Wenn die Frequenz der digitalen Logikschaltung 45 MHz bis 50 MHz erreicht oder überschreitet und die oberhalb dieser Frequenz arbeitende Schaltung einen bestimmten Anteil des gesamten elektronischen Systems ausmacht (z. B. 1/3), wird dies normalerweise als Hochfrequenz bezeichnet Schaltung (Mehrschichtschaltung). Teller). Das Design von Hochfrequenz-Leiterplatten ist ein sehr komplexer Designprozess, und ihre Verdrahtung ist entscheidend für das gesamte Design!
Der erste Schritt, hohe Multi-Layer-Leiterplattenverdrahtung
Hochfrequenzschaltungen haben oft eine hohe Integration und eine hohe Verdrahtungsdichte. Der Einsatz von Multilayer-Leiterplatten ist nicht nur für die Verkabelung notwendig, sondern auch ein wirksames Mittel zur Reduzierung von Störungen. In der Phase des PCB-Layouts wird die Größe der Leiterplatte mit einer bestimmten Anzahl von Schichten sinnvoll ausgewählt, und die Zwischenschicht kann vollständig zum Einstellen der Abschirmung verwendet werden, um die nächste Erdung besser zu realisieren und die Parasitär effektiv zu reduzieren Induktivität und Verkürzung der Übertragungslänge des Signals und gleichzeitig die große Amplitudenreduzierung von Signalquerinterferenzen usw. Alle diese Methoden sind für die Zuverlässigkeit von Hochfrequenzschaltungen von Vorteil. Einige Daten zeigen, dass bei Verwendung des gleichen Materials das Rauschen der vierlagigen Platine (mehrlagige Leiterplatte) um 20 dB niedriger ist als das der doppelseitigen Platine. Gleichzeitig gibt es aber auch ein Problem. Je höher die Halblagenzahl der Leiterplatte, desto aufwändiger der Herstellungsprozess und desto höher die Stückkosten. Dies erfordert, dass wir beim PCB-Layout eine Leiterplatte mit der entsprechenden Anzahl von Schichten auswählen. Angemessene Planung des Komponentenlayouts und Verwendung der richtigen Verdrahtungsregeln zur Vervollständigung des Designs.
Die zweite Maßnahme, je weniger Bleibiegung zwischen den Pins von Hochgeschwindigkeitselektronikgeräten, desto besser
Die Leitungen der Hochfrequenzschaltungsverdrahtung sind vorzugsweise alle gerade Linien und müssen gedreht werden. Sie können mit 45- Grad unterbrochenen Linien oder Bögen gedreht werden. Diese Anforderung wird nur verwendet, um die Befestigungsfestigkeit der Kupferfolie in der Niederfrequenzschaltung zu verbessern, während diese Anforderung in der Hochfrequenzschaltung erfüllt wird. Eine Anforderung kann die externe Abstrahlung und gegenseitige Kopplung hochfrequenter Signale reduzieren.
Die dritte Maßnahme, je geringer der Wechsel zwischen den Leitungsschichten zwischen den Pins der Hochfrequenzschaltungseinrichtung ist, desto besser
Das sogenannte "Je geringer der Zwischenschichtwechsel der Zuleitungen, desto besser" bedeutet, dass je weniger Durchkontaktierungen (Via) im Komponentenverbindungsprozess verwendet werden, desto besser. Laut der Seite kann eine PCB-Durchkontaktierung eine verteilte Kapazität von 0.5 pF bewirken, und die Verringerung der Anzahl der Durchkontaktierungen kann die Geschwindigkeit erheblich verbessern und die Möglichkeit von Datenfehlern verringern.
Die vierte Maßnahme, je kürzer die Leitung zwischen den Stiften der Hochfrequenzschaltung (Mehrschichtleiterplatte) ist, desto besser
Die Strahlungsintensität des Signals ist proportional zur Leiterbahnlänge der Signalleitung. Je länger die Hochfrequenz-Signalleitung ist, desto einfacher ist die Ankopplung an nahegelegene Komponenten. Daher müssen für Signale wie Takte, Kristalloszillatoren, DDR-Daten Hochfrequenzsignalleitungen wie LVDS-Leitungen, USB-Leitungen und HDMI-Leitungen so kurz wie möglich sein.
Der fünfte Trick, achten Sie auf das „Übersprechen“, das durch die Parallelverdrahtung der Signalleitung im Nahbereich entsteht
Bei der Verdrahtung von Hochfrequenzschaltungen sollte auf das „Übersprechen“ geachtet werden, das durch die parallele Verdrahtung von Signalleitungen in unmittelbarer Nähe eingeführt wird. Übersprechen bezieht sich auf das Kopplungsphänomen zwischen Signalleitungen, die nicht direkt verbunden sind. Da das Hochfrequenzsignal entlang der Übertragungsleitung in Form von elektromagnetischen Wellen übertragen wird, wirkt die Signalleitung als Antenne, und die Energie des elektromagnetischen Felds wird um die Übertragungsleitung herum emittiert. Nennt sich Übersprechen (Crosstalk). Die Parameter der Leiterplattenschicht, der Abstand der Signalleitungen, die elektrischen Eigenschaften der Antriebsseite und der Empfangsseite und die Abschlussmethode der Signalleitungen haben alle einen gewissen Einfluss auf das Übersprechen. Um das Übersprechen von hochfrequenten Signalen zu reduzieren, ist es daher erforderlich, bei der Verdrahtung so viel wie möglich zu beachten:
Unter der Bedingung, dass der Verdrahtungsraum dies zulässt, fügen Sie zwischen den beiden Leitungen mit starkem Übersprechen ein Erdungskabel oder eine Erdungsebene ein, die die Rolle der Isolierung spielen und das Übersprechen reduzieren können.
Wenn im Raum um die Signalleitung ein zeitlich veränderliches elektromagnetisches Feld vorhanden ist und eine parallele Verteilung nicht vermieden werden kann, kann auf der gegenüberliegenden Seite der parallelen Signalleitung ein großer Bereich „Masse“ angeordnet werden, um die Interferenz stark zu reduzieren.
Unter der Voraussetzung, dass der Verdrahtungsraum dies zulässt, vergrößern Sie den Abstand zwischen benachbarten Signalleitungen, verringern Sie die parallele Länge der Signalleitungen und versuchen Sie, die Taktleitung senkrecht zu den Schlüsselsignalleitungen statt parallel zu machen.
Wenn parallele Spuren in der gleichen Schicht fast unvermeidbar sind, muss in zwei benachbarten Schichten die Richtung der Spuren senkrecht zueinander sein.
In digitalen Schaltungen sind die üblichen Taktsignale Signale mit schnellen Flankenwechseln und das externe Übersprechen ist groß. Daher sollte im Design die Taktleitung von einem Erdungsdraht umgeben sein und es sollten mehr Erdungsdrahtlöcher gemacht werden, um die verteilte Kapazität zu reduzieren und somit das Übersprechen zu reduzieren.
Versuchen Sie für hochfrequente Signaltakte, differenzielle Taktsignale mit niedriger Spannung zu verwenden und die Masse zu umwickeln, und Sie müssen auf die Integrität des Masselochens achten.
Hängen Sie die unbenutzte Eingangsklemme nicht auf, sondern erden Sie sie oder verbinden Sie sie mit der Stromversorgung (die Stromversorgung ist auch in der Hochfrequenz-Signalschleife geerdet), da die baumelnde Leitung möglicherweise der Sendeantenne und der Erdung entspricht die Emission unterdrücken. Die Praxis hat bewiesen, dass die Eliminierung des Übersprechens auf diese Weise manchmal sofort wirksam sein kann.
Die sechste Maßnahme, der Power-Pin des integrierten Schaltungsblocks (Multilayer-Leiterplatte), erhöht den Hochfrequenz-Entkopplungskondensator
Ein Hochfrequenz-Entkopplungskondensator wird in der Nähe des Stromversorgungsstifts jedes integrierten Schaltungsblocks hinzugefügt. Durch das Hinzufügen von Hochfrequenz-Entkopplungskondensatoren an den Power-Pins können die durch hochfrequente Oberschwingungen an den Power-Pins verursachten Störungen effektiv unterdrückt werden.
Die siebte Maßnahme, vermeiden Sie die durch die Verkabelung gebildete Schleife
Hochfrequente Signalbahnen aller Art sollten möglichst keine Schleifen bilden. Wenn es sich nicht vermeiden lässt, sollte die Schleifenfläche so klein wie möglich gehalten werden.
Der achte Trick besteht darin, die Masseleitung des hochfrequenten digitalen Signals und die Masseleitung des analogen Signals zu isolieren.
Wenn das analoge Erdungskabel, das digitale Erdungskabel usw. mit dem öffentlichen Erdungskabel verbunden sind, sollten magnetische Hochfrequenz-Drosselperlen für die Verbindung oder direkte Isolierung und Einpunktverbindung an einem geeigneten Ort verwendet werden. Das Massepotential der Masseleitung von hochfrequenten Digitalsignalen ist im Allgemeinen nicht konsistent, und es besteht häufig eine gewisse Spannungsdifferenz zwischen den beiden. Darüber hinaus hat der Massedraht von Hochfrequenz-Digitalsignalen oft sehr reiche harmonische Komponenten von Hochfrequenzsignalen. Wenn die Masseleitung des digitalen Signals und die Masseleitung des analogen Signals direkt verbunden sind, stören die Oberwellen des Hochfrequenzsignals das analoge Signal durch die Kopplung der Masseleitung. Daher müssen unter normalen Umständen der Erdungsdraht von digitalen Hochfrequenzsignalen und der Erdungsdraht von analogen Signalen isoliert werden, die an einem einzigen Punkt an einer geeigneten Stelle miteinander verbunden werden können, oder durch magnetische Hochfrequenz-Drosselperlen miteinander verbunden werden.
Die neunte Maßnahme muss eine gute Anpassung der Signalimpedanz sicherstellen
Wenn bei der Signalübertragung die Impedanz nicht übereinstimmt, reflektiert das Signal das Signal im Übertragungskanal, und die Reflexion bewirkt, dass das zusammengesetzte Signal einen Überschwinger bildet, wodurch das Signal nahe der logischen Schwelle schwankt.
Der grundlegende Weg, um Reflexionen zu eliminieren, besteht darin, die Impedanz des Übertragungssignals gut anzupassen. Denn je größer der Unterschied zwischen der Lastimpedanz und der charakteristischen Impedanz der Übertragungsleitung ist, desto größer wird die Reflexion sein. Daher sollte die charakteristische Impedanz der Signalübertragungsleitung so weit wie möglich gleich der Lastimpedanz gemacht werden. Gleichzeitig sollte beachtet werden, dass die Übertragungsleitung auf der Leiterplatte keine plötzlichen Änderungen oder Ecken aufweisen kann, und versuchen Sie, die Impedanz an jedem Punkt der Übertragungsleitung kontinuierlich zu halten, da es sonst zu Reflexionen zwischen den Segmenten der Übertragung kommt Linie.
Dies erfordert, dass bei der Highspeed-Leiterplattenverdrahtung die folgenden Verdrahtungsregeln eingehalten werden:
USB-Verkabelungsregeln. Für USB-Signale sind differenzielle Leiterbahnen mit einer Linienbreite von 10 mil, einem Linienabstand von 6 mil und einem Abstand von 6 mil zwischen Masse- und Signalleitungen erforderlich.
HDMI-Verkabelungsregeln. Die differenzielle HDMI-Signalspur ist erforderlich, die Linienbreite beträgt 10 mil, der Linienabstand 6 mil und der Abstand zwischen jeweils zwei differenziellen HDMI-Signalpaaren überschreitet 20 mil.
LVDS-Verkabelungsregeln. Es sind differentielle LVDS-Signalspuren mit einer Linienbreite von 7 mil und einem Linienabstand von 6 mil erforderlich. Der Zweck besteht darin, die differentielle Signalpaarimpedanz von HDMI auf 100 plus -15 Prozent Ohm zu steuern
DDR-Routing-Regeln. Die DDR1-Verkabelung erfordert, dass Signale so wenig wie möglich durch Löcher gehen, die Signalleitungen gleich breit sind und die Leitungen äquidistant sind. Die Verkabelung muss dem 2W-Prinzip entsprechen, um das Übersprechen zwischen Signalen zu reduzieren. Für Hochgeschwindigkeitsgeräte mit DDR2 und höher sind auch Hochfrequenzdaten erforderlich. Die Länge der Leitung ist gleich, um die Impedanzanpassung des Signals sicherzustellen.
Der zehnte Trick besteht darin, die Integrität der Signalübertragung aufrechtzuerhalten und das "Ground Bounce-Phänomen" zu verhindern, das durch die Trennung des Erdungskabels verursacht wird.