СВЧ технология - Проблемы помех, которые следует учитывать при проектировании ВЧ PCB

при проектировании ВЧ, engineers need to consider four aspects of interference: power supply noise, помехи от линии передачи, coupling, electromagnetic interference (EMI).

шум питания

In the high-frequency плата цепи, шум питания оказывает заметное влияние на высокочастотные сигналы. поэтому, the first requirement of the power supply is low noise. очистка пола так же важна, как и очистка источника энергии. The power supply has a certain impedance, импеданцы распределены по всему питанию. Therefore, шум будет наложен на питание. Then we should minimize the impedance of the power supply, поэтому лучше иметь специальный слой питания и соединительный пласт. проектирование высокочастотных схем, it is much better to design the power supply as a layer than as a автобус in most cases, Таким образом, контур всегда может следовать по пути наименьшего сопротивления. In addition, панель питания должна обеспечивать сигнальный контур для всех генерируемых и принимаемых сигналов PCB. Это минимизирует сигнальный контур и тем самым снижает шум, which is often overlooked by low-frequency circuit designers.

There are several ways to eliminate power noise in PCB design:

1. Обратите внимание на отверстие на доске: отверстие для протравливания слоя питания необходимо для того, чтобы оставить пространство для прохода. Если отверстие слоя питания слишком большое, неизбежно влияет на сигнальный контур, сигнал вынужден обход, площадь контура увеличивается, шум увеличивается. В то же время, если несколько сигнальных линий собираются вблизи отверстия и разделяют одну и ту же кольцевую цепь, общее сопротивление может привести к помехам.

2, the connection line needs enough ground: each signal needs to have its proprietary signal loop, сигнальная и кольцевая неразвёртывающаяся линейчатая, То есть to say, сигнал и петля должны быть параллельными.

3, аналоговое питание и цифровое питание: высокочастотное оборудование, как правило, очень чувствительны к цифровому шуму, поэтому они должны быть отделены друг от друга, подключены к входу электропитания, если сигнал пересекает аналоговые и цифровые компоненты, может быть установлен на сигнал кольцеобразной цепи, чтобы уменьшить площадь контура. диапазон чисел мод, используемых в сигнальном контуре, показан на рисунке 3.

4. избегать частичного совпадения источников питания между различными слоями: в противном случае шум цепи легко может быть связан с паразитной емкостью.

изоляция чувствительных элементов: например, PLL.

6. размещение линий электропитания: для сокращения числа сигнальных цепей линия электропитания устанавливается на краю сигнальной линии, чтобы уменьшить шум.

линия электропередачи

в PCB есть только две линии передачи: полоса и микроволновая линия. самая большая проблема в линии передачи - это отражение, которое вызывает много проблем. например, сигнал нагрузки будет наложен на первичные и эхо - сигналы, что усложнит анализ сигналов. отражение приводит к потере эхо - сигнала, последствия которого столь же серьезны, как и дополнительные шумовые помехи:

(1) The signal reflected to the signal source will increase the noise of the system, усложняет для приемника разграничение шума и сигналов;

(2) любой отраженный сигнал снижает качество сигнала и изменяет форму входного сигнала. В общем, решение заключается в основном в согласовании сопротивлений (например, сопротивлений, которые должны быть очень совместимы с системным сопротивлением), но иногда бывает трудно вычислить сопротивление, и можно использовать некоторые линии для расчета импедансов.

PCB спроектирован таким образом, чтобы устранить помехи на линии передачи:

(a) Avoid impedance discontinuity of transmission lines. конгруэнтная разрыва импеданса - мутация линии передачи, such as a straight corner, сквозное отверстие, сорт., Следует избегать. способ: избежать прямолинейного угла, вращение по возможности с углом 45 градусов или дугой, большой угол также можно; использовать минимальное отверстие, Потому что каждый проход является импедансным разрывом, and the outer signal avoids passing through the inner layer and vice versa.

B) не использовать маркеры. Потому что любая линия - источник шума. Если линия сваи коротка, то она может быть соединена на конце линии передачи; Если линия будет длинной, то основная линия передачи будет служить в качестве источника землетрясения, что вызовет значительное отражение, что усложнит проблему. Советую не использовать его.

связь

(1) Common impedance coupling: it is a common coupling channel, that is, the interference source and the interfered device often share some conductors (such as loop power supply, bus, public grounding, сорт.). На этом канале, снижение Ic создаст сопутствующее напряжение в цепи последовательного тока, влиять на получателей.

(2) взаимодействие с симболическими полями приведет к созданию общих модальных напряжений источников излучения в контурах, образующихся в интерференционных схемах, и на общедоступных опорных поверхностях. Если магнитное поле преобладает, то сопутствующее напряжение, создаваемое последовательным заземленным контуром, составляет Vcm = - (бета - ³ / бета - ³) * площадь (где бета - ³ = изменение магнитной индукции). если известно, что величина его электрического поля является электромагнитным полем, то его индуктивное напряжение: Vcm = (L * H * F * E) / 48, то формула применима к L (m) = 150 MHz, что превышает это ограничение и что расчет максимального индуктивного напряжения можно было бы упростить до Vcm = 2 * H * E.

(3) Differential mode field coupling: refers to the direct radiation is induced and received by the wire pair or the lead on the плата цепи И это цикл. если ты как можно ближе к двум проводам. Эта связь значительно уменьшилась., Таким образом, две провода могут быть обвиты вместе, чтобы уменьшить помехи.

(4) inter-line coupling (crosstalk) can make any line equal to the parallel circuit between unwanted coupling, серьезный отказ сильно повредит работе системы. Its type can be divided into capacitive crosstalk and perceptual crosstalk. Первый из них потому, что паразитная емкость между линиями приводит к шуму из источника шума через ток инжекционной связи к линии приема шума. Последние могут рассматриваться как связь сигналов между первичными каскадами бесполезных паразитных трансформаторов. размер индуктивного переходного процесса зависит от близости двух циклов, размер области контура, and the impedance of the load affected.

(5) связь между линиями электропитания: передача электромагнитных помех другим устройствам после нарушения линий электропитания переменного или постоянного тока.

Существует несколько способов устранения сбоев в проектировании PCB:

размеры двух последовательных помех увеличиваются по мере увеличения импеданса нагрузки, и поэтому линии сигнала, чувствительные к помехам, возникающим в результате последовательных помех, должны быть подсоединены к соответствующим концам.

2, чтобы увеличить расстояние между линиями сигнала, можно эффективно уменьшить емкостное последовательное возмущение. управление заземлением, расстояние между проводами (например, активные сигнальные линии, используемые для разделения, и заземляющие линии, особенно в случае скачка между линиями сигнала и заземлением) и уменьшение индуктивности проводов.

емкостное переходное возмущение также может быть эффективно сокращено путем вставки заземленных линий между соседними сигнальными линиями, которые должны соединяться с пластом каждые четверть длины волны.

В случае разумных помех следует свести к минимуму площадь контура и, если это позволяют обстоятельства, устранить его.

5. избегать контура обмена сигналом.

6, pay attention to signal integrity: the designer should realize the end connection in the welding process to solve the signal integrity. конструкторы, использующие этот метод, могут сосредоточиться на длине ленты медной фольги, чтобы получить хорошую целостность сигнала. For systems with dense connectors in the communication structure, the designer can use a PCB as the terminal.

электромагнитные помехи

с повышением скорости электромагнитные помехи становятся все более серьезными и проявляются во многих отношениях (например, электромагнитные помехи на стыке). высокоскоростное оборудование особенно чувствительно к этому, и оно принимает высокоскоростные сигналы рассеяния, которые игнорируются устройством с низкой скоростью.

в структуре PCB есть несколько способов устранения электромагнитных помех:

уменьшение контура: каждая кольцевая цепь соответствует одной антенне, поэтому нам необходимо свести к минимуму количество контуров, их размеры и антенные эффекты. обеспечивать, чтобы сигнал был всего лишь одной кольцевой дорогой в двух точках, избегать искусственного контура и, насколько это возможно, использовать слои электропитания.

2, фильтр: в линии питания и линии сигнала могут быть использованы фильтры для снижения EMI, есть три способа: развязывающие конденсаторы, EMI фильтр, магнитные элементы.

защита. в связи с тем, что вопрос является объемным, а также в связи с широким обсуждением экранных статей, более подробно не рассматривается.

4, свести к минимуму скорость высокочастотного оборудования.

5, увеличение диэлектрической проницаемости диэлектрикапанель PCB, can prevent high-frequency parts such as transmission line near the board from radiating outward; Increase the thickness of PCB board, толщина свёрнутой линии, можно предотвратить переполнение электромагнитной линии, можно также предотвратить радиацию.