Teknologi Microwave - Pertimbangan rancangan bentangan PCB frekuensi tinggi dan densiti tinggi

Peranti semasa sedang berkembang dalam arah kelajuan tinggi, konsumsi kuasa rendah, saiz kecil dan anti-gangguan tinggi. Rancangan PCB adalah tahap penting rancangan produk elektronik. Ia boleh menyadari sambungan dan fungsi antara komponen elektronik, dan ia juga merupakan bahagian penting desain sirkuit bekalan kuasa. Sirkuit frekuensi tinggi mempunyai integrasi yang lebih tinggi dan ketepatan bentangan yang lebih tinggi, jadi bagaimana untuk membuat bentangan lebih masuk akal dan saintifik untuk papan induk kelajuan tinggi dan ketepatan tinggi adalah sangat penting.

Pertimbangan rancangan PCB kelajuan tinggi

Apabila merancang diagram skematik elektrik, papan modul fungsional berbilang patut digunakan mengikut keperluan struktur dan pembahagian fungsional, dan saiz fizik dan kaedah pemasangan setiap papan fungsional PCB patut ditentukan. Kesempatan penyahpepijatan dan penyelamatan, perisai, penyebaran panas dan prestasi EMI juga perlu dipertimbangkan.

Apabila merancang bentangan, anda perlu menentukan rancangan bentangan, seperti sirkuit kunci, garis isyarat, perincian kaedah kabel, dan prinsip kabel yang perlu diikuti. Melalui pemeriksaan, analisis dan pengubahsuaian beberapa langkah dalam proses reka PCB. Dan selepas keseluruhan proses bentangan selesai, tiada masalah untuk memeriksa peraturan keseluruhan sebelum rancangan lanjut.

Tentang rancangan bentangan PCB berbilang lapisan:

Sirkuit frekuensi tinggi biasanya terintegrasi tinggi dan mempunyai rancangan kawat densiti tinggi. Oleh itu, penggunaan papan berbilang lapisan adalah kebanyakan cara yang diperlukan dan berkesan untuk mengurangi gangguan. Dalam tahap bentangan PCB, perlu merancang saiz dan bilangan lapisan papan, supaya lapisan tengah boleh digunakan sepenuhnya untuk merancang, yang tidak hanya boleh melakukan rawatan mendarat, mengurangkan induksi parasit secara efektif, pendek panjang pemindahan isyarat, tetapi juga mengurangkan banyak isyarat dan faktor lain. Interferensi salib dan keuntungan lain, kaedah di atas menyebabkan rancangan kepercayaan sirkuit frekuensi tinggi. Walaupun bahan lembaran yang sama digunakan, bunyi papan empat lapisan 20 dB lebih rendah daripada papan dua sisi. Namun, ada juga masalah, iaitu, semakin banyak lapisan PCB, semakin kompleks proses penghasilan, dan semakin tinggi kos. Ini memerlukan bahawa dalam bentangan PCB, selain memilih bilangan lapisan PCB yang sesuai, bentangan komponen yang sesuai juga perlu dilakukan. Rencanakan dan gunakan peraturan kabel yang sesuai untuk menyelesaikan rancangan. Lapan titik berikut telah diselesaikan disebabkan bentangan PCB berbilang lapisan:

Ralat bentangan PCB berbilang-lapisan

1. Semakin sedikit garis salib pins antara lapisan sirkuit frekuensi tinggi, semakin baik.

Ini bermakna semakin kurang Via digunakan dalam sambungan, semakin baik. Alasan ialah Via boleh membawa kapasitas yang disebarkan sekitar 0.5pF, dan mengurangkan bilangan Via boleh meningkatkan kelajuan balas dan mengurangkan kemungkinan ralat data.

2. Semakin pendek petunjuk antara pins sirkuit frekuensi tinggi, semakin baik.

Intensiti radiasi isyarat adalah proporsional dengan panjang kawat garis isyarat. Semakin panjang kabel isyarat frekuensi tinggi, semakin mudah untuk pasang dengan peranti. Oleh itu, bagi garis isyarat frekuensi tinggi seperti jam isyarat, oscilator kristal, data DDR, LVDS, USB, dan HDMI, semakin pendek panjang kawat, semakin baik, dan jika ada ruang, ia perlu dikemas.

3. Dalam peralatan elektronik frekuensi tinggi, semakin kecil pengendalian kawat antara pin, semakin baik.

Lebih baik menggunakan garis lurus untuk pemimpin wayar frekuensi tinggi. Jika anda perlu membengkuk, anda boleh menggunakan ruting 45 darjah atau ruting lengkung. Keperluan ini hanya digunakan untuk meningkatkan kekuatan ikatan foil tembaga dalam sirkuit frekuensi rendah, dan dalam sirkuit frekuensi tinggi, memenuhi keperluan ini boleh mengurangkan penyelesaian dan gangguan sambungan antara isyarat frekuensi tinggi.

4. Perhatikan "crosstalk" yang diperkenalkan oleh garis isyarat dalam kawat selari dan jarak dekat.

Untuk kabel sirkuit frekuensi tinggi, perhatian patut diberikan kepada "saling bercakap" yang diperkenalkan oleh garis isyarat selari pada jarak dekat. Crosstalk merujuk kepada fenomena sambungan antara garis isyarat yang tidak tersambung secara langsung. Kerana isyarat frekuensi tinggi dihantar sepanjang garis pemindahan dalam bentuk gelombang elektromagnetik, garis isyarat akan bertindak sebagai antena, dan tenaga medan elektromagnetik akan dihantar disekitar garis pemindahan. Sebab sambungan medan elektromagnetik, isyarat bunyi yang tidak diinginkan antara isyarat dipanggil crosstalk. Parameter lapisan PCB, jarak garis isyarat, ciri-ciri elektrik terminal pemindahan dan menerima, dan kaedah sambungan garis isyarat semua mempunyai kesan tertentu pada perbualan salib. Oleh itu,

(1) Jika ada persimpangan serius antara dua wayar, jika ruang kawat membenarkan, and a boleh masukkan wayar tanah atau pesawat tanah antara dua wayar, yang boleh bermain peran dalam pengasingan dan mengurangkan persimpangan.

(2) Apabila ruang di sekitar garis isyarat sendiri mempunyai medan elektromagnetik pembolehubah, jika distribusi selari tidak dapat dihindari, kawasan besar "tanah" boleh ditetapkan di sisi lain garis isyarat selari, yang boleh mengurangkan gangguan yang besar.

(3) Dalam premis ruang kawat yang cukup, ruang antara garis isyarat bersebelahan boleh ditambah dan panjang selari garis isyarat boleh dikurangkan. Garis jam sepatutnya tegak pada garis isyarat kunci selain dari selari.

(4) Jika garis selari dalam lapisan yang sama hampir tidak dapat dihindari, ia mesti bertentangan satu sama lain dalam lapisan bersebelahan.

(5) Dalam sirkuit digital, isyarat jam biasa adalah isyarat perubahan tepi cepat, dan perbualan salib luaran sangat besar. Oleh itu, dalam rancangan, disarankan bahawa garis jam dibawah dan membuat lebih banyak ruang untuk garis tanah untuk mengurangkan kapasitas yang disebarkan, dengan itu mengurangkan persimpangan.

(6) Jam isyarat frekuensi tinggi sepatutnya menggunakan isyarat berbeza jam tenaga rendah sebanyak yang mungkin, dan memperhatikan integriti perforasi.

(7) Jangan menggantung kaki kosong, tetapi tanah atau sambung dengan bekalan kuasa, kerana wayar menggantung mungkin sama dengan antena penghantaran, dan pendaratan boleh halang penghantaran dan sebagainya.

5. Kawalan tanah isyarat digital frekuensi tinggi dan wayar tanah isyarat analog patut diizoli.

Apabila menyambungkan wayar tanah analog, wayar tanah digital, dll. ke wayar tanah umum, guna kawalan magnetik tersedak frekuensi tinggi untuk menyambung atau secara langsung mengisolasi dan pilih sambungan tunggal-titik yang sesuai. Isyarat digital frekuensi tinggi potensi tanah wayar tanah tidak konsisten, dan terdapat perbezaan tegangan langsung antara kedua-dua, dan wayar tanah isyarat digital frekuensi tinggi sering mengandungi banyak. Apabila disambung secara langsung ke isyarat digital, isyarat frekuensi tinggi mendarat isyarat komponen harmonik dan isyarat analog didarat. Harmonik isyarat frekuensi tinggi akan disambung dengan gangguan isyarat analog melalui tanah. Oleh itu, dalam keadaan normal, wayar tanah isyarat digital frekuensi tinggi dan wayar tanah isyarat analog sepatutnya diasingkan untuk menghindari persimpangan antara tanah digital dan tanah analog.

6. meningkatkan kondensator pemisahan frekuensi tinggi bagi pin bekalan kuasa modul IC.

Tambah kondensator pemisahan frekuensi tinggi berhampiran pins bekalan kuasa setiap modul IC. Meningkatkan kondensator penyahpautan frekuensi tinggi pin bekalan kuasa modul IC boleh secara efektif menekan gangguan harmonik frekuensi tinggi pada pin bekalan kuasa.

7. Menghindari gelung apabila kabel.

Apabila kabel, pelbagai isyarat frekuensi tinggi tidak patut membentuk loop. Jika ia tidak dapat dihindari, kawasan loop seharusnya sebanyak mungkin.

8. isyarat kunci mesti memastikan keperluan sepadan impedance.

Dalam proses penghantaran, apabila impedance tidak sepadan, isyarat akan dicampur dalam saluran penghantaran, yang akan menyebabkan isyarat sintesis melebihi, menyebabkan isyarat bergerak berhampiran ambang logik. Kaedah asas untuk menghapuskan refleksi adalah untuk sepadan dengan impedance isyarat yang dihantar dengan baik. Kerana perbezaan antara impedance muatan dan impedance karakteristik garis transmisi adalah besar, dan refleksi adalah besar, impedance karakteristik garis transmisi isyarat sepatutnya sama dengan muatan dan impedance yang mungkin. Pada masa yang sama, perlu dikatakan bahawa garis penghantaran pada PCB tidak boleh tiba-tiba berubah atau sudut, dan menjaga pengendalian antara titik garis penghantaran sebagai terus-menerus yang mungkin, jika tidak akan ada refleksi antara setiap seksyen garis penghantaran. Ini perlu mengikut peraturan kawat berikut bila melaksanakan kawat PCB kelajuan tinggi:

(1) Peraturan kabel LVDS. Isyarat LVDS perlu dijalankan secara berbeza, dengan lebar garis 7 mils dan jarak garis 6 mils.

(2) Peraturan kabel USB. Kawalan berbeza memerlukan isyarat USB, lebar garis ialah 10 mil, jarak garis ialah 6 mil, dan jarak garis tanah dan garis isyarat ialah 6 mil;

(3) Peraturan kabel HDMI. Kawalan perbezaan isyarat HDMI diperlukan, lebar garis ialah 10 mil, jarak garis ialah 6 mil, dan jarak antara dua set isyarat perbezaan HDM1 melebihi 20 mil.

(4) Peraturan kabel DDR. Kawalan DDR memerlukan isyarat untuk tidak ditembak sebanyak mungkin. Garis isyarat mempunyai lebar yang sama, dan garis sama terpisah. Kawalan mesti mematuhi prinsip 3W untuk mengurangi perbualan salib antara isyarat.

Kurangkan perbualan salib diantara isyarat

Selain kaedah desain di atas, isyarat frekuensi tinggi cenderung kepada radiasi elektromagnetik besar apabila mereka dijalankan. Enjin patut cuba untuk menghindari cabang isyarat kelajuan tinggi atau kawat tongkat pokok bila mengawal PCB. Jika garis isyarat frekuensi tinggi disambungkan antara bekalan kuasa dan tanah, radiasi yang dijana oleh gelombang elektromagnetik yang diserap oleh bekalan kuasa dan lapisan bawah akan dikurangi. Dalam pendek, sirkuit frekuensi tinggi biasanya mempunyai darjah yang tinggi integrasi dan densiti kawat tinggi. Penggunaan papan berbilang lapisan adalah cara yang diperlukan dan berkesan untuk mengurangi gangguan. Dalam tahap Bentangan PCB, saiz lapisan tertentu papan sirkuit cetak patut dipilih secara rasional, dan lapisan tengah boleh digunakan sepenuhnya untuk menetapkan perisai, dan lebih baik mencapai dekat dengan pesawat tanah.