Технология PCB - Исследования и совместное использование высокочастотных технологий PCB

In the deSign of PCB доскаs, с увеличением частоты rapidly, будет много помех низкочастотный PCB. Moreover, as the frequency increases, the contradiction between the miniaturization and low cost of PCB доскаЭти проблемы становятся все более очевидными. эти помехи становятся все более сложными. In the actual research, Мы пришли к выводу, что существует четыре основных вида помех, including power supply noise, помехи от линии передачи, coupling, and electromagnetic interference (EMI). Through analyzing various interference problems of высокочастотный PCB, комбинированная практика, предложить эффективное решение.

шум питания

In the high-frequency circuit, особенно заметно влияние шума источника на высокочастотные сигналы. поэтому, the first requirement is that власть supply is low-noise. питание имеет определённое сопротивление, and the impedance is distributed on the entire power supply, Поэтому шум будет наложен на питание. In high-frequency circuit design, иерархическое проектирование источника питания, and in most cases it is much better than the design in the form of a автобус, Таким образом, контур может всегда идти по минимальному пути сопротивлений. In addition, the power доска has to provide a signal loop for all generated and received signals on the PCB, свёрнуть сигнальный контур, thereby reducing noise, Это низкочастотные схемы, которые конструкторы часто игнорируют.

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

1. обратить внимание на проход машины доска: the through holes make the power layer need to сортh openings to leave space for the through holes to pass through. Если уровень питания слишком большой, it will inevitably affect the signal loop, вынужденный обход сигнала, the loop area increases, шум будет расти. At the same time, если некоторые линии сигнала сконцентрируются вблизи открытия, и разделят контур, общее сопротивление может привести к помехам.

2. соединительная линия требует достаточно заземления: каждый сигнал должен иметь свой специальный сигнальный контур, and the loop area of the signal and loop should be as small as possible, То есть, сигнал и контур должны быть параллельными.

три. электропитание аналоговых и цифровых источников должно быть разделено: высокочастотные устройства, как правило, очень чувствительны к цифровому шуму и поэтому должны быть отделены и соединены между собой на входе в систему электропитания. Если сигнал необходимо пересекать как аналоговые, так и цифровые сегменты, то на перекрестке может быть установлена кольцевая цепь для сокращения площади контура.

4. избегать частичного совпадения источников питания между различными слоями: в противном случае шумы цепи легко могут быть связаны через паразитные емкости.

5. изолировать чувствительные компоненты: например, PLL.

6. размещение линий электропитания: для сокращения числа сигнальных цепей, путем установки линий электропитания на край линии сигнала, чтобы снизить шум.

Second, линия электропередачи

в PCB есть только два типа линий передачи: полосовые и микроволновые. самая большая проблема с линией передачи - это отражение. размышления порождают много вопросов. например, нагрузочные сигналы будут представлять собой наложение первичных и эхо - сигналов, что усложняет анализ сигналов; отражение вызывает потери эхо - сигнала (потеря эха), последствия которого столь же серьезны, как и влияние аддитивного шума:

сигнал, отражающий источник обратного сигнала, увеличивает системный шум и затрудняет проведение различия между шумом и сигналом приемника;

2. любой отраженный сигнал в основном снижает качество сигнала и изменяет форму входного сигнала. в принципе, the solution is mainly impedance matching (for example, the interconnection impedance should match the impedance of the system very well), but sometimes the impedance calculation is more troublesome, Вы можете использовать некоторые линии для расчета импедансов.

связь, связь

1. Common impedance coupling: It is a common coupling channel, То есть, the interference source and the interfered device often share certain conductors (such as loop power, bus, common ground, etc.).

взаимодействие с симболическими каналами на полях приведет к созданию общего напряжения излучателей в цепи, создаваемой интерференционными схемами и общественными базисами. Если магнитное поле преобладает, то суммарное напряжение, создаваемое последовательным заземляющим контуром, составляет Vcm = - (бета - ³ / бета - ³) * площадь (бета - ³ = изменение магнитной индукции). если это поле является электромагнитным, то его величина индуктивного напряжения известна: Vcm = (L * h * F * E) / 48, и эта формула применяется ниже L (m) = 150MHz, что превышает это ограничение, и расчет максимального индуктивного напряжения можно упростить следующим образом: Vcm = 2 * h * E.

связь с полями биполярных мод: прямое излучение на платы и ее цепях, индуцированное и получаемое проводами. как можно ближе к двум проводам. Эта связь значительно уменьшится, поэтому два провода могут быть обвиты вместе, чтобы уменьшить помехи.

межлинейная связь (последовательные помехи) может привести к тому, что любая линия будет равносильна нежелательной связи между параллельными схемами, что серьезно подорвет эффективность системы. его тип можно разделить на ёмкостное последовательное и индуктивное перемешивание. Первый из них потому, что паразитная емкость между линиями через электрический ток инжектирует шум на источнике шума, связанном с линией приема шума; Последнее можно представить как связь между первичными и вторичными сигналами нежелательных паразитных трансформаторов. размер индуктивного переходного помехи зависит от близости обоих контуров, размера контура и импедансов от нагрузки.

связь между линиями электропитания: когда линии электропитания переменного или постоянного тока подвергаются электромагнитным помехам, они передаются в другие устройства.

электромагнитные помехи

с ростом скорости, EMI will become more and more serious, and manifested in many aspects (such as electromagnetic interference at the interconnection). высокоскоростное оборудование особенно чувствительно к этому. As a result, Они будут принимать быстрые ложные сигналы, в устройстве с низкой скоростью это устройство игнорирует такие сигналы ошибки.

в структуре PCB есть несколько способов устранения электромагнитных помех:

1. Reduce loops: Each loop is equivalent to an antenna, Поэтому нам нужно свести к минимуму количество циклов, the area of the loop and the antenna effect of the loop. обеспечивать, чтобы сигнал был только одной кольцевой, avoid artificial loops, использовать слой питания.

Фильтры: фильтры могут использоваться для снижения уровня EMI линий электропитания и сигналов. Существуют три способа: развязывающие конденсаторы, EMI фильтр и магнитные элементы.

3. Shielding. из - за проблем с пространством и многочисленных дискуссий, I will not introduce them in detail.

4. сведение к минимуму скорости высокочастотного оборудования.

увеличение диэлектрической проницаемости пластин PCB может предотвратить радиацию в высокочастотном диапазоне, например вблизи линии передачи PCB; увеличение толщины панелей PCB и Толщина линий минимальной полосы пропускания предотвращают утечку электромагнитных линий, а также радиацию.

At this point of the discussion, Мы можем сделать такой вывод: высокочастотный PCB design, we should follow the following principles:

1. The unity and stability of power supply and ground.

2. тщательный монтаж и правильное соединение в конце может устранить отражение.

3. Careful wiring and proper termination can reduce capacitive and inductive crosstalk.

для выполнения требований EMC необходимо ограничить шумы.