पीसीबी डिजाइन को किस आवृत्तियों पर मुश्किल होता है?

Question

मैंने कई मिश्रित-सिग्नल पीसीबी डिजाइन किए हैं जहां उच्चतम-आवृत्ति घटक स्वयं माइक्रोकंट्रोलर के क्रिस्टल थरथरानवाला है। मैं मानक सर्वोत्तम प्रथाओं को समझता हूं: लघु निशान, जमीनी विमान, डिकूपिंग कैप, गार्ड रिंग, परिरक्षण निशान आदि।

मैंने 2.4GHz और ~ 6.5GHz अल्ट्रा-वाइड बैंड में कुछ RF सर्किट भी एक साथ लगाए हैं। मैं विशेषता प्रतिबाधा, जमीन सिलाई, संतुलित बनाम असंतुलित आरएफ फ़ीड लाइनों, और प्रतिबाधा मिलान की एक कामकाजी समझ है। मैंने हमेशा इन डिज़ाइनों का विश्लेषण करने और उन्हें ठीक करने के लिए एक RF इंजीनियर को अनुबंधित किया है।

मुझे समझ में नहीं आ रहा है कि एक दायरे अगले में कैसे पार करना शुरू करता है। मेरी वर्तमान परियोजना में चार उपकरणों के बीच एक 20 मेगाहर्ट्ज एसपीआई बस साझा है, जिसने मुझे इस प्रश्न पर जाने दिया है। लेकिन, मैं वास्तव में सामान्य दिशानिर्देशों की तलाश कर रहा हूं।

1. जहाँ तक आवृत्ति बनाम लंबाई की दिशा निर्देश हैं? मुझे लगता है कि 20MHz (15 मीटर) के साथ ~ 3 इंच के निशान ठीक हैं, लेकिन सामान्य मामला क्या है?

2. जैसे-जैसे आवृत्तियों में वृद्धि होती है, विकिरण से लंबे निशान को कैसे रोका जाए? क्या स्ट्रिपलाइन और सहवास का रास्ता है?

3. वैसे भी एक विशिष्ट माइक्रोकंट्रोलर आउटपुट स्टेज की RF विशेषता प्रतिबाधा क्या है?

4. आदि।

कृपया मुझे कुछ भी बताने के लिए स्वतंत्र महसूस करें :)

Comments

ईमानदारी से: आप इसके बारे में डीसी से ऊपर की ओर सोच रहे होंगे।

— जॉन यू

Im वर्तमान में "हाई-स्पीड डिजिटल डिज़ाइन। एक हैंडबुक ऑफ़ ब्लैक मैजिक" sigcon.com/books/bookHSDD.htm पढ़ रहा है । यह इन मुद्दों को काफी विस्तार से बताता है। एकमात्र बड़ी झुंझलाहट यह है कि यह मानक मीट्रिक इकाइयों का उपयोग नहीं करता है।

— स्टारब्ल्यू

Answer 1

1. जहाँ तक आवृत्ति बनाम लंबाई की दिशा निर्देश हैं? मुझे लगता है कि 20MHz (15 मीटर) के साथ ~ 3 इंच के निशान ठीक हैं, लेकिन सामान्य मामला क्या है?

मेरे काम में, दिशानिर्देश है, यदि ट्रेस की विद्युत लंबाई लंबी है तो 1/10 तरंग दैर्ध्य है, आपको इसे ट्रांसमिशन लाइन के रूप में इलाज करने की आवश्यकता है। कम से कम, इसका मतलब है कि आपको लाइन के प्रतिबाधा से मेल खाने वाले अवरोधक के साथ समाप्त होना चाहिए। आप यह कैसे पता लगा सकते हैं कि किस प्रतिरोधक मूल्य का उपयोग करना है? आप अनुमान लगाते हैं कि डिजाइन के दौरान प्रतिबाधा क्या होगी, और फिर आप डीवीटी के दौरान रिंगिंग को कम करने के लिए मूल्य को समायोजित करते हैं।

अब, 1/10 तरंग दैर्ध्य के सही अर्थ के बारे में यहाँ कुछ सूक्ष्मता है। एक पापी के लिए, यह सीधा है। एक चौकोर तरंग के लिए, जो कई सीन्स का योग है, आपको अपने अनुमानक के रूप में उच्चतम आवृत्ति घटक का उपयोग करना चाहिए। जैसे ही आप वर्ग के कोनों को तेज आस्तीन दर के साथ तेज करते हैं, आप सबसे तेज साइन सक्षम की आवृत्ति बढ़ाते हैं।

इसका मतलब क्या है, एक डिजिटल सिग्नल के लिए, ड्राइव की ताकत सीधे लाइन की विद्युत लंबाई को प्रभावित करती है। उच्च ड्राइव शक्ति आसानी से एक पंक्ति को चालू कर सकती है जो एक में नहीं बजती है।

मैंने इसे कठिन तरीके से सीखा जब एक सप्लायर ने हमें बताए बिना एक डिजिटल बफर में "सुधार" किया। इस बदलाव ने स्लीव रेट को बढ़ा दिया, जिससे रिंग इतनी खराब हो गई कि रिसीविंग चिप लगनी शुरू हो गई। एक बोर्ड जिसका हमने उत्पादन किया था, जो वर्षों से ठीक काम कर रहा था, अचानक बेतरतीब ढंग से ताला लगाने लगा।

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समस्या (जैसा कि आप ध्यान दें) यह है कि डिजिटल संकेतों के लिए आवृत्ति महत्वपूर्ण चीज नहीं है। यह वृद्धि / गिरावट का समय है। तो 1/10 तरंग दैर्ध्य यहाँ कुंजी नहीं है। मेरा जवाब भी देखिए। मैंने वोट नहीं डाला, लेकिन शायद मेरे पास होना चाहिए।

— रॉल्फ ओस्टेगार्ड

Answer 2

1. ट्रेस लंबाई बनाम आवृत्ति - एक आईसी और दूसरे के बीच डेटा या वाहक तरंगों को भेजने के लिए, दिशानिर्देश काफी सहिष्णु हैं जो मैं कहूंगा। अधिकतम आवृत्ति जो महत्वपूर्ण मात्रा में उत्पन्न हो सकती है (शायद एक वर्ग तरंग के लिए कई हार्मोनिक्स तक) सीमित कारक है और यदि आपके ट्रेस की लंबाई तरंग दैर्ध्य के "दसवें से कम" है, तो आपको शायद इसकी आवश्यकता नहीं है एक टर्मिनेटर के साथ काम करते हैं। यहां तक ​​कि थोड़ी लंबी ट्रेस लंबाई में आप कुछ दसियों पीएफ के श्रृंखला संयोजन के साथ समाप्त कर सकते हैं और (कहते हैं) 50 ओम। यह एक तर्क रेखा के पार सीधे 50 ओम टर्मिनेटर की समस्या से बचा जाता है। विभिन्न सर्किटों के लिए "नियम" उदाहरण के लिए अधिक कठोर हैं, एक फोटोडायोड एम्पलीफायर में 1 गीगाहर्ट्ज का 3 डी बैंडविड्थ (तरंग दैर्ध्य = 0) हो सकता है। 3 मीटर) और एक दसवां 30 मिमी होगा - एक फोटोडायोड एम्पलीफायर के इनपुट पर एक पूरी तरह से विनाशकारी ट्रेस लंबाई और साथ ही लाइन का अधिष्ठापन कार्य करने की कोशिश करते समय सभी प्रकार के छिपे हुए आश्चर्य का कारण होगा। इसलिए आप जो करने की कोशिश कर रहे हैं, उसके आधार पर नियम बदल जाते हैं।

इसलिए मैं यहाँ मजबूत डिजिटल (या एनालॉग) ट्रांसमिशन, फोटोडायोड एम्पलीफायरों की तरह संवेदनशील / कमजोर सर्किट के बीच अंतर कर रहा हूँ और मैं आपके 6.5 GHz UWB का उपयोग एक उदाहरण के रूप में करूँगा - हो सकता है कि यह GHz के एक जोड़े में व्यापक ट्यूनिंग हो लेकिन यदि आप kHz से GHz रेंज में एक रेखीय एम्पलीफायर बनाने की कोशिश कर रहे थे, आप परजीवी ट्रांजिस्टर कैपेसिटेंस के साथ प्रतिध्वनित होने वाले ट्रेस की लंबाई अधिष्ठापन पर समस्याओं को मारेंगे और कभी-कभी आपको बहुत छोटे ट्रैक में प्रतिरोधों को लगाना पड़ता है, बस एक सर्किट आत्म-दोलन से बचें। क्या आप वास्तव में उच्च आवृत्तियों (लेकिन सीमित बैंडविड्थ) पर प्राप्त कर सकते हैं पर मेरे "रेडियो प्रमुख" के साथ आप अपने लाभ के लिए परजीवी का उपयोग कर सकते हैं, लेकिन डीसी से कई गीगाहर्ट्ज तक वास्तव में व्यापक बैंडविड्थ में नहीं। वैसे भी यह मेरे लिए पैन-आउट हो जाता है।

1. संतुलित निशान के साथ लंबे समय तक विकिरण की रोकथाम की जा सकती है - दूर का क्षेत्र शून्य है क्योंकि दो ईएम फ़ील्ड रद्द हो जाते हैं (जब यह ठीक से ठीक हो जाता है)। स्ट्रिपलाइन का उपयोग करना एक तकनीक है और खुद को सिग्नल रेडियेट करना बंद नहीं करता है। Coax बेशक करता है और इसलिए संतुलित स्ट्रिपलाइन करता है।
2. माइक्रो आउटपुट प्रतिबाधा उतनी प्रासंगिक नहीं है जितना आप बहुत सारे उदाहरणों में सोचते हैं - कहते हैं कि यह 100 मेगाहर्ट्ज पर 10 ओम है - आपका आउटपुट 50 ओम स्ट्रिपलाइन (या कोअक्स) से नीचे चला जाता है और प्राप्त अंत में समाप्ति प्रदान करना पर्याप्त है, प्रतिबिंब कम से कम कर रहे हैं। मुझे पता है कि कॉलेज में वे कहते हैं कि आपके आउटपुट को नियंत्रित करने की आवश्यकता है लेकिन वास्तव में ऐसा नहीं है।

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धन्यवाद! तर्क रेखा को समाप्त करने के लिए यह मेरे लिए कभी नहीं हुआ। यदि सिग्नल फ्रीक्वेंसी समाप्ति को आवश्यक बनाती है, तो क्या यह ट्रेस लंबाई से सही नहीं होगा?

— बिटसमैक

Answer 3

आप एक अच्छा सवाल पूछ रहे हैं। कई मायनों में यह एक ही सवाल है: 50 imp ट्रेस प्रतिबाधा होने पर किस प्रकार के संकेतों पर विचार किया जाना चाहिए?

मैं यहाँ अपना उत्तर नहीं दूंगा, लेकिन सुझाव है कि आप इसे वहां पढ़ें। यह आपके 1 को कवर करना चाहिए)।

2) यदि आप एक संदर्भ विमान पर चलते हैं, तो विकिरण के बारे में चिंता न करें। इसके बजाय चिंता करें कि जब संकेत संदर्भ विमान के पास सिग्नल कम प्रतिबाधा छोड़ता है। कनेक्टर्स, केबल, आदि।

3) इसे खोजने के लिए अपने पसंदीदा IBIS सिम्युलेटर का उपयोग करें। और यह समाप्ति के लिए महत्वपूर्ण है। अधिकांश 10-25R रेंज में हैं - लेकिन आपको कुछ ऐसे भी मिल सकते हैं जो असममित हैं, इसलिए उच्च पक्ष और निम्न साइड आउटपुट FET आपको समान प्रतिबाधा नहीं दे रहे हैं।

Answer 4

1) क्या दिशा-निर्देश जहाँ तक ट्रेस लंबाई बनाम आवृत्ति है? मुझे लगता है कि 20MHz (15 मीटर) के साथ ~ 3 इंच के निशान ठीक हैं, लेकिन सामान्य मामला क्या है?

आयाम> उच्चतम आवृत्ति या हार्मोनिक की 1/10 तरंग दैर्ध्य। इसका मतलब यह नहीं है कि सर्किट 2/10 तरंग दैर्ध्य पर काम करना बंद कर देगा। यह निर्भर करता है कि सर्किट कितना संवेदनशील है।

2) जैसे-जैसे आवृत्तियों में वृद्धि होती है, विकिरण से लंबे निशान को कैसे रोका जाए? क्या स्ट्रिपलाइन और सहवास का रास्ता है?

आपके द्वारा चिन्हित किए गए ट्रेस के आधार पर अंगूठे के विभिन्न नियम हैं। एक आरएफ सर्किट हमेशा विकीर्ण होगा। ट्रेस द्वारा निर्देशित किए जा रहे सिग्नल को ट्रेस करें, ट्रेस के अंदर मौजूद नहीं। एक ट्रेस पर सिग्नल दूसरे ट्रेस पर कूद सकता है यदि वे पर्याप्त पास हैं। ज्यादातर लोग इस कपलिंग को कहते हैं। युग्मन को कम करने के लिए, कम से कम 2 * (संदर्भ विमान से दूरी) द्वारा अलग निशान। Vias की एक दीवार का उपयोग यह सुनिश्चित करने के लिए किया जा सकता है कि दो निशान एक दूसरे से पृथक हैं।

अंगूठे के कुछ नियम कम से कम हैं कि सर्किट से कितना निशान निकलता है और कहीं और चला जाता है। - सुनिश्चित करें कि सभी निशान किसी चीज में समाप्त हो गए हैं। एक 1/4 लहर का निशान एक सभ्य एंटीना बनाता है, अगर एक छोर खुला-समाप्त होता है। - असंतोष से बचें। एक राजमार्ग के रूप में एक निशान के बारे में सोचो। यदि आप 70mph जा रहे हैं और एक 90deg मोड़ पर हैं, तो आप सड़क का अनुसरण करने में सक्षम नहीं होंगे। उच्च आवृत्ति संकेतों के साथ भी यही सच है।

यदि कोई सिग्नल किसी सर्किट से दूर जाता है, तो इसे धातु के बाड़े या अवशोषित के साथ समाहित किया जा सकता है। स्ट्रिपलाइन और कोक्स दोनों में धातु है जिसमें आरएफ सिग्नल होते हैं। एक ठोस शीर्ष धातु की परत के बिना बोर्डों को आमतौर पर धातु के बाड़े के साथ कवर किया जाता है। बोर्ड से धातु के बाड़े की दूरी को आमतौर पर विकिरणित संकेतों को देखने और अन्य अजीब चीजों से बचने के लिए 1/2 तरंग दैर्ध्य से कम बनाया जाता है। आप आरएफ संकेतों को अवशोषित करने के लिए डिज़ाइन की गई सामग्री भी खरीद सकते हैं, इसलिए वे सभी जगह नहीं उछालते हैं।

4) आदि ऐसे मजेदार गेम हैं जिन्हें आप अपने निशान की मोटाई या संदर्भ में दूरी को बदलकर खेल सकते हैं। एक व्यापक रेखा प्रभावी रूप से कम दिखती है, लेकिन एक संकीर्ण रेखा आगमनात्मक दिखती है और इसका उपयोग कैपेसिटिव डिवाइस को रद्द करने के लिए किया जा सकता है।