Конструкция и навыки высокочастотной проводки PCB 

PCB, также известный как Printed Circuit Board, обеспечивает сетевое соединение и функциональную реализацию между электронными компонентами, а также является важной частью проектирования цепей питания.
Многоярусная проводка:
Высокочастотные схемы, как правило, имеют более высокую степень интеграции, большую плотность проводки, использование многослойной пластины – это не только необходимость проводки, но и эффективное средство уменьшения помех. На этапе PCB Layout, разумный выбор определенного размера печатной платы определенного количества слоев, может в полной мере использовать средний слой для установки экрана, лучшего достижения ближайшего заземления и эффективного снижения паразитной индуктивности и сокращения длины передачи сигнала, а также значительного снижения перекрестных помех сигнала и т. Д. Все эти методы хороши для надежности высокочастотных схем. При использовании одного и того же материала четырехслойная пластина на 20 дБ ниже шума двухсторонней пластины. Однако в то же время существует проблема, чем выше полуслой PCB, тем более сложным является процесс производства, тем выше удельная стоимость, что требует, чтобы при выполнении PCB Layout, в дополнение к выбору подходящего слоя PCB – пластины, необходимо провести разумное планирование компоновки компонентов и принять правильные правила проводки для завершения проектирования.
1. Чем меньше происходит чередование проводов между ступнями высокочастотных схем, тем лучше
Так называемая « Чем меньше слои провода чередуются, тем лучше» означает, что чем меньше перфорации (via) используется при соединении элементов, тем лучше. Перепористость может привести к распределенной емкости около 0,5 pF, что значительно увеличивает скорость и уменьшает вероятность ошибок данных.
Чем короче провод между ступнями высокочастотного устройства, тем лучше
Интенсивность излучения сигнала пропорциональна длине линии прохождения сигнала. Чем длиннее высокочастотный сигнальный шнур, тем легче он связывается с близкими к нему компонентами, поэтому для высокочастотных сигнальных линий, таких как часы сигнала, кристаллические колебания, данные DDR, линии LVDS, линии USB и линии HDMI, требуется как можно короче и лучше.
Чем меньше искривление проводов между ступнями высокоскоростных электронных устройств, тем лучше
В высокочастотных схемах провода лучше всего использовать полную прямую линию, требующую поворота, с 45 – градусным ломаным или дуговым поворотом, что в низкочастотных схемах используется только для повышения прочности медной фольги, в то время как в высокочастотных схемах выполнение этого требования может уменьшить внешнюю эмиссию высокочастотных сигналов и взаимную связь.

4. Обратите внимание на “последовательные помехи”, вводимые линией сигнала с близкого параллельного хода
Проводка высокочастотных схем должна обратить внимание на « последовательные помеха», вводимые линией ближнего параллельного хода сигнальной линии, которая относится к явлению связи между линиями сигнала без прямого соединения. Поскольку высокочастотные сигналы передаются вдоль линии передачи в виде электромагнитных волн, сигнальные линии действуют как антенны, энергия электромагнитного поля излучается вокруг линии передачи, а нежелательные шумовые сигналы, возникающие между сигналами из – за связи электромагнитных полей, называются последовательными помехами (crosstalk). Параметры слоя PCB, расстояние между линиями сигнала, электрические характеристики привода и приемного конца, а также способ соединения конца линии сигнала оказывают определенное влияние на последовательные помехи. Поэтому, чтобы уменьшить помехи высокочастотных сигналов, при проводке необходимо, насколько это возможно, сделать следующее:
(1) Вставка линии или плоскости земли между двумя линиями с более серьезными последовательными помехами, если это допускается в пространстве проводки, может служить в качестве изоляции и уменьшать последовательные помехи;
(2) Когда изменяющееся электромагнитное поле в пространстве вокруг сигнальной линии существует само по себе, если невозможно избежать параллельного распределения, на противоположной стороне параллельной сигнальной линии можно разместить большую площадь « земли», чтобы значительно уменьшить помехи;
(3) Увеличить расстояние между соседними сигнальными линиями, уменьшить параллельную длину сигнальных линий, при условии, что это допускается пространством проводки, часовые линии, насколько это возможно, перпендикулярны ключевым сигнальным линиям, а не параллельны;
(4) Если параллелизм в одном и том же слое практически неизбежен, то в двух соседних слоях направление маршрута должно быть перпендикулярным друг другу;
(5) В цифровых схемах обычные тактовые сигналы – это сигналы, которые быстро меняются вдоль края и имеют большие внешние помехи. Поэтому при проектировании часовые линии должны быть окружены наземной линией и иметь больше отверстий для заземления, чтобы уменьшить распределенную емкость, тем самым уменьшая помехи;
(6) Максимально возможное использование низковольтных дифференциальных тактовых сигналов для высокочастотных сигнальных часов, необходимо обратить внимание на целостность перфорации упаковки;
(7) Неиспользованный входной конец не должен быть подвешен, а заземлен или подключен к источнику питания (источник питания также находится в высокочастотном сигнальном контуре), поскольку подвешенная линия может быть эквивалентна передающей антенне, и заземление может подавлять передачу. Практика показала, что устранение сговора с помощью этого метода иногда дает немедленные результаты.
Изоляция заземления высокочастотного цифрового сигнала и заземления аналогового сигнала
При подключении к общей земле аналоговых, цифровых и т.д., они должны быть соединены высокочастотными дроссельными магнитными шариками или непосредственно изолированы и выбраны подходящие места для одноточечного соединения. Потенциал земной линии высокочастотного цифрового сигнала, как правило, непоследователен, между ними часто существует определенная разность напряжения, кроме того, наземная линия высокочастотного цифрового сигнала часто имеет очень богатую гармоническую составляющую высокочастотного сигнала, и гармоника высокочастотного сигнала будет мешать аналоговому сигналу путем наземной связи, когда цифровая линия сигнала напрямую подключена к наземной линии аналогового сигнала. Поэтому, как правило, заземление высокочастотного цифрового сигнала и заземление аналогового сигнала должны быть изолированы и могут быть соединены в одной точке в нужном месте или в высокочастотном дроссельном магнитном шарике.

6. Подключатель питания блока интегральных схем увеличивает емкость высокочастотного возврата корневища
Приближаясь к источнику питания каждого блока интегральных схем, добавляется высокочастотная обратная емкость. Увеличьте высокочастотную обратную конденсаторную емкость выводов питания, вы можете эффективно подавлять высокочастотные гармоники на выводах питания, чтобы сформировать помехи.
7.Избегайте кольцевой дороги, образованной линией движения
Все виды высокочастотных сигнальных маршрутов, насколько это возможно, не должны формировать кольцевое кольцо, если это невозможно избежать, площадь кольца должна быть как можно меньше.
8 Необходимо обеспечить хорошее соответствие сопротивления сигнала
Во время передачи сигнала, когда сопротивление не совпадает, сигнал отражается от сигнала в канале передачи, и отражение создает перегрузку синтетического сигнала, что приводит к колебаниям сигнала вблизи логического порога.
Основной способ устранения отражения заключается в том, чтобы хорошо согласовать сопротивление передающего сигнала. Поскольку чем больше разница между сопротивлением нагрузки и характеристическим сопротивлением линии передачи, тем больше отражение, поэтому, насколько это возможно, характеристическое сопротивление линии передачи сигнала должно быть равно сопротивлению нагрузки. Также обратите внимание, что линия передачи на PCB не может иметь мутаций или углов, старайтесь поддерживать сопротивление точек линии передачи непрерывно, иначе между секциями линии передачи также будет отражение. Это требует, чтобы при проведении высокоскоростной проводки PCB соблюдались следующие правила проводки:
(1) Правила проводки LVDS. Требуется дифференциальная линия сигнала LVDS, ширина линии 7 миль и расстояние линии 6 миль, чтобы управлять сопротивлением пары дифференциальных сигналов HDMI 100 + – 15% Ом;
(2) Правила проводки USB. Требуется дифференциальная линия USB – сигнала, ширина линии 10 миль, расстояние между линиями 6 миль, расстояние между наземной линией и линией сигнала 6 миль;
(3) Правила проводки HDMI. Требуется дифференциальная линия сигнала HDMI, ширина линии 10 миль, расстояние между линиями 6 миль, расстояние между двумя группами дифференциальных сигналов HDMI более 20 миль;
(4) Правила проводки DDR. Маршрут DDR1 требует, чтобы сигнал, насколько это возможно, не проходил через отверстие, линия сигнала равна ширине, линия равна расстоянию от линии, линия должна соответствовать принципу 2 Вт, чтобы уменьшить последовательные помехи между сигналами, высокоскоростные устройства DDR2 и выше, также требуют, чтобы высокочастотная линия передачи данных была равной длине, чтобы обеспечить соответствие сопротивления сигнала.
Поддерживайте целостность передачи сигнала и предотвращайте « феномен наземной бомбы», вызванный разделением земной линии.