1. Allgemeine Praxis
Beim PCB-Design sollten die folgenden Aspekte berücksichtigt werden, um das Hochfrequenz-Leiterplattendesign sinnvoller und besserer Anti-Interferenz-Leistung zu gestalten:
(1) Angemessene Auswahl der Schichten Beim Verlegen von Hochfrequenz-Leiterplatten im PCB-Design wird die innere Ebene in der Mitte als Leistungs- und Erdungsschicht verwendet, die eine Abschirmungsrolle spielen, die parasitäre Induktivität effektiv reduzieren und die Länge verkürzen kann Signalleitungen und reduzieren die Querinterferenz zwischen Signalen.
(2) Routing-Modus Der Routing-Modus muss einer 45°-Winkeldrehung oder einer Bogendrehung entsprechen, wodurch die Emission hochfrequenter Signale und die gegenseitige Kopplung verringert werden können.
(3) Kabellänge Je kürzer die Kabellänge, desto besser. Je kürzer der parallele Abstand zwischen zwei Drähten ist, desto besser.
(4) Anzahl der Durchgangslöcher Je geringer die Anzahl der Durchgangslöcher, desto besser.
(5) Richtung der Zwischenschichtverdrahtung Die Richtung der Zwischenschichtverdrahtung sollte vertikal sein, d. h. die obere Schicht ist horizontal und die untere Schicht ist vertikal, um die Interferenz zwischen Signalen zu reduzieren.
(6) Eine Kupferbeschichtung mit erhöhter 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 Einbeziehung der Störquellenverarbeitung erfolgen, sodass andere Signale nicht gestört werden können.
(8)Signalkabel führen keine Signale in Schleifen. Routen Sie Signale im Daisy-Chain-Modus.
2. Verkabelungspriorität
Wichtige Signalleitungspriorität: analoges Kleinsignal, Hochgeschwindigkeitssignal, Taktsignal und Synchronisationssignal sowie andere wichtige Signalprioritätsverkabelung
Density-First-Prinzip: Beginnen Sie mit der Verkabelung bei den komplexesten Verbindungen auf der Platine. Beginnen Sie mit der Verkabelung im am dichtesten verdrahteten Bereich der Platine
Zu beachtende Punkte:
A. Versuchen Sie, eine spezielle Verdrahtungsschicht für Schlüsselsignale wie Taktsignale, Hochfrequenzsignale und empfindliche Signale bereitzustellen und eine minimale Schleifenfläche sicherzustellen. Bei Bedarf sind manuelle Vorrangverkabelung, Abschirmung und Vergrößerung des Sicherheitsabstandes zu übernehmen. Stellen Sie die Signalqualität sicher.
B. Die EMV-Umgebung zwischen der Leistungsschicht und der Erde ist schlecht, daher sollten störempfindliche Signale vermieden werden.
C. Das Netzwerk mit Impedanzkontrollanforderungen sollte so weit wie möglich entsprechend den Anforderungen an Leitungslänge und Leitungsbreite verkabelt werden.
3, Uhrverkabelung
Die Taktleitung ist einer der größten Einflussfaktoren auf die EMV. Machen Sie weniger Löcher in die Taktleitung, vermeiden Sie das Gehen mit anderen Signalleitungen so weit wie möglich und halten Sie sich von allgemeinen Signalleitungen fern, um Störungen der Signalleitungen zu vermeiden. Gleichzeitig sollte die Stromversorgung auf der Platine vermieden werden, um Störungen zwischen der Stromversorgung und der Uhr zu vermeiden.
Wenn sich auf der Platine ein spezieller Taktchip befindet, kann dieser nicht unter die Leitung gelegt werden, sondern sollte unter das Kupfer gelegt werden, ggf. kann auch ein spezieller Chip an dessen Land angebracht werden. Bei vielen Chip-Referenz-Quarzoszillatoren sollten sich diese Quarzoszillatoren nicht unter der Leitung befinden, um eine Kupferisolierung zu verlegen.
4. Linie im rechten Winkel
Eine rechtwinklige Verkabelung ist im Allgemeinen erforderlich, um die Situation bei der Leiterplattenverkabelung zu vermeiden, und ist fast zu einem der Standards zur Messung der Qualität der Verkabelung geworden. Welchen Einfluss wird die rechtwinklige Verkabelung also auf die Signalübertragung haben? Grundsätzlich führt eine rechtwinklige Verlegung dazu, dass sich die Leitungsbreite der Übertragungsleitung ändert, was zu einer Impedanzdiskontinuität führt. Tatsächlich können nicht nur rechtwinklige, sondern auch tonwinklige und spitze Winkelverlegungen zu Impedanzänderungen führen.
Der Einfluss des rechtwinkligen Routings auf das Signal spiegelt sich hauptsächlich in drei Aspekten wider:
Erstens kann die Ecke der kapazitiven Last auf der Übertragungsleitung entsprechen und die Anstiegszeit verlangsamen;
Zweitens führt eine Impedanzdiskontinuität zu einer Signalreflexion.
Drittens: EMI erzeugt durch die rechtwinklige Spitze.
5. Spitzer Winkel
(1) Wenn bei Hochfrequenzstrom der Wendepunkt des Drahtes einen rechten Winkel oder sogar einen spitzen Winkel in der Nähe der Ecke aufweist, sind die magnetische Flussdichte und die elektrische Feldstärke relativ hoch, was zu einer starken elektromagnetischen Strahlungswelle und einer Induktivität führt Hier wird es relativ groß sein, der induktive ist größer als der stumpfe Winkel oder der abgerundete Winkel.
(2) Bei der Busverdrahtung der digitalen Schaltung ist die Verdrahtungsecke stumpf oder abgerundet, und die Verdrahtungsfläche ist relativ klein. Unter der gleichen Bedingung für den Zeilenabstand nimmt der gesamte Zeilenabstand 0,3-mal weniger Breite ein als die rechtwinklige Drehung.
6. Differenzielles Routing
Vgl. Differenzverdrahtung und Impedanzanpassung
Differenzsignale werden beim Entwurf von Hochgeschwindigkeitsschaltungen immer häufiger verwendet, da die wichtigsten Signale in Schaltungen immer eine Differenzstruktur verwenden. Definition: Im Klartext bedeutet dies, dass der Treiber zwei äquivalente, invertierende Signale sendet und der Empfänger bestimmt, ob der logische Zustand „0“ oder „1“ ist, indem er die Differenz zwischen den beiden Spannungen vergleicht. Das Paar, das das Differenzsignal trägt, wird Differenz-Routing genannt.
Im Vergleich zur herkömmlichen Single-Ended-Signalführung bietet das Differenzsignal in den folgenden drei Aspekten die offensichtlichsten Vorteile:
A. Starke Anti-Interferenz-Fähigkeit, da die Kopplung zwischen den beiden Differenzleitungen sehr gut ist. Bei Störungen von außen wird sie fast gleichzeitig an die beiden Leitungen gekoppelt, und der Empfänger kümmert sich nur um den Unterschied zwischen den beiden Leitungen zwei Signale, so dass das Gleichtaktrauschen von außen vollständig unterdrückt werden kann.
B. kann EMI wirksam hemmen. Da die Polarität zweier Signale entgegengesetzt ist, können sich die von ihnen abgestrahlten elektromagnetischen Felder ebenfalls gegenseitig aufheben. Je enger die Kopplung, desto weniger elektromagnetische Energie wird an die Außenwelt abgegeben.
C. Präzise Timing-Positionierung. Da die Schaltänderungen von Differenzsignalen im Gegensatz zu gewöhnlichen Single-Ended-Signalen, die auf einer hohen und niedrigen Schwellenspannung basieren, am Schnittpunkt zweier Signale liegen, ist der Einfluss von Technologie und Temperatur gering, was die Fehler im Timing reduzieren kann und noch größer ist geeignet für Schaltungen mit Signalen geringer Amplitude. LVDS (Low-Voltage-Differenzsignalisierung), das derzeit weit verbreitet ist, bezieht sich auf diese Differenzsignaltechnologie mit kleiner Amplitude.
Für PCB-Ingenieure geht es vor allem darum, sicherzustellen, dass die Vorteile des Differential-Routings beim eigentlichen Routing voll ausgenutzt werden können. Solange der Kontakt mit den Layout-Leuten vielleicht die allgemeinen Anforderungen des Differential-Routings versteht, das heißt „gleiche Länge, gleicher Abstand“.
Durch die gleiche Länge soll sichergestellt werden, dass die beiden Differenzsignale jederzeit die entgegengesetzte Polarität beibehalten und der Gleichtaktanteil reduziert wird. Die Äquidistanz dient hauptsächlich dazu, sicherzustellen, dass die Differenzimpedanz konsistent ist, und die Reflexion zu reduzieren. „So nah wie möglich“ ist manchmal eine Anforderung für differenzielles Routing.
7. Schlangenlinie
Serpentinenlinien sind eine Art Layout, das häufig im Layout verwendet wird. Sein Hauptzweck besteht darin, die Verzögerung anzupassen und die Anforderungen des System-Timing-Designs zu erfüllen. Das erste, was Designer erkennen müssen, ist, dass schlangenartige Drähte die Signalqualität zerstören und die Übertragungsverzögerung verändern können und bei der Verkabelung vermieden werden sollten. Um jedoch eine ausreichende Haltezeit der Signale sicherzustellen oder den Zeitversatz zwischen derselben Signalgruppe zu verringern, ist es in der tatsächlichen Konstruktion häufig erforderlich, bewusst zu wickeln.
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 zusammengefügt werden, um eine Impedanzanpassung zu erreichen.
Eine Gruppe von Bussen mit gleichen Eigenschaften sollte möglichst nebeneinander geführt werden, um eine gleiche Länge zu erreichen. Das vom Patch-Pad führende Loch sollte so weit wie möglich vom Pad entfernt sein.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 05.07.2023
