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如何降低PCB互連設(shè)計(jì)中RF效應(yīng)

dOcp_circuit_el ? 來(lái)源:cg ? 2018-12-29 10:27 ? 次閱讀

電路板系統(tǒng)的互連包括:芯片到電路板、PCB板內(nèi)互連以及PCB與外部器件之間的三類互連。在RF設(shè)計(jì)中,互連點(diǎn)處的電磁特性是工程設(shè)計(jì)面臨的主要問題之一,本文介紹上述三類互連設(shè)計(jì)的各種技巧,內(nèi)容涉及器件安裝方法、布線的隔離以及減少引線電感的措施等等。

目前有跡象表明,印刷電路板設(shè)計(jì)的頻率越來(lái)越高。隨著數(shù)據(jù)速率的不斷增長(zhǎng),數(shù)據(jù)傳送所要求的帶寬也促使信號(hào)頻率上限達(dá)到1GHz,甚至更高。這種高頻信號(hào)技術(shù)雖然遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出毫米波技術(shù)范圍(30GHz),但的確也涉及RF和低端微波技術(shù)。

RF工程設(shè)計(jì)方法必須能夠處理在較高頻段處通常會(huì)產(chǎn)生的較強(qiáng)電磁場(chǎng)效應(yīng)。這些電磁場(chǎng)能在相鄰信號(hào)線或PCB線上感生信號(hào),導(dǎo)致令人討厭的串?dāng)_(干擾及總噪聲),并且會(huì)損害系統(tǒng)性能。回?fù)p主要是由阻抗失配造成,對(duì)信號(hào)產(chǎn)生的影響如加性噪聲和干擾產(chǎn)生的影響一樣。

高回?fù)p有兩種負(fù)面效應(yīng):1.信號(hào)反射回信號(hào)源會(huì)增加系統(tǒng)噪聲,使接收機(jī)更加難以將噪聲和信號(hào)區(qū)分開來(lái);2.任何反射信號(hào)基本上都會(huì)使信號(hào)質(zhì)量降低,因?yàn)檩斎胄盘?hào)的形狀出現(xiàn)了變化。

盡管由于數(shù)字系統(tǒng)只處理1和0信號(hào)并具有非常好的容錯(cuò)性,但是高速脈沖上升時(shí)產(chǎn)生的諧波會(huì)導(dǎo)致頻率越高信號(hào)越弱。盡管前向糾錯(cuò)技術(shù)可以消除一些負(fù)面效應(yīng),但是系統(tǒng)的部分帶寬用于傳輸冗余數(shù)據(jù),從而導(dǎo)致系統(tǒng)性能的降低。一個(gè)較好的解決方案是讓RF效應(yīng)有助于而非有損于信號(hào)的完整性。建議數(shù)字系統(tǒng)最高頻率處(通常是較差數(shù)據(jù)點(diǎn))的回?fù)p總值為-25dB,相當(dāng)于VSWR為1.1。

PCB設(shè)計(jì)的目標(biāo)是更小、更快和成本更低。對(duì)于RFPCB而言,高速信號(hào)有時(shí)會(huì)限制PCB設(shè)計(jì)的小型化。目前,解決串?dāng)_問題的主要方法是進(jìn)行接地層管理,在布線之間進(jìn)行間隔和降低引線電感(studcapacitance)。降低回?fù)p的主要方法是進(jìn)行阻抗匹配。此方法包括對(duì)絕緣材料的有效管理以及對(duì)有源信號(hào)線和地線進(jìn)行隔離,尤其在狀態(tài)發(fā)生跳變的信號(hào)線和地之間更要進(jìn)行間隔。

由于互連點(diǎn)是電路鏈上最為薄弱的環(huán)節(jié),在RF設(shè)計(jì)中,互連點(diǎn)處的電磁性質(zhì)是工程設(shè)計(jì)面臨的主要問題,要考察每個(gè)互連點(diǎn)并解決存在的問題。電路板系統(tǒng)的互連包括芯片到電路板、PCB板內(nèi)互連以及PCB與外部裝置之間信號(hào)輸入/輸出等三類互連。

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原文標(biāo)題:如何最大程度降低PCB互連設(shè)計(jì)中RF效應(yīng)?

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