Thông tin PCB - Các vấn đề và giải pháp can thiệp bảng PCB tần số cao

1. Tiếng ồn cung cấp điện Trong bảng PCB tần số cao, tiếng ồn của nguồn cung cấp điện có tác động đặc biệt rõ ràng đến tín hiệu tần số cao. Do đó, trước tiên, nguồn cung cấp điện cần phải có tiếng ồn thấp. Ở đây, đất sạch cũng quan trọng như năng lượng sạch, tại sao? Các đặc điểm cung cấp điện được hiển thị trong Hình 1. Rõ ràng, nguồn cung cấp điện có một trở kháng nhất định, và trở kháng được phân phối trên toàn bộ nguồn cung cấp điện, vì vậy tiếng ồn cũng sẽ được trồng trên nguồn cung cấp điện. Sau đó chúng ta nên giảm trở kháng của nguồn cung cấp điện càng nhiều càng tốt, vì vậy phải có một lớp cung cấp điện chuyên dụng và phẳng mặt đất. Trong thiết kế mạch tần số cao, nguồn cung cấp điện được thiết kế dưới dạng các lớp, trong hầu hết các trường hợp tốt hơn nhiều so với hình thức xe buýt, do đó vòng lặp luôn có thể theo con đường của trở kháng. Ngoài ra, bảng cung cấp điện phải cung cấp một vòng tín hiệu cho tất cả các tín hiệu được tạo ra và nhận trên PCB, có thể giảm vòng tín hiệu và giảm tiếng ồn, thường bị các nhà thiết kế mạch tần số thấp bỏ qua.

Có một số cách để loại bỏ tiếng ồn cung cấp điện trong thiết kế bảng PCB.1.1 Chú ý đến các lỗ thông qua trên bảng: các lỗ thông qua làm cho các lỗ cần được khắc trong máy bay điện để để lại chỗ cho các lỗ thông qua. Nếu mở lớp điện quá lớn, nó sẽ chắc chắn ảnh hưởng đến vòng tín hiệu, tín hiệu sẽ bị buộc phải bỏ qua, khu vực vòng sẽ tăng và tiếng ồn sẽ tăng. Đồng thời, nếu một số dây tín hiệu tập trung gần lối mở và chia sẻ vòng này, trở kháng phổ biến sẽ gây ra crosstalk.1.2 Dây kết nối cần đủ dây mặt đất: mỗi tín hiệu cần có vòng tín hiệu chuyên dụng của riêng mình, và diện tích vòng của tín hiệu và vòng vòng nên nhỏ nhất có thể, tức là tín hiệu và vòng vòng nên song song.1.3 Nguồn cung cấp điện tương tự và kỹ thuật số nên được tách ra: các thiết bị tần số cao thường rất nhạy cảm với tiếng ồn kỹ thuật số, vì vậy cả hai nên được tách ra và kết nối với nhau tại lối vào của nguồn cung cấp điện. Đặt một vòng ở vị trí để giảm diện tích vòng.1.4 Tránh các nguồn cung cấp điện riêng biệt chồng chéo giữa các lớp: nếu không, tiếng ồn mạch có thể dễ dàng được ghép nối thông qua công suất ký sinh trùng.1.5 Cách lập các thành phần nhạy cảm: chẳng hạn như PLL.1.6 Đặt cáp điện: Để giảm vòng tín hiệu, giảm tiếng ồn bằng cách đặt cáp điện ở bên của cáp tín hiệu.2. Dây chuyền truyền chỉ có hai loại dây chuyền truyền có thể xuất hiện trong PCB: dây chuyền dải và dây chuyền vi sóng. Vấn đề của đường truyền là phản xạ, điều này sẽ gây ra nhiều vấn đề. Ví dụ, tín hiệu tải sẽ là sự lấp 叠của tín hiệu ban đầu và tín hiệu phản hồi, làm tăng khó phân tích tín hiệu. Phản xạ gây tổn thất trở lại (tổn thất trở lại), ảnh hưởng đến tín hiệu tồi tệ như sự can thiệp tiếng ồn bổ sung: 2.1 Phản xạ của tín hiệu trở lại nguồn tín hiệu sẽ làm tăng tiếng ồn hệ thống, làm cho nó khó khăn hơn cho người nhận để phân biệt tiếng ồn với tín hiệu; 2.2 Bất kỳ tín hiệu phản chiếu nào về cơ bản sẽ làm suy giảm chất lượng tín hiệu và thay đổi hình dạng của tín hiệu đầu vào. Về nguyên tắc, giải pháp chủ yếu là phù hợp kháng trở (ví dụ, kháng trở của kết nối nên rất phù hợp với kháng trở của hệ thống), nhưng đôi khi tính toán kháng trở là khó khăn, bạn có thể tham khảo một số phần mềm tính toán kháng trở đường truyền.2.3 Phương pháp loại bỏ sự can thiệp của đường truyền trong thiết kế bảng PCB là như sau:1) Tránh sự gián đoạn kháng trở trong đường truyền. Điểm trở kháng không liên tục là điểm thay đổi đột ngột của dây chuyền truyền tải, chẳng hạn như góc thẳng, đường thông, v.v., nên tránh càng nhiều càng tốt. Các phương pháp là: tránh các góc thẳng của dấu vết, và cố gắng lấy góc 45 ° hoặc cung càng nhiều càng tốt, và các góc lớn cũng được chấp nhận; sử dụng càng ít vias càng tốt, bởi vì mỗi via là một điểm trở kháng không liên tục, và tín hiệu lớp bên ngoài tránh đi qua lớp bên trong và ngược lại.2) Không sử dụng các đường cổ phần. Bởi vì bất kỳ cỗ nào cũng là một nguồn tiếng ồn. Nếu dây thắt ngắn, nó có thể được chấm dứt ở cuối đường truyền; nếu dây thắt dài, dây truyền chính sẽ được sử dụng làm nguồn, dẫn đến sự phản ánh lớn, làm phức tạp vấn đề và không được khuyến nghị.3. Khớp nối 3.1 Khớp nối trở kháng phổ biến: Đó là một kênh khớp nối phổ biến, tức là, nguồn nhiễu và thiết bị bị nhiễu thường chia sẻ một số dây dẫn (chẳng hạn như nguồn cung cấp điện vòng, xe buýt, mặt đất chung, v.v.). Nếu từ trường chiếm ưu thế, giá trị của điện áp chế độ chung được tạo ra trong vòng lặp mặt đất loạt là Vcm=-(â³B / â³t) * diện tích (â³B = thay đổi cường độ cảm ứng từ trong công thức) Nếu đó là một trường điện từ, nó được biết đến Khi giá trị trường điện của nó, điện áp gây ra của nó: Vcm=(L * h * F * E) / 48, công thức áp dụng cho L ((m) = 150MHz hoặc ít hơn, vượt quá giới hạn này, tính toán điện áp gây ra có thể được đơn giản hóa như: Vcm = 2 * h * E.3.3 Khớp nối trường chế độ khác biệt: Định nghĩa đến bức xạ trực tiếp nhận được bởi cặp dây hoặc các dây dẫn và vòng lặp của chúng trên bảng mạch. Nếu càng gần càng tốt với cả hai dây. Khớp nối này được giảm đáng kể, vì vậy xoắn hai dây với nhau để giảm sự can thiệp.3.4 Khớp nối giữa các dòng (crosstalk) có thể làm cho bất kỳ dòng nào bằng với khớp nối không mong muốn giữa các mạch song song, sẽ làm tổn hại nghiêm trọng hiệu suất của hệ thống. Các loại của nó có thể được chia thành crosstalk điện dung và crosstalk cảm ứng. Đầu tiên là do công suất ký sinh trùng giữa các dòng kết nối tiếng ồn trên nguồn tiếng ồn với dòng nhận tiếng ồn thông qua tiêm dòng; Sau này có thể được coi là sự nối của tín hiệu giữa đầu tiên và thứ cấp của một biến áp ký sinh trùng không mong muốn. Sự lớn của crosstalk cảm ứng phụ thuộc vào sự gần gũi của hai vòng và kích thước của khu vực vòng, cũng như trở kháng của tải trọng bị ảnh hưởng.3.5 Khớp nối dây điện: Điều này có nghĩa là sau khi dây điện AC hoặc DC bị nhiễu điện từ, dây điện truyền nhiễu đến các thiết bị khác.3.6 Có một số cách để loại bỏ crosstalk trong thiết kế bảng PCB:1) Sự lớn của cả hai loại crosstalk tăng với sự gia tăng trở kháng tải, vì vậy các dây tín hiệu nhạy cảm với nhiễu do crosstalk nên được chấm dứt đúng cách.2) Tăng khoảng cách giữa các dây tín hiệu càng nhiều càng tốt có thể giảm hiệu quả crosstalk điện dung. Thực hiện quản lý phẳng mặt đất, không gian giữa các dấu vết (chẳng hạn như cách ly các dây tín hiệu hoạt động và dây mặt đất, đặc biệt là giữa các dây tín hiệu và mặt đất nơi xảy ra chuyển đổi trạng thái) và giảm cảm ứng chì.3) Chèn một dây mặt đất giữa các dây tín hiệu liền kề cũng có thể giảm hiệu quả crosstalk công suất. Dây mặt đất này cần được kết nối với lớp mặt đất mỗi 1/4 bước sóng.4) Đối với crosstalk cảm ứng, diện tích vòng nên được giảm thiểu, và nếu được phép, vòng nên được loại bỏ.5) Tránh các vòng chia sẻ tín hiệu.6) Tập trung vào tính toàn vẹn tín hiệu: Các nhà thiết kế giải quyết tính toàn vẹn tín hiệu bằng cách thực hiện chấm dứt trong quá trình hàn. Các nhà thiết kế sử dụng phương pháp này có thể tập trung vào chiều dài dải vi mô của lá đồng che chắn để có hiệu suất toàn vẹn tín hiệu tốt. Đối với các hệ thống sử dụng các đầu nối dày đặc trong vải truyền thông, các nhà thiết kế có thể sử dụng một PCB duy nhất để kết thúc. Sự can thiệp điện từ Khi tốc độ tăng, EMI sẽ trở nên nghiêm trọng hơn và biểu hiện theo nhiều cách (chẳng hạn như can thiệp điện từ tại các kết nối), và các thiết bị tốc độ cao đặc biệt nhạy cảm với điều này, sẽ nhận được tín hiệu sai tốc độ cao, trong khi thiết bị tốc độ thấp bỏ qua các lỗi như vậy. Có một số cách để loại bỏ sự can thiệp điện từ trong thiết kế bảng PCB: 4.1 Giảm vòng: Mỗi vòng tương đương với một ăng ten, vì vậy chúng ta cần giảm thiểu số lượng vòng, diện tích của vòng và hiệu ứng ăng ten của vòng. Đảm bảo rằng tín hiệu chỉ có một con đường vòng ở bất kỳ hai điểm nào, tránh các vòng nhân tạo và sử dụng phẳng điện càng nhiều càng tốt.4.2 Lọc: Lọc có thể được sử dụng trên cả dây điện và dây tín hiệu để giảm EMI. Có ba phương pháp: tách tụ điện, bộ lọc EMI và các thành phần từ tính.4.3 Bảo vệ. Do các vấn đề không gian và nhiều bài viết thảo luận về bảo vệ, tôi sẽ không giới thiệu chúng chi tiết.4.4 Giảm thiểu tốc độ của các thiết bị tần số cao.4.5 Tăng hằng số điện điện của bảng PCB có thể ngăn chặn các bộ phận tần số cao như đường truyền gần bảng phát ra ngoài; tăng độ dày của bảng PCB và giảm thiểu độ dày của dây vi dải có thể ngăn chặn sự tràn ngập của dây điện từ và cũng ngăn chặn bức xạ.5. Để tóm tắt trong thiết kế bảng PCB tần số cao, chúng ta nên tuân theo các nguyên tắc sau:5.1 Sự thống nhất và ổn định của nguồn cung cấp điện và mặt đất.5.2 Dây cẩn thận và kết thúc đúng cách có thể loại bỏ phản xạ.5.3 Dây cẩn thận và kết thúc đúng cách có thể làm giảm crosstalk công suất và cảm ứng.5.4 Tiếng ồn trong bảng PCB tần số cao cần được ức chế để đáp ứng các yêu cầu EMC.