HF PCBを設計する際に何を考慮すべきですか?


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現在、入力としてGPS 1PPS信号(1秒あたり1つの短いパルス)を備えたEagle Cadの小さなPCBを設計しています。1pssのパルス時間は1usのようなものです。

わかりました、それはスーパーHFではなく、まだです。

HF用のPCBを設計する際の良い設計方法は何ですか?

  • ルートの曲がった角は垂直よりも優れていますか?
  • 厚いルートは薄いルートや反対のルートよりも優れていますか?
  • グランドプレーン=良い?
  • 等..

Dave JonesのPCB設計チュートリアルには、多くの役立つ情報があります。
Toby Jaffey

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@テオドール、信号の立ち上がり時間は?これにより、信号の長さよりもスペクトルコンテンツが決まります。
Kortuk、2011

回答:


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ハワードジョンソンには、高速デジタルデザインニュースレターの膨大なコレクションがあります。

http://www.sigcon.com/pubsAlpha.htm

私のお気に入りの1つは、ダロンが言及した帰路電流を視覚的に示しています。DCは直線(最小抵抗の経路;グランドプレーン上の直線)で流れ、ACは信号導体の下(最小インダクタンスの経路;グランドプレーン上の信号経路の鏡像)の下を流れます。したがって、そのリターンパスがスプリットプレーンと交差しないようにしてください。また、他の高速リターンパスと交差しすぎないようにしてください。また、電源プレーンは、リターンパスのグラウンドプレーンのように機能し、リターンパスはコンデンサーを介してプレーンをジャンプできます。 (キャップ​​は短い周波数から高い周波数までです)。リターンパスは常に信号に最も近い平面を選択します。 http://www.sigcon.com/Pubs/news/8_08.htm

他のニュースレターもあると思います。たとえば、90度の角度はそれほど悪くありません。トレースに余分な容量を追加するだけです。「通常の」高速周波数では、これは大したことではありません。しかし、マイクロ波に当たると、寄生容量によって侵入する可能性があります 。http://www.sigcon.com/Pubs/edn/bigbadbend.htm

トレースサイズについては、これはスタックアップに大きく依存します。固体基準面(グラウンドまたは電源!)を使用する場合、トレースインピーダンスは、トレース幅とプレーンからの距離の関数です。インピーダンスを気にしない場合は、トレースが小さすぎない限り、トレースサイズはほとんど問題になりません。わいせつな電流(アンペア?)を流そうとしない限り、その場合、溶けないほど十分に大きなトレースが必要です。

信号面を参照面に隣接させてください。つまり、6層ボードの場合、信号層1と3の基準接地面2、および信号層4と6の基準電力面4です。信号面が隣接している場合は、クロストークを引き起こす可能性のある長い並列配線がないように注意してください。基準面がある場合、これはそれほど問題ではありません(リターン電流は依然としてクロストークする可能性がありますが、それほど悪くはありません)。

クロックトレースおよびその他の強力なノイズ源を他のトレースからできるだけ離します(経験則では、クロックのトレース幅は5倍、他のスイッチング信号の3倍にします)。


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ええ、それは本当にHFではありません。まだ...

確かにグラウンドプレーン。

何かを覚えているとしたら、ノイズについての1つの大きなことは、電流ループの観点から考えることです。ループを完了するには、すべての信号に戻り電流が必要です。他のすべてが等しい...信号の経路とその戻り電流によって形成される領域が大きいほど、放出および受信するノイズが多くなります。したがって、アース線が0.5フィート離れたところに信号がある場合、大量のノイズを吐き出して、大量の外部ノイズを信号に結合することになります。

グランドプレーンの主な理由の1つは、信号に非常に近いリターンパスを提供することです。奇妙なことに、リターン電流のHF成分は、グランドプレーンを横切ってバッテリ/入力電圧に至る直線経路だけでなく、信号トレースの経路の下をたどる傾向があります。

リターンループを最小化するという観点からノイズを最小化することを考えれば、他のほとんどのノイズ低減ステップは自明ではないにせよ自明になります。同様に、もしあなたがそれを助けることができるなら、あなたはそれが助けることができるならあなたが地面の大きなスロットを横切る信号トレースを持ちたくありません...リターン電流はスロットの周りを迂回させそしてより大きなリターンループエリアを作る必要があるからです。グランドプレーンにトレースを配置すると、同じ理由で問題が発生する可能性があります。これらのことを行うことができます。他の信号と交差しないように他の信号をルーティングするために最善を尽くす必要があります。

ビアはトリッキーです。典型的な信号-グラウンド-電力-信号の4層ボードがある場合、ビアを介して最下層に移行するとき、リターン電流のHFコンポーネントは、その下を追跡するために最も近いデカップリングコンデンサに迂回する必要がある場合があります。電源プレーンの最下層の信号トレース。したがって、デカップリングキャップをビアの比較的近くに配置します。

配線では、信号線を接地線と一緒にツイストします。リボンケーブルがある場合は、アースと信号を交互に使用します。(または信号が常に地面の隣にあるように地面信号信号地面信号信号地面...)


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おそらく、高周波信号をできるだけダイレクトに保つ​​ことが最善です。可能であれば、信号を入力するIC /コンポーネントを入力のすぐ隣に配置します。

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