1. Thực hành chung
Trong thiết kế PCB, để thiết kế bảng mạch tần số cao hợp lý hơn, hiệu suất chống nhiễu tốt hơn, cần xem xét từ các khía cạnh sau:
(1) Lựa chọn lớp hợp lý Khi định tuyến bảng mạch tần số cao trong thiết kế PCB, mặt phẳng bên trong ở giữa được sử dụng làm lớp nguồn và lớp đất, có thể đóng vai trò che chắn, giảm hiệu quả độ tự cảm ký sinh, rút ngắn chiều dài đường tín hiệu và giảm nhiễu chéo giữa các tín hiệu.
(2) Chế độ định tuyến Chế độ định tuyến phải tuân theo góc quay 45° hoặc góc quay cung, có thể giảm phát xạ tín hiệu tần số cao và ghép nối lẫn nhau.
(3) Chiều dài cáp: Chiều dài cáp càng ngắn càng tốt. Khoảng cách song song giữa hai dây càng ngắn càng tốt.
(4) Số lượng lỗ xuyên qua Số lượng lỗ xuyên qua càng ít thì càng tốt.
(5) Hướng đi dây giữa các lớp Hướng đi dây giữa các lớp phải theo chiều dọc, tức là lớp trên nằm ngang, lớp dưới thẳng đứng để giảm nhiễu giữa các tín hiệu.
(6) Lớp phủ đồng tăng cường khả năng tiếp địa Lớp phủ đồng có thể làm giảm nhiễu giữa các tín hiệu.
(7) Việc đưa vào xử lý đường tín hiệu quan trọng có thể cải thiện đáng kể khả năng chống nhiễu của tín hiệu, tất nhiên, cũng có thể đưa vào xử lý nguồn nhiễu để không gây nhiễu cho các tín hiệu khác.
(8)Cáp tín hiệu không định tuyến tín hiệu theo vòng lặp. Định tuyến tín hiệu theo chế độ chuỗi liên kết.
2. Ưu tiên hệ thống dây điện
Ưu tiên đường tín hiệu chính: tín hiệu tương tự nhỏ, tín hiệu tốc độ cao, tín hiệu xung nhịp và tín hiệu đồng bộ hóa và các tín hiệu chính khác ưu tiên đường dây
Nguyên tắc mật độ đầu tiên: Bắt đầu đấu dây từ các kết nối phức tạp nhất trên bo mạch. Bắt đầu đấu dây từ khu vực có mật độ dây dày đặc nhất trên bo mạch.
Những điểm cần lưu ý:
A. Cố gắng cung cấp lớp dây dẫn đặc biệt cho các tín hiệu quan trọng như tín hiệu xung nhịp, tín hiệu tần số cao và tín hiệu nhạy cảm, đồng thời đảm bảo diện tích vòng lặp tối thiểu. Nếu cần, nên áp dụng phương pháp đấu dây ưu tiên thủ công, che chắn và tăng khoảng cách an toàn. Đảm bảo chất lượng tín hiệu.
b. Môi trường EMC giữa lớp nguồn và mặt đất kém nên cần tránh các tín hiệu dễ bị nhiễu.
c. Mạng có yêu cầu kiểm soát trở kháng phải được đấu dây càng xa càng tốt theo yêu cầu về chiều dài và chiều rộng đường dây.
3, dây đồng hồ
Đường dây xung nhịp là một trong những yếu tố lớn nhất ảnh hưởng đến EMC. Hãy tạo ít lỗ trên đường dây xung nhịp, tránh đi sát các đường tín hiệu khác càng xa càng tốt và tránh xa các đường tín hiệu chung để tránh gây nhiễu cho các đường tín hiệu. Đồng thời, nên tránh đặt nguồn điện trên bo mạch để tránh nhiễu giữa nguồn điện và đồng hồ.
Nếu trên bo mạch có chip đồng hồ chuyên dụng, nó không thể nằm dưới đường dây, nên đặt dưới lớp đồng, nếu cần thiết, cũng có thể đặt trên mặt đất chuyên dụng. Đối với nhiều bộ dao động tinh thể tham chiếu chip, những bộ dao động tinh thể này không nên nằm dưới đường dây, nên đặt lớp cách ly bằng đồng.
4. Đường thẳng vuông góc
Cáp vuông góc thường được yêu cầu để tránh tình trạng này trong hệ thống dây điện PCB, và gần như đã trở thành một trong những tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng dây điện. Vậy cáp vuông góc sẽ ảnh hưởng như thế nào đến việc truyền tín hiệu? Về nguyên tắc, việc định tuyến vuông góc sẽ làm thay đổi độ rộng đường dây truyền dẫn, dẫn đến gián đoạn trở kháng. Trên thực tế, không chỉ định tuyến vuông góc, định tuyến góc tấn, mà cả định tuyến góc nhọn cũng có thể gây ra thay đổi trở kháng.
Ảnh hưởng của định tuyến góc vuông đến tín hiệu chủ yếu được phản ánh ở ba khía cạnh:
Đầu tiên, góc có thể tương đương với tải điện dung trên đường truyền, làm chậm thời gian tăng;
Thứ hai, sự gián đoạn trở kháng sẽ gây ra sự phản xạ tín hiệu;
Thứ ba, EMI được tạo ra bởi đầu góc phải.
5. Góc nhọn
(1) Đối với dòng điện tần số cao, khi điểm uốn của dây có góc vuông hoặc thậm chí là góc nhọn, gần góc, mật độ từ thông và cường độ điện trường tương đối cao, sẽ phát ra sóng điện từ mạnh và độ tự cảm ở đây sẽ tương đối lớn, độ tự cảm sẽ lớn hơn góc tù hoặc góc tròn.
(2) Đối với hệ thống dây dẫn bus của mạch số, góc dây dẫn tù hoặc bo tròn, diện tích dây dẫn tương đối nhỏ. Trong cùng điều kiện khoảng cách dòng, tổng khoảng cách dòng chiếm ít hơn 0,3 lần chiều rộng so với góc phải.
6. Định tuyến khác biệt
So sánh hệ thống dây điện khác biệt và kết hợp trở kháng
Tín hiệu vi sai ngày càng được sử dụng rộng rãi trong thiết kế mạch tốc độ cao, bởi vì các tín hiệu quan trọng nhất trong mạch luôn sử dụng cấu trúc vi sai. Định nghĩa: Nói một cách đơn giản, nó có nghĩa là trình điều khiển gửi hai tín hiệu đảo ngược tương đương, và bộ thu sẽ xác định trạng thái logic là "0" hay "1" bằng cách so sánh sự khác biệt giữa hai điện áp. Cặp tín hiệu mang tín hiệu vi sai được gọi là định tuyến vi sai.
So với định tuyến tín hiệu đơn thông thường, tín hiệu vi sai có những ưu điểm rõ ràng nhất ở ba khía cạnh sau:
a. Khả năng chống nhiễu mạnh, vì sự ghép nối giữa hai dây vi sai rất tốt, khi có nhiễu từ bên ngoài, nó gần như được ghép nối với hai đường dây cùng một lúc và bộ thu chỉ quan tâm đến sự khác biệt giữa hai tín hiệu, do đó nhiễu chế độ chung từ bên ngoài có thể bị loại bỏ hoàn toàn.
b. Có thể ức chế hiệu quả nhiễu điện từ (EMI). Tương tự, vì cực tính của hai tín hiệu trái dấu, các trường điện từ do chúng bức xạ có thể triệt tiêu lẫn nhau. Sự kết hợp càng chặt chẽ, năng lượng điện từ giải phóng ra môi trường bên ngoài càng ít.
c. Định vị thời gian chính xác. Do sự thay đổi chuyển mạch của tín hiệu vi sai được đặt tại giao điểm của hai tín hiệu, không giống như tín hiệu một đầu thông thường dựa trên điện áp ngưỡng cao và thấp, nên tác động của công nghệ và nhiệt độ là nhỏ, có thể giảm thiểu sai số về thời gian và phù hợp hơn với các mạch có tín hiệu biên độ thấp. LVDS (tín hiệu vi sai điện áp thấp), hiện đang phổ biến, là công nghệ tín hiệu vi sai biên độ nhỏ này.
Đối với các kỹ sư PCB, điều quan trọng nhất là đảm bảo lợi thế của định tuyến vi sai có thể được tận dụng triệt để trong quá trình định tuyến thực tế. Có lẽ chỉ cần tiếp xúc với bộ phận bố trí, họ sẽ hiểu được yêu cầu chung của định tuyến vi sai, đó là "chiều dài bằng nhau, khoảng cách bằng nhau".
Độ dài bằng nhau nhằm đảm bảo hai tín hiệu vi sai luôn duy trì cực tính ngược nhau và giảm thành phần chế độ chung. Khoảng cách bằng nhau chủ yếu nhằm đảm bảo trở kháng chênh lệch được nhất quán và giảm phản xạ. Đôi khi, yêu cầu định tuyến vi sai là "càng gần càng tốt".
7. Đường rắn
Đường serpentine là một loại Layout thường được sử dụng trong layout. Mục đích chính của nó là điều chỉnh độ trễ và đáp ứng các yêu cầu thiết kế thời gian hệ thống. Điều đầu tiên mà các nhà thiết kế cần lưu ý là các dây dạng rắn có thể làm giảm chất lượng tín hiệu và thay đổi độ trễ truyền dẫn, do đó nên tránh sử dụng khi đấu dây. Tuy nhiên, trong thiết kế thực tế, để đảm bảo đủ thời gian lưu tín hiệu, hoặc để giảm độ lệch thời gian giữa các nhóm tín hiệu, thường cần phải quấn dây một cách có chủ đích.
Những điểm cần lưu ý:
Các cặp đường tín hiệu vi sai, thường là các đường song song, càng ít lỗ càng tốt, phải được đục lỗ, nên là hai đường thẳng cạnh nhau để đạt được sự khớp trở kháng.
Một nhóm các bus có cùng thuộc tính nên được định tuyến cạnh nhau càng xa càng tốt để đạt được chiều dài bằng nhau. Lỗ dẫn từ miếng vá càng xa miếng vá càng tốt.
Thời gian đăng: 05-07-2023
