Reka bentuk Papan Litar Bercetak (PCB) adalah penting dalam kerja jurutera elektrik dan bukanlah sesuatu yang mudah untuk mereka bentuk PCB yang sempurna. PCB yang sempurna bukan sahaja bergantung pada rasionaliti pemilihan dan pengagihan komponennya tetapi juga pada kekonduksian isyarat yang tinggi. Dalam tesis ini, pengetahuan tentang teknik peroutingan dalam reka bentuk litar isyarat berkelajuan tinggi pada PCB akan diperkenalkan dan dipaparkan bagi memberikan sedikit bantuan untuk kerja kejuruteraan anda.
Penghalaan PCB berdasarkan Papan Berbilang Lapisan
Apabila mereka bentuk PCB, kebanyakan jurutera lebih suka menyiapkan penghalaan isyarat tinggi dengan menggunakan papan berbilang lapisan. Selain peranannya sebagai teras PCB, jenis papan berbilang lapisan ini juga mampu mengurangkan gangguan litar, yang merupakan kaedah utama bagi jurutera apabila berdepan dengan masalah sedemikian. Apabila mereka bentuk litar isyarat berkelajuan tinggi pada PCB berdasarkan penggunaan papan berbilang lapisan, jurutera perlu mengecilkan saiz papan dengan menentukan bilangan lapisan secara rasional, untuk memanfaatkan sepenuhnya lapisan tengah bagi tetapan perisai untuk merealisasikan pembumian berdekatan, yang kesemuanya dapat dengan berkesan mengurangkan induktans parasit, memendekkan panjang penghantaran isyarat, mengurangkan gangguan silang antara isyarat dan sebagainya. Semua kaedah ini sangat bermanfaat untuk kebolehpercayaan litar isyarat berkelajuan tinggi.
Selain daripada kaedah di atas untuk meningkatkan kebolehpercayaan penghantaran isyarat PCB dengan bantuan papan berbilang lapisan, beberapa data berwibawa menunjukkan bahawa apabila bahan yang sama digunakan, hingar yang dijana oleh papan empat lapisan adalah 20dB lebih rendah daripada papan dua lapisan. Bagi pembengkokan plumbum, lebih sedikit pembengkokan yang berlaku, lebih baik hasilnya. Adalah paling baik menggunakan laluan keseluruhan dan apabila pembengkokan diperlukan, garisan 45 darjah atau garisan arka boleh digunakan supaya pancaran ke luar daripada isyarat berkelajuan tinggi dan gandingan bersama dapat dikurangkan, dan kedua-dua radiasi serta pantulan juga akan berkurangan.
Menjadikan Pin Utama antara Komponen dalam Litar Kelajuan Tinggi Sependek Mungkin
Dalam proses reka bentuk dan pendawaian litar isyarat berkelajuan tinggi PCB, jurutera perlu memastikan pin sambungan antara komponen dalam litar berkelajuan tinggi adalah sependek yang mungkin. Ini kerana semakin panjang pin sambungan, semakin besar induktans teragih dan kapasitor teragih, yang akan menyebabkan pantulan dan ayunan dalam litar berkelajuan tinggi.
Selain pemendekan pin plumbum antara komponen dalam litar berkelajuan tinggi, pertukaran lapisan antara pin plumbum komponen pada setiap litar berkelajuan tinggi juga perlu dipendekkan dalam proses pendawaian PCB, yang bermaksud bahawa lubang melalui dalam proses penyambungan komponen hendaklah diminimumkan. Secara amnya, satu lubang melalui boleh membawa kira-kira 0.5pF kapasitans teragih, yang jelas akan menyebabkan peningkatan kelewatan litar. Pada masa yang sama, dalam proseslitar berkelajuan tinggiPenghalaan, gangguan silang yang teraruh oleh penghalaan selari jarak dekat talian isyarat perlu diambil kira sepenuhnya. Jika pengagihan selari tidak dapat dielakkan, satu satah tanah berskala besar boleh diletakkan di bahagian belakang talian isyarat selari untuk mengurangkan gangguan. Dalam dua lapisan bersebelahan, arah penghalaan mestilah bersudut tegak.
Pembumian Sekeliling pada Talian Isyarat yang Sangat Penting atau Bahagian Setempat
Dalam proses reka bentuk penghalaan PCB, jurutera disarankan menggunakan pembumian mengelilingi pada talian isyarat yang sangat penting atau bahagian setempat. Penghalaan dilakukan pada isyarat yang kurang mudah terjejas oleh gangguan seperti isyarat jam dan isyarat analog berkelajuan tinggi pada masa wayar bumi untuk perlindungan ditambah pada periferi, dengan talian isyarat yang hendak dilindungi berada di tengah. Ini kerana semua jenis penghalaan isyarat tidak boleh membentuk gelung, begitu juga dengan wayar bumi. Walau bagaimanapun, jika litar penghalaan gelung terbentuk, gangguan besar akan berlaku dalam sistem. Kelebihan penghalaan dengan wayar bumi yang mengelilingi talian isyarat membawa kepada pengelakan gelung yang berkesan dalam proses penghalaan. Adalah disarankan supaya satu atau beberapa kapasitor nyahganding frekuensi tinggi diletakkan berhampiran setiap blok litar bersepadu. Apabila wayar bumi analog atau wayar digital disambungkan ke wayar bumi awam, pautan pencekik frekuensi tinggi hendaklah digunakan. Sesetengah talian isyarat berkelajuan tinggi memerlukan rawatan khas. Sebagai contoh, isyarat pembezaan dikehendaki berada pada lapisan yang sama dan sedekat mungkin dengan penghalaan selari. Tiada sebarang isyarat boleh diselitkan di antara talian isyarat pembezaan dan setiap satunya hendaklah mempunyai panjang yang sama.
Selain kaedah yang disebutkan di atas, semasa mereka bentuk penghalaan isyarat PCB, jurutera harus cuba mengelakkan cabang pendawaian isyarat berkelajuan tinggi atau pembentukan stub. Oleh kerana sinaran elektromagnet yang agak besar boleh dijana apabila wayar isyarat frekuensi tinggi diletakkan pada lapisan permukaan, wayar isyarat frekuensi tinggi harus diletakkan di antara wayar kuasa dan tanah supaya sinaran yang terhasil dapat dikurangkan dengan ketara disebabkan oleh penyerapan elektromagnet daripada kuasa dan lapisan bawah.
Sudah tentu, dalam projek praktikal, teori tidak pernah mendahului amalan. Saya ingin berkongsi beberapa pengalaman saya dari segi reka bentuk penghalaan PCB. Pertama, jika anda bukan satu-satunya pereka penghalaan bagi sesuatu PCB, maka luangkan masa yang mencukupi untuk menyemak reka bentuk jurupenghala. Langkah berjaga-jaga yang kecil adalah jauh lebih baik daripada pembetulan yang banyak. Adalah satu idea yang tidak bijak untuk mengharapkan jurupenghala memahami apa yang anda fikirkan. Nasihat dan arahan anda adalah yang paling penting pada peringkat awal reka bentuk penghalaan. Lebih banyak maklumat yang boleh anda berikan dan lebih banyak anda terlibat dalam reka bentuk, lebih baik PCB yang akan anda peroleh. Berikut ialah satu kaedah yang baik: anda boleh menetapkan satu titik siap sementara untuk jurutera reka bentuk PCB supaya prosedur penghalaan akan bermula dengan ketat mengikut langkah anda. Kaedah ini adalah seperti gelung tertutup kerana penghalaan tidak akan tersasar daripada landasan sehingga kemungkinan kerja semula dapat dikurangkan ke tahap minimum.
Kemudian arahan yang perlu anda berikan kepada jurutera penghalaan anda termasuklah: penerangan ringkas tentang fungsi litar; lakaran PCB dengan label bagi tempat masuk dan keluar;Lapisan PCBmaklumat seperti ketebalan, bilangan lapisan, maklumat terperinci bagi setiap lapisan isyarat dan plat bumi; jenis isyarat yang diperlukan oleh setiap lapisan; keperluan dari segi penempatan komponen penting; lokasi khusus komponen pintasan; kepentingan garisan tercetak; kepentingan litar yang memerlukan garisan tercetak kawalan impedans; litar yang memerlukan panjang pemetaan; saiz komponen; garisan tercetak, litar atau komponen yang memerlukan jarak atau kedekatan; jenis komponen yang diletakkan di bahagian atas atau bawah.
Sumber Berguna
•Petua Susun Atur Kelajuan Tinggi
•Teknik Penghalaan PCB Berkelajuan Tinggi untuk Mengurangkan Pengaruh EMI
•Penyelidikan tentang Reka Bentuk PCB Berkelajuan Tinggi dalam Sistem Aplikasi Tertanam
•Cabaran Reka Bentuk PCB Berkelajuan Tinggi terhadap Keutuhan Isyarat dan Penyelesaiannya
•Kaedah Penindasan Pantulan Isyarat dalam Susun Atur PCB Berkelajuan Tinggi
•Analisis Integriti Isyarat dan Reka Bentuk PCB pada Litar Campuran Digital-Analog Kelajuan Tinggi
•Perkhidmatan Pembuatan PCB Ciri Penuh daripada PCBCart - Pelbagai pilihan Nilai Tambah
•Perkhidmatan Pemasangan PCB Termaju daripada PCBCart - Bermula dari 1 unit
