Hem > Resurser > Bloggar > Optimering av högfrekventa kretskortsprestanda: 4 viktiga störningsfaktorer och deras lösningar

Optimering av högfrekventa kretskortsprestanda: 4 viktiga störningsfaktorer och deras lösningar

2024-07-24Reporter: SprintPCB

Vid design av högfrekventa kretskort blir störningsproblem alltmer komplexa i takt med att frekvenserna ökar och kretsarna blir mindre och mer kostnadseffektiva. De viktigaste störningsfaktorerna inkluderar effektbrus, störningar från transmissionsledningar, koppling och elektromagnetisk störning (EMI). Här är en detaljerad förklaring och lösningar:

1. Strömbrus

I högfrekventa kretskortsdesigner påverkar effektbrus högfrekventa signaler avsevärt. Därför är lågbrusig effekt avgörande, tillsammans med rena jord- och kraftledningar. Effekt har inneboende impedans, och brus kan överlagra strömförsörjningen. För att minimera effektimpedansen föredras dedikerade effekt- och jordlager. Effektlager är generellt bättre än bussdesigner, eftersom de minimerar signalslingor och minskar brus.

Metoder för att eliminera strömbrus :

Via Management : Undvik stora öppningar i effektlager som stör signalslingor. Stora öppningar kan tvinga signaler att gå om, vilket ökar slingans area och brus.
Tillräckliga jordledningar : Varje signal behöver en dedikerad returväg, med parallella signal- och returvägar, vilket minimerar looparean.
Separera analog och digital effekt : Högfrekventa enheter är känsliga för digitalt brus, så separera dem och sammanfoga dem vid effektingångspunkten, med slingor placerade för korsande signaler.
Undvik överlappande effektlager : Förhindra bruskoppling genom parasitisk kapacitans.
Isolera känsliga komponenter : Till exempel PLL:er.
Placera kraftledningar : Minska brus genom att placera kraftledningar intill signalledningar.

2. Kraftledningar

Vid design av högfrekventa kretskort stöter transmissionsledningar på reflektionsproblem, vilket försämrar signalkvaliteten och ökar systembruset. Den primära lösningen är impedansmatchning, vilket undviker diskontinuiteter i transmissionsledningens impedans.

Metoder för att eliminera störningar från transmissionsledningar :

Undvik impedansdiskontinuiteter : Använd 45° vinklar eller kurvor istället för räta vinklar och minimera via-användningen, eftersom varje via är en punkt med impedansdiskontinuitet.
Undvik stubblinjer : Korta stubblinjer kan avslutas; långa stubblinjer bör undvikas eftersom de orsakar betydande reflektion.

3. Koppling

I design av högfrekventa kretskort inkluderar vanliga kopplingskanaler gemensam impedanskoppling, gemensam modkoppling, differentialmodkoppling och överhörning.

Metoder för att eliminera överhörning :

Korrekt avslutning : Avsluta känsliga signalledningar för att minska störningar.
Öka avståndet mellan signalledningar : Använd jordlagerhantering och minska ledningsinduktansen.
Infoga jordledningar : Mellan intilliggande signalledningar, med jordledningar anslutna till jordplanet var 1/4:e våglängd.
Minimera loopområden : Minska loopstorleken där det är möjligt.
Undvik delade signalslingor : Se till att varje signal har en unik returväg.
Fokus på signalintegritet : Använd termineringstekniker under lödning och kopparfolieskärmning för mikrostriplängder.

4. Elektromagnetisk störning (EMI)

Vid design av högfrekventa kretskort blir EMI-problem mer betydande allt eftersom hastigheterna ökar, särskilt för höghastighetsenheter.

Metoder för att eliminera elektromagnetisk störning :

Minska loopar : Minimera antalet och storleken på loopar, undvik artificiella loopar och använd kraftplan.
Filtrering : Använd avkopplingskondensatorer, EMI-filter och magnetiska komponenter på kraft- och signalledningar.
Skärmning : Implementera skärmande åtgärder, såsom skärmburkar eller lager.
Lägre hastighet för högfrekventa enheter : Välj enheter med lägre hastighet för att minska EMI.
Öka kretskortets dielektricitetskonstant och tjocklek : Minska strålning från högfrekventa delar och förhindra elektromagnetiskt läckage.

Sammanfattande principer för design av högfrekventa kretskort :

Enhetlig och stabil kraft och jord : Säkerställ lågimpedans, rena kraft- och jordledningar.
Noggrann routing och avslutning : Eliminera reflektioner och minska överhörning.
Brusreducering : Använd filtrering, skärmning och optimerad design för att uppfylla EMC-krav.