1. Allgemeine Praxis
Um das Design von Hochfrequenz-Leiterplatten sinnvoller zu gestalten und eine bessere Entstörungsleistung zu erzielen, sollten beim PCB-Design die folgenden Aspekte berücksichtigt werden:
(1) Sinnvolle Auswahl der Schichten. Beim Routing von Hochfrequenz-Leiterplatten im PCB-Design wird die innere Ebene in der Mitte als Strom- und Masseschicht verwendet, die eine Abschirmfunktion erfüllen, die parasitäre Induktivität effektiv reduzieren, die Länge der Signalleitungen verkürzen und die gegenseitige Beeinflussung von Signalen verringern kann.
(2) Routing-Modus Der Routing-Modus muss einer 45°-Winkeldrehung oder Bogendrehung entsprechen, wodurch die Emission hochfrequenter Signale und die gegenseitige Kopplung reduziert werden können.
(3) Kabellänge: Je kürzer die Kabellänge, desto besser. Je kürzer der parallele Abstand zwischen zwei Drähten, desto besser.
(4) Anzahl der Durchgangslöcher: Je weniger Durchgangslöcher, desto besser.
(5) Richtung der Zwischenschichtverdrahtung Die Richtung der Zwischenschichtverdrahtung sollte vertikal sein, d. h. die obere Schicht ist horizontal, die untere Schicht vertikal, um die Interferenz zwischen den Signalen zu verringern.
(6) Eine verstärkte Kupferbeschichtung zur Erdung kann die Interferenz zwischen Signalen verringern.
(7) Durch die Einbeziehung der wichtigen Signalleitungsverarbeitung kann die Entstörungsfähigkeit des Signals erheblich verbessert werden. Natürlich kann auch die Verarbeitung der Störquelle einbezogen werden, sodass es nicht zu Interferenzen mit anderen Signalen kommt.
(8)Signalkabel leiten Signale nicht in Schleifen. Leiten Sie Signale im Daisy-Chain-Modus.
2. Verdrahtungspriorität
Priorität der Schlüsselsignalleitungen: analoges Kleinsignal, Hochgeschwindigkeitssignal, Taktsignal und Synchronisationssignal sowie andere Schlüsselsignale mit Prioritätsverdrahtung
Prinzip „Dichte zuerst“: Beginnen Sie mit der Verdrahtung bei den komplexesten Verbindungen auf der Platine. Beginnen Sie mit der Verdrahtung im am dichtesten verdrahteten Bereich der Platine.
Zu beachtende Punkte:
A. Versuchen Sie, für wichtige Signale wie Taktsignale, Hochfrequenzsignale und empfindliche Signale eine spezielle Verdrahtungsebene bereitzustellen und die Schleifenfläche auf ein Minimum zu beschränken. Bei Bedarf sollten manuelle Prioritätsverdrahtung, Abschirmung und größere Sicherheitsabstände verwendet werden. Stellen Sie die Signalqualität sicher.
b. Die EMV-Umgebung zwischen der Stromschicht und der Erde ist schlecht, daher sollten störungsempfindliche Signale vermieden werden.
c. Das Netzwerk mit Impedanzkontrollanforderungen sollte so weit wie möglich entsprechend den Anforderungen an Leitungslänge und Leitungsbreite verdrahtet werden.
3, Uhrenverdrahtung
Die Taktleitung ist einer der größten Faktoren, die die EMV beeinflussen. Machen Sie weniger Löcher in die Taktleitung, vermeiden Sie es, mit anderen Signalleitungen zu laufen, und halten Sie sich von allgemeinen Signalleitungen fern, um Interferenzen mit Signalleitungen zu vermeiden. Gleichzeitig sollte die Stromversorgung auf der Platine vermieden werden, um Interferenzen zwischen der Stromversorgung und der Uhr zu vermeiden.
Wenn sich auf der Platine ein spezieller Taktchip befindet, darf dieser nicht unter die Leitung gelangen, sondern muss unter Kupfer verlegt werden. Bei Bedarf kann auch eine spezielle Kontaktfläche darauf gelegt werden. Bei vielen Chip-Referenzquarzoszillatoren dürfen diese Quarzoszillatoren nicht unter die Leitung gelangen, sondern müssen mit Kupfer isoliert werden.
4. Linie im rechten Winkel
Um diese Situation bei der Leiterplattenverdrahtung zu vermeiden, ist in der Regel eine rechtwinklige Verkabelung erforderlich. Sie ist mittlerweile fast zu einem Standard für die Qualität der Verkabelung geworden. Welchen Einfluss hat die rechtwinklige Verkabelung also auf die Signalübertragung? Grundsätzlich führt eine rechtwinklige Verkabelung zu einer Änderung der Leitungsbreite der Übertragungsleitung, was zu Impedanzunterbrechungen führt. Tatsächlich können nicht nur rechtwinklige, sondern auch spitze und flache Verkabelungen zu Impedanzänderungen führen.
Der Einfluss der rechtwinkligen Verlegung auf das Signal spiegelt sich hauptsächlich in drei Aspekten wider:
Erstens kann die Ecke der kapazitiven Last auf der Übertragungsleitung entsprechen, wodurch die Anstiegszeit verlangsamt wird.
Zweitens führt eine Impedanzdiskontinuität zu einer Signalreflexion.
Drittens: EMI, die durch die rechtwinklige Spitze erzeugt wird.
5. Spitzer Winkel
(1) Bei Hochfrequenzstrom ist es so, dass, wenn der Wendepunkt des Drahtes einen rechten oder sogar spitzen Winkel bildet, in der Nähe der Ecke die magnetische Flussdichte und die elektrische Feldstärke relativ hoch sind, wodurch starke elektromagnetische Wellen abgestrahlt werden und die Induktivität hier relativ groß ist, die Induktivität ist größer als bei einem stumpfen oder abgerundeten Winkel.
(2) Bei der Busverdrahtung der digitalen Schaltung ist die Verdrahtungsecke stumpf oder abgerundet, die Verdrahtungsfläche ist relativ klein. Unter den gleichen Zeilenabstandsbedingungen ist der gesamte Zeilenabstand 0,3-mal kleiner als bei einer rechtwinkligen Biegung.
6. Differenzielles Routing
Vgl. Differenzielle Verdrahtung und Impedanzanpassung
Differenzsignale werden bei der Entwicklung von Hochgeschwindigkeitsschaltungen immer häufiger eingesetzt, da die wichtigsten Signale in Schaltungen immer eine Differenzstruktur aufweisen. Definition: Im Klartext bedeutet dies, dass der Treiber zwei äquivalente, invertierte Signale sendet und der Empfänger durch Vergleich der Spannungsdifferenz ermittelt, ob der logische Zustand „0“ oder „1“ ist. Das Paar, das das Differenzsignal überträgt, wird als Differenzialrouting bezeichnet.
Im Vergleich zur herkömmlichen unsymmetrischen Signalführung bietet das Differenzsignal in den folgenden drei Aspekten die offensichtlichsten Vorteile:
a. Starke Entstörungsfähigkeit, da die Kopplung zwischen den beiden Differenzialleitungen sehr gut ist. Bei Störgeräuschen von außen erfolgt die Kopplung nahezu gleichzeitig an die beiden Leitungen, und der Empfänger kümmert sich nur um die Differenz zwischen den beiden Signalen, sodass das Gleichtaktrauschen von außen vollständig ausgelöscht werden kann.
b. kann elektromagnetische Störungen wirksam verhindern. Da die Polarität zweier Signale entgegengesetzt ist, können sich die von ihnen abgestrahlten elektromagnetischen Felder gegenseitig aufheben. Je enger die Kopplung, desto weniger elektromagnetische Energie wird nach außen abgegeben.
c. Präzise Timing-Positionierung. Da die Schaltänderungen bei Differenzsignalen an der Schnittstelle zweier Signale erfolgen, sind die Auswirkungen von Technologie und Temperatur im Gegensatz zu herkömmlichen Single-Ended-Signalen, die auf hohen und niedrigen Schwellenspannungen basieren, gering. Dies reduziert Timing-Fehler und eignet sich besser für Schaltungen mit Signalen geringer Amplitude. LVDS (Low Voltage Differential Signaling) ist derzeit weit verbreitet und bezeichnet diese Technologie für Differenzsignale mit geringer Amplitude.
Für PCB-Ingenieure ist es am wichtigsten, sicherzustellen, dass die Vorteile des differentiellen Routings im tatsächlichen Routing voll ausgeschöpft werden können. Vielleicht reicht es aus, wenn der Kontakt mit den Layout-Leuten die allgemeinen Anforderungen des differentiellen Routings versteht, d. h. „gleiche Länge, gleiche Entfernung“.
Die gleiche Länge soll sicherstellen, dass die beiden Differenzsignale stets entgegengesetzte Polarität aufweisen und die Gleichtaktkomponente reduziert wird. Die Äquidistanz dient hauptsächlich dazu, eine konsistente Differenzimpedanz sicherzustellen und Reflexionen zu reduzieren. „So nah wie möglich“ ist manchmal eine Anforderung für die differenzielle Signalführung.
7. Schlangenlinie
Serpentinenleitungen sind eine häufig verwendete Layout-Art. Ihr Hauptzweck besteht darin, die Verzögerung anzupassen und die Anforderungen des System-Timing-Designs zu erfüllen. Designer müssen sich zunächst darüber im Klaren sein, dass schlangenförmige Leitungen die Signalqualität beeinträchtigen und die Übertragungsverzögerung verändern können und daher bei der Verkabelung vermieden werden sollten. Um jedoch in der Praxis eine ausreichende Signalhaltezeit zu gewährleisten oder den Zeitversatz zwischen Signalen derselben Gruppe zu reduzieren, ist eine gezielte Wicklung oft erforderlich.
Zu beachtende Punkte:
Paare von Differenzsignalleitungen, im Allgemeinen parallele Leitungen, müssen so wenig wie möglich durch das Loch gestanzt werden, und es sollten zwei Leitungen zusammen sein, um eine Impedanzanpassung zu erreichen.
Eine Gruppe von Bussen mit gleichen Eigenschaften sollte möglichst nebeneinander verlegt werden, um eine gleiche Länge zu erreichen. Das Loch, das vom Patchpad wegführt, ist möglichst weit vom Pad entfernt.
Beitragszeit: 05.07.2023
