نکات مهم در طراحی PCB فرکانس بالا
روش مسیریابی
- در طراحی مسیریابی PCB با فرکانس بالا، در صورت نیاز به خم شدن، می توان بین خمیدگی 45 درجه یا چرخش منحنی انتخاب کرد. این رویکرد شانس انتشار و جفت شدن سیگنال فرکانس بالا را کاهش می دهد.
طول مسیریابی
- در مسیریابی PCB با فرکانس بالا در طول طراحی PCB، طول مسیریابی کوتاهتر ترجیح داده میشود و فواصل کوتاهتر بین آثار موازی مطلوب است. شدت تابش یک سیگنال مستقیماً با طول ردیابی سیگنال مرتبط است. ردیابی سیگنال فرکانس بالا طولانی تر منجر به افزایش جفت شدن با سایر اجزا می شود. به همین دلیل سیگنال های ساعت، DDR، USB، اترنت گیگابیتی و HDMI طول مسیریابی کوتاه تری را ترجیح می دهند.
تعداد Vias
- در مسیریابی PCB با فرکانس بالا در طول طراحی PCB، vias کمتری ترجیح داده می شود. هر ویا تقریباً 0.5 pF ظرفیت توزیع شده را معرفی می کند. کاهش تعداد vias می تواند سرعت سیگنال را بهبود بخشد و احتمال خطاهای داده را کاهش دهد. از طریق خردهها ناپیوستگیهای امپدانس را معرفی میکنند که میتواند منجر به مشکلات یکپارچگی سیگنال شود
اجتناب از تداخل یا CrossTalk
- هنگام مسیریابی مدارهای فرکانس بالا، مهم است که “crosstalk” معرفی شده توسط ردیابی سیگنال نزدیک به موازی را در نظر بگیرید. Crosstalk به پدیده جفت شدن بین خطوط سیگنالی که مستقیماً متصل نیستند اشاره دارد. از آنجایی که سیگنال های فرکانس بالا به شکل امواج الکترومغناطیسی در طول خطوط انتقال منتقل می شوند، خطوط سیگنال به عنوان آنتن عمل می کنند و انرژی میدان الکترومغناطیسی را در اطراف خط انتقال منتشر می کنند. سیگنالهای نویز نامطلوب تولید شده به دلیل جفت شدن دو طرفه میدانهای الکترومغناطیسی بین سیگنالها، تداخل نامیده میشوند.
روش های اجتناب از تداخل در فرکانس بالا
- هرچه فاصله بین خطوط سیگنال بیشتر باشد، تداخل کمتری رخ میدهد
- کوتاه کردن طول بخشهایی از خطوط سیگنال که به طور موازی در کنار هم قرار دارند، میتواند به کاهش تداخل کمک کند
- خطوط ساعت که اغلب سیگنالهای پرنویز هستند، باید به طور ایدهآل عمود بر سایر خطوط سیگنال قرار گیرند
- در صورتی که اجزای مدار مجبور به قرارگیری در کنار هم باشند، قرار دادن یک صفحه زمین (یا سیم زمین) بین آنها میتواند به طور قابل توجهی تداخل بین سیگنالها را کاهش دهد
- در مدارهای چندلایه، جهتگیری خطوط سیگنال در لایههای مختلف باید به گونهای باشد که تداخل بین آنها به حداقل برسد. به عنوان مثال، اگر خطوط سیگنالی در یک لایه به صورت افقی قرار دارند، در لایه مجاور به صورت عمودی قرار گیرند
- برای سیگنالهای ساعت با فرکانس بسیار بالا، استفاده از سیگنالهای دیفرانسیل ولتاژ پایین همراه با یک صفحه زمین جداگانه توصیه میشود
- پایانههای ورودی مدارهای مجتمع که استفاده نمیشوند، باید به زمین یا به منبع تغذیه متصل شوند تا از عمل کردن آنها به عنوان آنتن جلوگیری شود
- هر تراشه مدار مجتمع (IC) باید دارای یک خازن جداکننده فرکانس بالا باشد که در نزدیکی پایه های منبع تغذیه آن قرار می گیرد. افزودن خازنهای جداکننده فرکانس بالا به پایههای منبع تغذیه، به طور موثری از ایجاد تداخل هارمونیک فرکانس بالا در پایههای منبع تغذیه جلوگیری میکند.
- عدم تطابق امپدانس در خطوط انتقال باعث ایجاد بازتابهای سیگنال میشود که میتواند به نوسانات و اختلال در عملکرد مدار منجر شود. برای جلوگیری از این مشکل، باید امپدانس خط انتقال را با امپدانس بار تطبیق داده شود. همچنین، تغییرات ناگهانی در عرض خطوط انتقال باید از بین برود تا از ایجاد بازتاب در نقاط تغییر امپدانس جلوگیری شود.
- از مسیریابی زنجیره ای یا Fly-by Topology/Daisy Chain استفاده کنید