때문에 너는 두 전선을 한데 비틀어 방해를 줄일 수 있다.

3.4 회선 간의 결합(직렬 교란)은 병렬 회로와 같은 모든 회선 간에 기대하지 않는 결합을 초래하여 시스템의 성능을 심각하게 손상시킬 수 있다.그것들은 용량 교란과 감각 교란으로 나눌 수 있다.전자는 선로 사이의 기생 용량으로 인해 소음원의 소음이 주입 전류를 통해 소음 수신 선로에 결합된다.후자는 불필요한 기생 변압기의 초급 간의 신호 결합으로 상상할 수 있다.센싱 인터럽트의 크기는 두 루프의 접근 정도, 도로 면적 및 영향을 받는 부하의 임피던스에 따라 달라집니다.

3.5 전력선 결합: AC 또는 직류 전력선이 전자기 간섭을 받은 후 전력선이 이러한 간섭을 다른 장치로 전송하는 것을 말한다.

PCB 설계의 간섭을 제거하는 몇 가지 방법이 있습니다.

3.5.1, 두 가지 교란의 크기는 모두 부하 저항이 증가함에 따라 증가하기 때문에 교란으로 인한 교란에 민감한 신호선은 적당히 연결해야 한다.

3.5.2. 가능한 한 신호선 사이의 거리를 늘리면 허용량 교란을 효과적으로 줄일 수 있다.접지층 관리, 케이블 연결 간의 분리 (예: 유원 신호선과 접지선, 특히 상태 점프가 있는 신호선과 지선 사이) 및 지시선 감지의 감소.

3.5.3 인접한 신호선 사이에 접지선을 삽입해도 허용량 교란을 효과적으로 줄일 수 있는데 이는 접지선의 4분의 1 파장이 지층에 연결되어야 한다.

3.5.4 감지 교란의 경우 허용되는 경우 루프 면적을 최소화하고 제거해야 합니다.

3.5.5 신호 공유 회로를 피한다.

3.5.6. 신호의 완전성에 대한 관심: 설계자는 용접 과정에서 단접을 해서 신호의 완전성 문제를 해결해야 한다.이 방법의 설계자는 좋은 신호 무결성 성능을 얻기 위해 구리 포일의 마이크로 밴드 길이에 초점을 맞추어 차단 할 수 있습니다.설계자는 통신 아키텍처에 밀집된 커넥터가 있는 시스템의 경우 PCB를 단자로 사용할 수 있습니다.

4.전자기 간섭

속도가 높아짐에 따라 EMI는 점점 더 심각해지고 여러 가지 측면 (예: 상호 연결된 전자기 간섭) 에서 나타납니다.고속 장치는 특히 민감하기 때문에 고속 가짜 신호를 수신하고 저속 장치는 이러한 가짜 신호를 무시합니다.

PCB 설계에서 EMI를 제거하는 몇 가지 방법이 있습니다.

4.1 루프 감소: 각 루프는 하나의 안테나에 해당하므로 루프의 수량, 루프의 면적과 루프의 안테나 효과를 최소화해야 한다.신호가 두 점 모두에 루프가 하나만 있는지 확인하고 인위적인 루프를 피하며 가능한 한 전력 계층을 사용하십시오.

4.2. 필터: 필터는 전원 코드와 신호선의 EMI를 낮추는 데 사용할 수 있다.세 가지 방법이 있습니다: 디커플링 커패시터, EMI 필터, 자기 컴포넌트.

4.3 차단.글이 너무 긴 데다 토론이 막힌 글이 많아 더 이상 자세히 소개하지 않는다.

4.4 고주파 장치의 속도를 최소화합니다.

4.5. PCB 보드의 개전 상수를 증가시켜 보드 근처의 전송선과 같은 고주파 부품이 외부로 방사되는 것을 방지한다.PCB 보드의 두께를 늘리고 마이크로밴드 선의 두께를 최소화하면 전자기 선과 방사선의 오버플로우를 방지할 수 있습니다.

5. 요약:

고주파 PCB 설계에서는 다음 지침을 따라야 합니다.

5.1. 전력 공급과 토지의 통일과 안정.

5.2. 세심하게 경로설정하고 적절한 끝을 연결하면 반사를 제거할 수 있습니다.

5.3. 세밀한 경로설정과 적당한 끝을 연결하면 공차와 감각 기관의 교란을 줄일 수 있다.

5.4 노이즈 억제 요구 사항 EMC 요구 사항 충족