1. 一般的な実践
PCB 設計では、高周波回路基板の設計をより合理的にするために、より優れた耐干渉性能を次の側面から考慮する必要があります。
(1) 合理的な層の選択 PCB 設計で高周波回路基板を配線する場合、中央の内部プレーンはシールドの役割を果たすことができる電源層およびグランド層として使用され、寄生インダクタンスを効果的に低減し、配線の長さを短縮します。信号線間の相互干渉を低減します。
(2) 配線モード 配線モードは、高周波信号の放射と相互結合を低減できる 45° 角度回転または円弧回転に従う必要があります。
(3) ケーブル長 ケーブル長は短いほど良いです。2 本のワイヤ間の平行距離が短いほど良いです。
(4) スルーホールの数 スルーホールの数は少ないほど良い。
(5) 層間配線の方向 層間配線の方向は、信号間の干渉を少なくするため、上層が水平、下層が垂直の垂直方向としてください。
(6) 銅コーティングにより接地性が向上 銅コーティングにより信号間の干渉を低減できます。
(7) 重要な信号線処理を含めることで、信号の耐干渉能力を大幅に向上させることができます。もちろん、干渉源処理を含めることもできるため、他の信号と干渉することはありません。
(8) 信号ケーブルは信号をループ状に配線しません。信号をデイジーチェーンモードで配線します。
2. 配線の優先順位
キー信号線優先：アナログ小信号、高速信号、クロック信号、同期信号などのキー信号優先配線
密度第一の原則: ボード上の最も複雑な接続から配線を開始します。基板の最も密に配線された領域から配線を開始します
注意点:
A. クロック信号、高周波信号、センシティブ信号などの重要な信号には特別な配線層を設け、最小限のループ面積を確保するようにしてください。必要に応じて、手動による優先配線、シールドを採用し、安全間隔を増やす必要があります。信号品質を確保します。
b.電源層とグランド間の EMC 環境は劣悪なため、干渉に敏感な信号は避ける必要があります。
c.インピーダンス制御要件のあるネットワークは、線路の長さと線幅の要件に従って可能な限り配線する必要があります。
3、クロック配線
クロック ラインは、EMC に影響を与える最大の要因の 1 つです。信号線との干渉を避けるため、クロック線の穴を少なくし、他の信号線との混走を極力避け、一般の信号線から遠ざけてください。同時に、電源とクロック間の干渉を防ぐために、ボード上の電源は避けてください。
ボード上に特別なクロックチップがある場合、それはラインの下を通過することはできません。必要に応じて、銅線の下に敷設する必要があり、そのランドも特別なものにすることができます。多くのチップ基準水晶発振器では、銅絶縁を敷くために、これらの水晶発振器を配線の下に置くべきではありません。
4. 直角の線
直角ケーブル配線は、PCB 配線の状況を回避するために一般的に要求されており、配線の品質を測定する基準の 1 つとなっています。では、直角ケーブル配線は信号伝送にどの程度の影響を与えるのでしょうか?原理的には、直角に配線すると伝送線路の線幅が変化し、インピーダンスの不連続が生じます。実際、直角配線だけでなく、トン角、鋭角配線でもインピーダンス変化が生じる場合があります。
信号に対する直角ルーティングの影響は、主に次の 3 つの側面に反映されます。
まず、コーナーは伝送線路の容量性負荷と等価になる可能性があり、立ち上がり時間が遅くなります。
第二に、インピーダンスの不連続により信号反射が発生します。
第三に、直角チップによって発生する EMI です。
5. 鋭角
(1) 高周波電流の場合、ワイヤの折り返し点が直角または鋭角を呈するコーナー付近では、磁束密度と電界強度が比較的高く、強い電磁波を放射し、インダクタンスが大きくなります。ここでの角度は比較的大きくなり、誘導性は鈍角または丸みを帯びた角度よりも大きくなります。
(2) デジタル回路のバス配線は、配線の角が鈍角または丸くなっており、配線面積が比較的小さい。同じ行間隔の条件下では、合計行間隔は直角ターンの 0.3 分の 1 の幅を占めます。
6. 差動配線
参照。差動配線とインピーダンスマッチング
回路内の最も重要な信号には常に差動構造が使用されるため、高速回路の設計では差動信号がますます広く使用されています。定義: 簡単に言うと、ドライバーが 2 つの同等の反転信号を送信し、レシーバーが 2 つの電圧の差を比較することによって論理状態が「0」か「1」かを判断することを意味します。差動信号を伝送するペアは差動配線と呼ばれます。
通常のシングルエンド信号ルーティングと比較して、差動信号には次の 3 つの点で最も明白な利点があります。
ａ．強力な抗干渉能力。2 本の差動線間の結合が非常に優れているため、外部からのノイズ干渉がある場合、ほとんど同時に 2 本の線に結合され、受信機は差動線間の差のみを気にします。 2つの信号を受信できるため、外部からのコモンモードノイズを完全にキャンセルできます。
b.EMIを効果的に抑制できます。同様に、2 つの信号の極性が逆であるため、それらの信号によって放射される電磁場は互いに打ち消し合う可能性があります。結合が緊密であればあるほど、外界に放出される電磁エネルギーは少なくなります。
c.正確なタイミング位置決め。差動信号のスイッチング変化は 2 つの信号の交点に位置するため、高低しきい値電圧に依存する通常のシングルエンド信号とは異なり、テクノロジーや温度の影響が少なく、タイミングの誤差を低減でき、より優れた効果を発揮します。低振幅信号の回路に適しています。現在普及しているLVDS（Low Voltage Differential Signaling）とは、この小振幅差動信号技術のことを指します。
PCB エンジニアにとって最も重要なことは、差動配線の利点を実際の配線で十分に活用できるようにすることです。おそらく、レイアウト担当者との接触があれば、差動配線の一般的な要件、つまり「等しい長さ、等しい距離」を理解できるでしょう。
等しい長さは、2 つの差動信号が常に反対の極性を維持し、コモンモード成分を低減するためです。等距離は主に、差インピーダンスを確実に一定にし、反射を低減することを目的としています。「できるだけ近い」ことが差動配線の要件となる場合があります。
7. スネークライン
サーペンタインラインは、レイアウトでよく使われるレイアウトの一種です。その主な目的は、遅延を調整し、システムのタイミング設計の要件を満たすことです。設計者が最初に認識する必要があるのは、蛇のようなワイヤは信号品質を破壊し、伝送遅延を変化させる可能性があるため、配線時には避けるべきであるということです。ただし、実際の設計では、信号の十分な保持時間を確保したり、同じ信号グループ間の時間オフセットを低減したりするために、意図的に巻き線を行う必要があることがよくあります。
注意点:
差動信号線のペア（通常は平行線）は、インピーダンス整合を達成するために、穴をできるだけ少なく貫通し、2 本の線を一緒にする必要があります。
同じ属性を持つバスのグループは、同じ長さを実現するために可能な限り並べて配線する必要があります。パッチパッドから続く穴はパッドからできるだけ遠くにあります。
投稿日時: 2023 年 7 月 5 日