디지털 논리 회로의 주파수가 45MHZ~50MHZ에 도달하거나 초과하고 이 주파수 이상에서 작동하는 회로가 전체 전자 시스템의 일정량(예: 1/3)을 차지하는 경우 일반적으로 고주파라고 합니다. 회로(다층 회로). 그릇). 고주파 회로 기판 설계는 매우 복잡한 설계 프로세스이며 배선은 전체 설계에 매우 중요합니다!
첫 번째 움직임, 높은 다층 회로 기판 배선
고주파 회로는 집적도와 배선 밀도가 높은 경우가 많습니다. 다층 회로 기판의 사용은 배선에 필요할 뿐만 아니라 간섭을 줄이는 효과적인 수단이기도 합니다. PCB 레이아웃 단계에서 특정 수의 레이어가 있는 인쇄 회로 기판의 크기가 합리적으로 선택되고 중간 레이어를 완전히 사용하여 차폐를 설정하여 가장 가까운 접지를 더 잘 실현하고 기생을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 인덕턴스 감소 및 신호 전송 길이 단축, 동시에 신호 상호 간섭의 큰 진폭 감소 등 이러한 모든 방법은 고주파 회로의 신뢰성에 유리합니다. 일부 데이터에 따르면 동일한 재료를 사용할 때 4층 기판(다층 회로 기판)의 노이즈가 양면 기판보다 20dB 낮습니다. 그러나 동시에 문제도 있습니다. 회로 기판의 반층 수가 많을수록 제조 공정이 복잡해지고 단가가 높아집니다. 이를 위해서는 PCB Layout을 수행할 때 적절한 레이어 수의 회로 기판을 선택해야 합니다. 합리적인 구성 요소 레이아웃을 계획하고 올바른 배선 규칙을 사용하여 설계를 완료합니다.
두 번째 조치는 고속 전자 장치의 핀 사이의 리드 벤딩이 적을수록 좋습니다.
고주파 회로 배선의 리드는 모두 직선인 것이 바람직하며 돌려야 합니다. 파선이나 호로 45-돌릴 수 있습니다. 이 요구 사항은 저주파 회로에서 동박의 고정 강도를 향상시키는 데만 사용되는 반면 고주파수 회로에서는 이 요구 사항이 충족됩니다. 요구 사항은 고주파 신호의 외부 방출 및 상호 결합을 줄일 수 있습니다.
세 번째 조치는 고주파 회로 장치의 핀 사이의 리드 레이어 간의 교번이 적을수록 더 좋습니다.
소위 "리드의 층간 교대가 적을수록 좋다"는 것은 부품 연결 과정에서 사용되는 비아(Via)가 적을수록 좋다는 것을 의미합니다. 측면에 따르면 PCB 비아는 약 0.5pF의 분산 커패시턴스를 가져올 수 있으며 비아 수를 줄이면 속도를 크게 향상시키고 데이터 오류 가능성을 줄일 수 있습니다.
네 번째 측정은 고주파 회로(다층 회로 기판) 장치의 핀 사이의 리드가 짧을수록 더 좋습니다.
신호의 방사 강도는 신호 라인의 트레이스 길이에 비례합니다. 고주파 신호 리드가 길수록 가까운 구성 요소에 결합하기가 더 쉽습니다. 따라서 클럭, 수정 발진기, DDR 데이터와 같은 신호의 경우 LVDS 라인, USB 라인, HDMI 라인과 같은 고주파 신호 라인은 가능한 한 짧아야 합니다.
다섯 번째 트릭, 근거리에서 신호 라인의 병렬 배선으로 인해 발생하는 "누화"에 주의
고주파 회로 배선에서는 근접한 신호선의 병렬 배선으로 인해 발생하는 "누화"에 주의해야 합니다. Crosstalk는 직접 연결되지 않은 신호선 간의 결합 현상을 말합니다. 고주파 신호는 전송선을 따라 전자기파 형태로 전송되기 때문에 신호선은 안테나 역할을 하게 되고 전자기장의 에너지는 전송선로 주변으로 방출된다. 크로스토크(Crosstalk)라고 합니다. PCB 층의 매개변수, 신호선의 간격, 구동단과 수신단의 전기적 특성, 신호선의 종단 방법은 모두 누화에 일정한 영향을 미칩니다. 따라서 고주파 신호의 혼선을 줄이기 위해 배선 시 가능한 한 다음을 수행해야 합니다.
배선 공간이 허용하는 조건에서 두 라인 사이에 접지선 또는 접지면을 삽입하여 심각한 누화가 발생하여 절연 역할을 하고 누화를 줄일 수 있습니다.
신호선 주변 공간에 시간에 따라 변하는 전자기장이 있는 경우 병렬 분포를 피할 수 없는 경우 평행 신호선의 반대쪽에 넓은 영역의 "접지"를 배치하여 간섭을 크게 줄일 수 있습니다.
배선 공간이 허용된다는 전제 하에 인접한 신호선 사이의 간격을 늘리고 신호선의 평행 길이를 줄이고 클럭 라인을 키 신호선과 평행이 아닌 수직으로 만드십시오.
같은 레이어의 평행 트레이스가 거의 불가피한 경우 두 개의 인접한 레이어에서 트레이스의 방향은 서로 수직이어야 합니다.
디지털 회로에서 일반적인 클록 신호는 에지 변화가 빠른 신호이며 외부 혼선이 큽니다. 따라서 설계 시 클록 라인을 접지선으로 둘러싸고 더 많은 접지선 구멍을 만들어 분산 커패시턴스를 줄여 크로스토크를 줄여야 합니다.
고주파 신호 클록의 경우 저전압 차동 클록 신호를 사용하고 접지를 감싼 다음 접지 펀칭 무결성에 주의해야 합니다.
사용하지 않는 입력 단자를 매달지 말고 접지하거나 전원 공급 장치에 연결하십시오(전원 공급 장치는 고주파 신호 루프에서도 접지됨). 댕글링 라인이 송신 안테나와 동일할 수 있고 접지가 발생할 수 있기 때문입니다. 방출을 억제합니다. 이러한 방식으로 누화를 제거하면 때때로 즉시 효과적일 수 있음이 실습을 통해 입증되었습니다.
여섯 번째 조치, 집적 회로 블록(다층 회로 기판)의 전원 핀은 고주파수 디커플링 커패시터를 증가시킵니다.
고주파 디커플링 커패시터는 각 집적 회로 블록의 전원 공급 핀 근처에 추가됩니다. 전원 핀에 고주파 디커플링 커패시터를 추가하면 전원 핀의 고주파 고조파로 인한 간섭을 효과적으로 억제할 수 있습니다.
일곱 번째 조치, 배선에 의해 형성된 루프를 피하십시오
모든 종류의 고주파 신호 트레이스는 가능한 한 루프를 형성하지 않아야 합니다. 피할 수 없는 경우 루프 영역을 가능한 작게 유지해야 합니다.
여덟 번째 트릭은 고주파 디지털 신호의 접지선과 아날로그 신호의 접지선을 분리하는 것입니다.
아날로그 접지선, 디지털 접지선 등을 공용 접지선에 연결할 경우 고주파 초크 마그네틱 비드를 사용하여 적절한 위치에 연결하거나 직접 절연 및 단일점 상호 연결을 해야 합니다. 고주파 디지털 신호의 접지선의 접지 전위는 일반적으로 일치하지 않으며 종종 둘 사이에 일정한 전압 차이가 있습니다. 또한 고주파 디지털 신호의 접지선은 고주파 신호의 고조파 성분이 매우 풍부한 경우가 많습니다. 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 절연되어야하며 적절한 위치의 단일 지점에서 상호 연결되거나 고주파 초크 자기 비드로 상호 연결될 수 있습니다.
아홉 번째 조치는 양호한 신호 임피던스 매칭을 보장해야 합니다.
신호 전송 과정에서 임피던스가 일치하지 않으면 신호가 전송 채널의 신호를 반사하고 반사로 인해 합성 신호가 오버슈트를 형성하여 신호가 논리 임계값 근처에서 변동하게 됩니다.
반사를 제거하는 기본적인 방법은 전송 신호의 임피던스를 잘 맞추는 것입니다. 부하 임피던스와 전송 라인의 특성 임피던스의 차이가 클수록 반사가 커집니다. 따라서 신호 전송 선로의 특성 임피던스는 가능한 한 부하 임피던스와 같아야 합니다. 동시에, 회로 기판의 전송 라인은 급격한 변화나 모서리를 가질 수 없으며 전송 라인의 각 지점의 임피던스를 연속적으로 유지하려고 시도해야 합니다. 그렇지 않으면 전송 세그먼트 사이에 반사가 있을 것입니다 라인.
이를 위해서는 고속 PCB 배선을 수행할 때 다음 배선 규칙을 따라야 합니다.
USB 배선 규칙. USB 신호에 대한 차동 트레이스는 10mils의 라인 폭, 6mils의 라인 간격, 접지와 신호 라인 사이의 6mils 간격이 필요합니다.
HDMI 배선 규칙. HDMI 신호 차동 트레이스가 필요하며, 라인 너비는 10mil, 라인 간격은 6mil, 각각의 두 HDMI 차동 신호 쌍 사이의 간격은 20mil을 초과합니다.
LVDS 배선 규칙. 7mil의 라인 너비와 6mil의 라인 간격을 가진 LVDS 신호 차동 트레이스가 필요합니다. 목적은 HDMI의 차동 신호 쌍 임피던스를 100 + -15퍼센트 옴으로 제어하는 것입니다.
DDR 라우팅 규칙. DDR1 배선은 신호가 가능한 한 많은 구멍을 통과하지 않고 신호 라인의 너비가 동일하며 라인의 거리가 동일해야 합니다. 배선은 신호 간의 누화를 줄이기 위해 2W 원칙을 충족해야 합니다. DDR2 이상의 고속 장치의 경우 고주파 데이터도 필요합니다. 라인의 길이는 신호의 임피던스 매칭을 보장하기 위해 동일합니다.
열 번째 비결은 신호 전송의 무결성을 유지하고 접지선 분리로 인한 "접지 바운스 현상"을 방지하는 것입니다.