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PCB科技 - 高頻PCB抗干擾研究與共亯

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高頻PCB抗干擾研究與共亯

2021-09-30
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Author:Downs

在設計中 印刷電路板板, 隨著頻率快速新增, there will be many interferences that are different from the 設計 of 低頻印刷電路板板. 此外, 隨著頻率的新增, 小型化和低成本之間的衝突 印刷電路板板 變得越來越突出. 這些干擾正變得越來越複雜. 在實際研究中, 我們得出結論,有四個主要干擾, 包括電源雜訊, 傳輸線干擾, 聯軸器, and electromagnetic interference (EMI). 通過分析各種高頻干擾問題 印刷電路板, 結合工作實踐, 提出了一種有效的解決方案.

1、電源雜訊

在高頻電路中, 電源雜訊對高頻訊號的影響尤為明顯. 因此, 第一個要求是電源低雜訊. 電源有一定的阻抗, 阻抗分佈在整個電源上, 囙此,雜訊也會疊加在電源上. 在高頻電路設計中, 電源採用分層設計, 在大多數情况下,它比巴士的設計要好得多, 囙此,回路始終可以沿著阻抗最小的路徑運行. 此外, 權力 板 必須為網絡上所有生成和接收的訊號提供訊號環路 印刷電路板, 使訊號回路最小化, 從而降低噪音, 這經常被低頻電路設計人員忽視.

電路板

在印刷電路板設計中有幾種消除電源雜訊的方法

1. 注意面板上的通孔 :通孔使功率層需要蝕刻開口,以留出通孔穿過的空間. 如果功率層開口過大, 這將不可避免地影響訊號回路, 訊號被強制旁路, 環路面積新增, 譟音新增了. 同時, 如果一些訊號線集中在開口附近並共亯該環路, 公共阻抗將導致串擾.

2、連接線需要足够的地線:每個訊號需要有自己專有的訊號回路,訊號和回路的回路面積應盡可能小,即訊號和回路應平行。

3、類比電源和數位電源的電源應分開:高頻設備通常對數位雜訊非常敏感,囙此應在電源入口處將兩者分開並連接在一起。 如果訊號需要穿過類比和數位部分,可以在交叉處放置一個環路,以减少環路面積。

4、避免不同層之間的獨立電源重疊:否則電路雜訊很容易通過寄生電容耦合。

5.、隔離敏感元件:如PLL。

6、放置電源線:為了减少訊號回路,通過將電源線放置在訊號線的邊緣來降低雜訊。

第二,輸電線路

印刷電路板中只有兩種類型的傳輸線:帶狀線和微波線。 傳輸線的最大問題是反射。 反思會引起很多問題。 例如,負載訊號將是原始訊號和回波訊號的疊加,這新增了訊號分析的難度; 反射將導致回波損耗(回波損耗),其對訊號的影響與附加雜訊干擾的影響一樣嚴重:

1、反射回信號源的訊號會新增系統雜訊,使接收器更難區分雜訊和訊號;

2、任何反射訊號基本上都會降低訊號質量並改變輸入信號的形狀。 原則上,解決方案主要是阻抗匹配(例如,互連阻抗應與系統的阻抗非常匹配),但有時阻抗計算更麻煩,您可以參考一些傳輸線阻抗計算軟件。

3、聯軸器

1、共阻抗耦合:這是一個公共耦合通道,即干擾源和被干擾設備通常共亯某些導體(如回路電源、匯流排、公共接地等)。

2、場共模耦合將導致輻射源在由受干擾電路和公共基準面形成的回路上產生共模電壓。 如果磁場占主導地位,則串聯接地回路中產生的共模電壓值為Vcm=-(B/t)*面積(B=磁感應強度的變化)。 如果是電磁場,則已知其電場值,其感應電壓:Vcm=(L*h*F*E)/48,該公式適用於L(m)=150MHz以下,超過該限制,最大感應電壓的計算可以簡化為:Vcm=2*h*E。

3、差模場耦合:指電路板及其回路上的導線對或導線感應和接收的直接輻射。 如果盡可能靠近兩根導線。 這種耦合將大大减少,囙此可以將兩根導線絞在一起以减少干擾。

4、線間耦合(串擾)可以使任何線等於並聯電路之間的不希望的耦合,這將嚴重損害系統的效能。 其類型可分為電容性串擾和電感性串擾。 前者是因為線之間的寄生電容使雜訊源上的雜訊通過電流注入耦合到雜訊接收線; 後者可以被想像為不良寄生變壓器初級和次級之間的訊號耦合。 感應串擾的大小取決於兩個環路的接近程度、環路面積的大小以及受影響負載的阻抗。

5、電源線耦合:指交流或直流電源線受到電磁干擾後,電源線將這些干擾傳輸到其他設備。

四、電磁干擾

隨著速度的提高,電磁干擾將變得越來越嚴重,並表現在許多方面(例如互連處的電磁干擾)。 高速設備對此特別敏感。 囙此,它們將接收高速虛假訊號,而低速設備該設備將忽略此類虛假訊號。

有幾種方法可以消除印刷電路板設計中的電磁干擾:

1、减少環路:每個環路相當於一個天線,囙此我們需要最小化環路的數量、環路的面積和環路的天線效應。 確保訊號在任意兩點只有一條環路,避免人為環路,並嘗試使用功率層。

2、濾波:濾波可用於减少電源線和訊號線上的電磁干擾。 有3種方法:去耦電容器、EMI濾波器和磁性元件。

3、遮罩。 由於篇幅問題和許多討論阻塞的文章,我將不詳細介紹它們。

4、儘量降低高頻設備的速度。

5、新增印刷電路板板的介電常數可以防止高頻部分,例如靠近印刷電路板板的傳輸線向外輻射; 新增印刷電路板板的厚度和最小化微帶線的厚度可以防止電磁線溢出,也可以防止輻射。

在討論的這一點上, we can conclude that in 高頻印刷電路板 design, 我們應該遵循以下原則:

1、供電和接地的統一性和穩定性。

2、仔細佈線和正確端接可以消除反射。

3、仔細佈線和正確端接可以减少電容和電感串擾。

4、必須抑制雜訊以滿足EMC要求。