Teknologi PCB - Ringkasan kemampuan kabel PCB untuk sirkuit frekuensi tinggi

PCB juga dipanggil papan sirkuit cetak (papan sirkuit cetak), yang boleh menyadari sambungan sirkuit dan realizasi fungsi antara komponen elektronik, dan ia juga sebahagian penting daripada rancangan sirkuit bekalan kuasa. Hari ini, saya akan gunakan artikel ini untuk memperkenalkan teknik kabel sirkuit frekuensi tinggi dalam rancangan PCB.

Kabel papan berbilang lapisan:

Sirkuit frekuensi tinggi cenderung mempunyai integrasi tinggi dan ketepatan kawat tinggi. Penggunaan papan berbilang lapisan tidak hanya diperlukan untuk kawat, tetapi juga cara yang efektif untuk mengurangi gangguan. Dalam tahap Bentangan PCB, pemilihan yang masuk akal saiz papan cetak dengan sejumlah lapisan tertentu boleh menggunakan lapisan sementara untuk menetapkan perisai, lebih baik sedar pendaratan terdekat, dan dengan efektif mengurangkan induktan parasit dan pendek panjang transmisi isyarat, Sementara masih mempertahankan besar Semua kaedah ini berguna untuk kepercayaan sirkuit frekuensi tinggi, seperti pengurangan amplitude gangguan salib isyarat. Dengan bahan yang sama, bunyi papan empat lapisan 20 dB lebih rendah daripada papan dua sisi. Namun, ada juga masalah. Semakin tinggi bilangan setengah lapisan PCB, semakin kompleks proses penghasilan, dan semakin tinggi biaya unit. Ini memerlukan bahawa selain memilih bilangan lapisan yang sesuai papan PCB, layout rancangan komponen dan bahagian, dan menerima peraturan kabel yang betul untuk menyelesaikan rancangan.

1. Semakin kurang bengkok utama antara pins peranti elektronik kelajuan tinggi, semakin baik

Kabel utama kabel sirkuit frekuensi tinggi adalah terbaik untuk mengadopsi garis lurus penuh, yang perlu ditukar. Ia boleh ditukar dengan garis patah 45 darjah atau lengkung bulatan. Keperluan ini hanya digunakan untuk meningkatkan kekuatan penyesuaian foil tembaga dalam sirkuit frekuensi rendah, sementara dalam sirkuit frekuensi tinggi, keperluan ini dipenuhi. Satu rekwiżit boleh mengurangi emisi luaran dan pasangan antara satu sama lain isyarat frekuensi tinggi.

2. Semakin kurang lapisan utama alternatif diantara pins peranti sirkuit frekuensi tinggi, semakin baik

Yang dipanggil "semakin kurang alternatif antar-lapisan pemimpin, semakin baik" bermakna semakin kurang vias (Via) digunakan dalam proses sambungan komponen, semakin baik. Sebuah melalui boleh membawa sekitar 0.5pF kapasitasi yang disebarkan, mengurangkan bilangan vial boleh meningkatkan kelajuan secara signifikan dan mengurangkan kemungkinan ralat data.

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

Intensiti radiasi isyarat adalah proporsional dengan panjang jejak garis isyarat. Semakin lama isyarat frekuensi tinggi memimpin, semakin mudah ia untuk pasang dengan komponen yang dekat dengannya. Oleh itu, untuk isyarat seperti jam, oscilator kristal, data DDR, baris LVDS, baris USB, baris HDMI dan baris isyarat frekuensi tinggi lain diperlukan untuk menjadi secepat mungkin.

4. Perhatikan "crosstalk" yang diperkenalkan oleh garis isyarat selari dengan jarak dekat

Kabel sirkuit frekuensi tinggi patut memperhatikan "crosstalk" yang diperkenalkan oleh laluan selari dekat garis isyarat. Crosstalk merujuk kepada fenomena sambungan antara garis isyarat yang tidak tersambung secara langsung. Kerana isyarat frekuensi tinggi dihantar dalam bentuk gelombang elektromagnetik sepanjang garis pemindahan, garis isyarat akan bertindak sebagai antena, dan tenaga medan elektromagnetik akan dihantar disekitar garis pemindahan. Isyarat bunyi tidak diinginkan dijana kerana sambungan antara medan elektromagnetik antara isyarat. Dipanggil percakapan salib (Crosstalk). Parameter lapisan PCB, jarak garis isyarat, ciri-ciri elektrik hujung pemandu dan hujung penerima, dan kaedah penghentian garis isyarat semua mempunyai kesan tertentu pada perbualan salib. Oleh itu, untuk mengurangkan salib isyarat frekuensi tinggi, ia diperlukan untuk melakukan yang berikut sebanyak mungkin apabila kabel:

(1) Apabila ruang kabel membenarkan, masukkan wayar tanah atau pesawat tanah antara dua wayar dengan perbualan salib yang lebih serius, yang boleh bermain peran pengasingan dan mengurangkan perbualan salib;

(2) Apabila terdapat medan elektromagnetik berbeza-masa dalam ruang yang mengelilingi garis isyarat, jika distribusi selari tidak dapat dihindari, kawasan besar "tanah" boleh diatur di sisi bertentangan garis isyarat selari untuk mengurangi gangguan yang besar;

(3) Dalam perkiraan bahawa ruang kawat membenarkan, meningkatkan jarak antara garis isyarat sebelah, mengurangkan panjang selari garis isyarat, dan cuba membuat garis jam tegak pada garis isyarat kunci selain dari selari;

(4) Jika kabel selari dalam lapisan yang sama hampir tidak dapat dihindari, dalam dua lapisan bersebelahan, arah kabel mesti bertentangan satu sama lain;

(5) Dalam litar digital, isyarat jam biasa adalah isyarat dengan perubahan tepi cepat, yang mempunyai salib luaran tinggi. Oleh itu, dalam rancangan, garis jam sepatutnya dikelilingi oleh wayar tanah dan lebih banyak lubang wayar tanah sepatutnya digunakan untuk mengurangi kapasitas yang disebarkan, dengan itu mengurangi percakapan salib;

(6) Untuk jam isyarat frekuensi tinggi, cuba guna isyarat jam berbeza tenaga rendah dan balik mod tanah, dan perhatikan integriti punching tanah;

(7) Jangan tangguh terminal input yang tidak digunakan, tetapi tanah ia atau sambungkan kepada bekalan kuasa (bekalan kuasa juga ditanda dalam loop isyarat frekuensi tinggi), kerana wayar menggantung mungkin sama dengan antena penghantaran, dan mendarat boleh halang penghantaran. Latihan telah membuktikan bahawa menggunakan kaedah ini untuk menghapuskan percakapan salib kadang-kadang boleh memberikan keputusan segera.

5. Isolate the ground wire of high-frequency digital signal and analog signal ground wire

Apabila wayar tanah analog, wayar tanah digital, dll. disambungkan dengan wayar tanah awam, gunakan kaos magnetik yang tercekik frekuensi tinggi untuk menyambung atau secara langsung mengisolasi dan pilih tempat yang sesuai untuk sambungan titik tunggal. Potensi tanah wayar tanah isyarat digital frekuensi tinggi secara umum tidak konsisten. Kadang-kadang ada perbezaan tekanan tertentu antara kedua-dua secara langsung. Selain itu, wayar tanah isyarat digital frekuensi tinggi sering mengandungi komponen harmonik yang sangat kaya isyarat frekuensi tinggi. Apabila wayar tanah isyarat digital dan wayar tanah isyarat analog disambung secara langsung, harmonik isyarat frekuensi tinggi akan mengganggu isyarat analog melalui sambungan wayar tanah. Oleh itu, dalam keadaan normal, wayar tanah isyarat digital frekuensi tinggi dan wayar tanah isyarat analog akan diizoli, dan kaedah sambungan titik tunggal boleh digunakan pada kedudukan yang sesuai, atau kaedah sambungan magnetik penyekik frekuensi tinggi boleh digunakan.

6. Tambah kondensator pemisahan frekuensi tinggi ke pin bekalan kuasa blok sirkuit terintegrasi

Kondensator pemisahan frekuensi tinggi ditambah ke pin bekalan kuasa setiap blok sirkuit terintegrasi dekat. Meningkatkan kondensator pemisahan frekuensi tinggi pin bekalan kuasa boleh secara efektif menekan gangguan harmonik frekuensi tinggi pada pin bekalan kuasa.

7. Lupakan gelung yang terbentuk dengan kabel

Semua jenis jejak isyarat frekuensi tinggi tidak patut membentuk loop sebanyak mungkin. Jika ia tidak dapat dihindari, kawasan loop seharusnya sebanyak mungkin.

8. Perpadanan impedance isyarat yang baik mesti dijamin

Dalam proses penghantaran isyarat, apabila impedance tidak sepadan, isyarat akan dicampur dalam saluran penghantaran, dan refleksi akan menyebabkan isyarat sintesis membentuk overshoot, menyebabkan isyarat bergerak berhampiran ambang logik.

Cara asas untuk menghapuskan refleksi adalah untuk sepadan dengan impedance isyarat penghantaran dengan baik. Oleh kerana perbezaan yang lebih besar antara impedance muatan dan impedance karakteristik garis penghantaran, lebih besar refleksi, jadi impedance karakteristik garis penghantaran isyarat sepatutnya dijadikan sama dengan impedance muatan sebanyak mungkin. Pada masa yang sama, perhatikan garis penghantaran pada PCB tanpa perubahan tiba-tiba atau sudut, dan cuba untuk menjaga halangan setiap titik garis penghantaran terus menerus, jika tidak akan ada refleksi antara pelbagai seksyen garis penghantaran. Ini memerlukan bahawa semasa kabel PCB kelajuan tinggi, peraturan kabel berikut mesti diaktifkan:

(1) Peraturan kabel LVDS. Memerlukan laluan berbeza isyarat LVDS, lebar baris 7mil, jarak baris 6mil, tujuan adalah mengawal halangan isyarat berbeza HDMI ke 100+-15% ohm;

(2) Peraturan kabel USB. Memerlukan laluan perbezaan isyarat USB, lebar baris 10mil, jarak baris 6mil, garis bawah dan jarak garis isyarat 6mil;

(3) Peraturan kabel HDMI. Jalan perbezaan isyarat HDMI diperlukan, lebar baris ialah 10 mil, jarak baris ialah 6 mil, dan jarak antara setiap dua set pasangan isyarat perbezaan HDMI melebihi 20 mil;

(4) Peraturan kabel DDR. Jejak DDR1 memerlukan isyarat untuk tidak melalui lubang sebanyak yang mungkin, garis isyarat mempunyai lebar yang sama, dan garis-garis mempunyai ruang yang sama. Jejak mesti memenuhi prinsip 2W untuk mengurangi perbualan salib antara isyarat. Untuk peranti kelajuan tinggi DDR2 dan di atas, data frekuensi tinggi juga diperlukan. Garis sama dalam panjang untuk memastikan persamaan impedance isyarat.

Kekalkan integriti penghantaran isyarat dan halang "fenomena lompatan tanah" disebabkan oleh pemisahan tanah.