PCB기술 - 고주파 회로 설계 및 배선 기술의 10가지 규칙

[첫 번째 트릭] 다층 기판 배선 고주파 회로는 고집적도와 배선 밀도가 높은 경향이 있습니다. 다층 기판의 사용은 배선에 필요할 뿐만 아니라 간섭을 줄이는 효과적인 수단이기도 합니다.

인쇄회로기판이아웃 단계에서 특정 수의 레이어가 있는 인쇄 기판 크기를 합리적으로 선택하면 중간 레이어를 최대한 활용하여 실드를 설정하고 가장 가까운 접지를 더 잘 실현하며 기생 인덕턴스를 효과적으로 줄이고 신호를 단축할 수 있습니다. 전송 길이를 크게 유지하면서 이러한 모든 방법은 신호 교차 간섭을 줄이는 등 고주파 회로의 신뢰성에 유리합니다.

일부 데이터에 따르면 동일한 재료를 사용할 때 4층 기판의 노이즈가 양면 기판의 노이즈보다 20dB 낮습니다.

그러나 문제도 있습니다. PCB 반층 수가 많을수록 제조 공정이 복잡해지고 단가가 높아집니다. 이를 위해서는 적절한 레이어 수를 선택하는 것 외에도 적절한 레이어가 있는 PCB를 선택해야 합니다. 합리적인 구성 요소 레이아웃 계획 및 올바른 배선 규칙을 사용하여 설계를 완료합니다.

[두 번째 트릭] 고속 전자 기기의 핀 사이의 리드는 가능한 한 구부러지지 않아야합니다. 고주파 회로 배선의 리드는 회전해야 하는 완전한 직선을 사용하는 것이 가장 좋습니다. 45도 파선 또는 원호로 회전할 수 있습니다. 동박의 고정 강도를 향상시키는 데만 사용되지만 고주파 회로에서 이 요구 사항을 충족하면 고주파 신호의 외부 방출 및 상호 결합을 줄일 수 있습니다.

[세 번째 비법] 고주파 회로 소자의 핀 간 리드는 짧을수록 좋다. 신호의 방사 강도는 신호 라인의 길이에 비례합니다. 고주파 신호의 리드가 길수록 연결하기가 더 쉽습니다. 신호 클럭, 수정 발진기, DDR 데이터, LVDS 라인, USB 라인, HDMI 라인 등과 같은 고주파 신호 라인의 경우 가능한 한 트레이스를 짧게 유지해야 합니다.

 [네 번째 조치] 고주파 회로 소자의 핀 사이의 납층 교대는 적을수록 좋다. 소위 "리드 레이어 교체가 적을수록 더 좋다"는 것은 부품 연결 프로세스에 사용되는 비아(via)가 적을수록 더 좋다는 것을 의미합니다. 데이터 측면에서 하나의 비아는 약 0.5pF의 분산 커패시턴스를 가져올 수 있습니다. 비아 수를 줄이면 속도를 크게 높이고 데이터 오류 가능성을 줄일 수 있습니다.

[다섯 번째 트릭] 근접 병렬 라우팅에서 신호 라인에 의해 발생하는 "누화"에 주의하십시오. 고주파 회로 배선은 가까운 병렬 라우팅에서 신호 라인에 의해 발생하는 "누화"에 주의해야 합니다. Crosstalk는 직접 연결되지 않은 신호선을 말합니다. 커플링 현상.

고주파 신호는 전송선로를 따라 전자파의 형태로 전송되기 때문에 신호선은 안테나 역할을 하고 전자장의 에너지는 전송선로 주변으로 방출됩니다. 신호 사이의 전자기장의 상호 결합으로 인해 원치 않는 노이즈 신호가 생성됩니다. 크로스토크(Crosstalk)라고 합니다.

PCB 층의 매개변수, 신호선의 간격, 구동단과 수신단의 전기적 특성, 신호선 종단 방법은 모두 누화에 일정한 영향을 미칩니다.

따라서 고주파 신호의 크로스토크를 줄이기 위해서는 배선 시 다음과 같은 조치가 필요합니다. 배선 공간이 허락하는 한 크로스토크가 더 심한 두 전선 사이에 접지선 또는 접지면을 삽입하십시오. 격리의 역할을 하고 누화를 줄입니다.

신호선을 둘러싼 공간에 시간에 따라 변하는 전자기장이 있는 경우 병렬 분포를 피할 수 없는 경우 병렬 신호선의 반대쪽에 넓은 영역의 "접지"를 배치하여 간섭을 크게 줄일 수 있습니다.

배선 공간이 허락한다면 인접한 신호 라인 사이의 간격을 늘리고 신호 라인의 평행 길이를 줄이고 클럭 라인을 키 신호 라인에 평행이 아닌 수직으로 만드십시오. 동일한 레이어의 평행 트레이스가 거의 불가피한 경우 트레이스의 방향은 인접한 두 레이어에서 서로 수직이어야 합니다.

디지털 회로에서 일반적인 클록 신호는 높은 외부 누화를 갖는 빠른 에지 변화가 있는 신호입니다. 따라서 설계 시 클록 라인을 접지선으로 둘러싸고 더 많은 접지선 구멍을 뚫어 분산 커패시턴스를 줄임으로써 누화를 줄이는 것이 좋습니다. 고주파 신호 클럭의 경우 저전압 차동 클럭 신호와 접지 모드를 사용하고 접지 구멍의 무결성에주의하십시오.

사용하지 않는 입력 단자는 일시 중단되어서는 안 되지만 전원 공급 장치에 접지되거나 연결되어야 합니다(전원 공급 장치는 고주파 신호 루프에서도 접지됨). 일시 중단된 라인이 송신 안테나와 동일할 수 있고 접지가 방해할 수 있기 때문입니다. 전송. 연습을 통해 이 방법을 사용하여 누화를 제거하면 때때로 즉각적인 결과를 얻을 수 있음이 입증되었습니다.

[여섯 번째 트릭] 집적 회로 블록의 전원 공급 장치 핀에 고주파 디커플링 커패시터를 추가합니다. 각 집적 회로 블록의 전원 핀에 고주파 디커플링 커패시터를 추가합니다. 전원 핀의 고주파 디커플링 커패시터를 높이면 전원 핀의 고주파 고조파 간섭을 효과적으로 억제할 수 있습니다.

[일곱 번째 트릭] 고주파 디지털 신호의 접지선과 아날로그 신호의 접지선은 분리되어야 합니다. 아날로그 접지선, 디지털 접지선 등을 공용 접지선에 연결할 때 고주파 초크 마그네틱 비드를 사용하여 연결하거나 직접 절연하고 적절한 장소를 선택하십시오. 단일 점 상호 연결.

고주파 디지털 신호의 접지선의 접지 전위는 일반적으로 일치하지 않으며 종종 둘 사이에 직접 전압 차이가 있습니다. 더욱이, 고주파 디지털 신호의 접지선은 종종 고주파 신호의 매우 풍부한 고조파 성분을 포함합니다. 디지털 신호 접지선과 아날로그 신호 접지선을 직접 연결하면 고주파 신호의 고조파가 접지선 결합을 통해 아날로그 신호와 간섭합니다.

따라서 정상적인 상황에서 고주파 디지털 신호의 접지선과 아날로그 신호의 접지선은 절연되어야 하며, 적당한 위치에서 단일점으로 접속하는 방식 또는 고주파수에 의한 접속 방식을 사용한다. 초크 자기 구슬을 채택할 수 있습니다.

[여덟 번째 팁] 흔적에 의해 형성되는 루프를 피하십시오. 다양한 고주파수 신호 트레이스에서 루프를 형성하지 마십시오. 부득이한 경우 루프 영역을 가능한 작게 만드십시오.

[아홉 번째 트릭] 좋은 신호 임피던스 매칭을 보장하는 것이 필요합니다. 신호를 전송하는 동안 임피던스가 일치하지 않으면 신호가 전송 채널에 반영됩니다. 반사로 인해 합성 신호가 오버슈트를 형성하여 신호가 논리 임계값 주변에서 변동하게 됩니다.

반사를 제거하는 기본적인 방법은 전송 신호의 임피던스를 잘 맞추는 것입니다. 부하 임피던스와 전송선로의 특성 임피던스의 차이가 클수록 반사가 커지므로 신호 전송선로의 특성 임피던스는 가능한 한 부하 임피던스와 같아지도록 해야 합니다.

동시에 PCB의 전송 라인에는 급격한 변화나 모서리가 없어야 하며 전송 라인의 각 지점의 임피던스를 연속적으로 유지해야 합니다. 그렇지 않으면 전송 라인의 세그먼트 사이에 반사가 발생합니다.

이를 위해서는 고속 PCB 배선 시 다음 배선 규칙을 준수해야 합니다. USB 배선 규칙.

USB 신호 차동 라우팅, 라인 너비 10mil, 라인 간격 6mil, 접지 라인 및 신호 라인 간격 6mil이 필요합니다.

HDMI 배선 규칙.

HDMI 신호 차동 라우팅이 필요하고 선폭은 10mil, 선 간격은 6mil, HDMI 차동 신호 쌍의 각 두 세트 사이의 간격은 20mil을 초과합니다.

LVDS 배선 규칙.

LVDS 신호 차동 라우팅, 라인 너비 7mil, 라인 간격 6mil이 필요하며 목적은 HDMI의 차동 신호 쌍 임피던스를 100+-15% 옴 DDR 배선 규칙으로 제어하는 것입니다.

DDR1 배선은 신호가 최대한 구멍을 통과하지 않도록 해야 합니다. 신호선의 너비와 선 사이의 거리가 동일합니다. 배선은 신호 간의 누화를 줄이기 위해 2W 원칙을 충족해야 합니다. DDR2 이상의 고속 장치의 경우 고주파 데이터도 필요합니다. 신호의 임피던스 매칭을 보장하기 위해 라인의 길이가 동일합니다.

[열 번째 트릭] 신호 전송의 무결성을 유지하십시오. 신호 전송의 무결성을 유지하고 접지선 분할로 인한 "접지 바운스 현상"을 방지합니다.