¿En qué pensar al diseñar PCB HF?

Howard Johnson tiene una colección masiva de boletines de diseño digital de alta velocidad.

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

Uno de mis favoritos demuestra visiblemente las corrientes de retorno que mencionó darron. La CC fluirá en línea recta (la ruta de menor resistencia ; una línea recta en el plano de tierra), mientras que la CA fluirá por debajo del conductor de la señal (la ruta de menor inductancia ; una imagen especular de la ruta de la señal en el plano de tierra) Por lo tanto, evite que la ruta de retorno cruce un plano dividido, evite que cruce muchas otras rutas de retorno de alta velocidad, etc. Además, los planos de potencia pueden actuar como planos de tierra para una ruta de retorno, y la ruta de retorno puede saltar planos a través de un capacitor. (recuerde, cap es una frecuencia corta a alta); el camino de regreso siempre elige el plano más cercano a la señal. http://www.sigcon.com/Pubs/news/8_08.htm

Creo que hay otros boletines. Por ejemplo, los ángulos de 90 grados no son tan malos; simplemente agregan un exceso de capacitancia a la traza. En frecuencias de alta velocidad "regulares", esto no es gran cosa. Pero cuando golpeas el microondas, la capacitancia parásita puede acabar contigo. http://www.sigcon.com/Pubs/edn/bigbadbend.htm

Con respecto al tamaño de la traza, esto depende en gran medida de su acumulación. Si usa un plano de referencia sólido (¡tierra o potencia!), entonces la impedancia de su traza es una función del ancho de la traza y la distancia desde el plano. Si no le importa la impedancia, entonces el tamaño de la traza en gran medida no importa, siempre que no sea demasiado pequeño. A menos que esté tratando de transportar cantidades obscenas de corriente (¿amperios?), ¡En cuyo caso necesita rastros lo suficientemente grandes como para que no se derritan!

Intente mantener los planos de señal adyacentes a los planos de referencia. es decir, para una placa de 6 capas, las capas de señal 1 y 3 hacen referencia al plano de tierra 2, y las capas de señal 4 y 6 hacen referencia al plano de potencia 4. Si los planos de señal son adyacentes, tenga cuidado de que no haya recorridos paralelos largos que puedan inducir diafonía. Esto es menos preocupante si hay un plano de referencia (aunque las corrientes de retorno aún pueden cruzarse, no es tan malo)

Mantenga los rastros de reloj y otras fuentes fuertes de ruido lo más lejos posible de otros rastros (creo que la regla general es 5 veces el ancho del rastro para los relojes y 3 veces para otras señales de conmutación).

Sí, eso no es realmente HF. Todavía...

Plano de tierra, definitivamente.

Lo único importante sobre el ruido, si recuerda algo, es pensar en términos de bucles actuales. Todas las señales deben tener corriente de retorno para completar un bucle. Si todo lo demás es igual... cuanto mayor sea el área formada por la ruta de la señal y su corriente de retorno, más ruido emitirá y recibirá. Por lo tanto, si tiene una señal con un cable a tierra a medio pie de distancia, va a emitir mucho ruido y acoplar mucho ruido externo a su señal.

Una de las principales razones de los planos de tierra es que proporcionan una ruta de retorno muy cercana para la señal. Curiosamente, los componentes de alta frecuencia de la corriente de retorno tienden a seguir por debajo de la ruta de la señal y no solo la ruta directa a través de un plano de tierra hasta la batería/voltaje de entrada.

Si piensa en minimizar el ruido en términos de minimizar los bucles de retorno... entonces la mayoría de los otros pasos para reducir el ruido se explican por sí mismos, si no es que son evidentes. Por ejemplo, no desea tener un rastro de señal que atraviese una gran ranura en el plano de tierra si puede evitarlo ... ya que la corriente de retorno tendrá que desviarse alrededor de la ranura y crear un área de bucle de retorno más grande. Poner rastros en su plano de tierra también puede causar problemas por la misma razón. Puede hacer estas cosas, solo necesita hacer todo lo posible para enrutar otras señales de manera que no las cruce.

Las vías son complicadas. Si tiene una placa típica de 4 capas de señal-tierra-señal de alimentación, cuando haga la transición a la capa inferior a través de una vía, es posible que los componentes de HF de la corriente de retorno tengan que desviarse hacia el capacitor de desacoplamiento más cercano para seguir debajo la traza de la señal de la capa inferior en el plano de potencia. Por lo tanto, coloque tapas de desacoplamiento relativamente cerca de cualquier vía.

En el cableado, retuerza los cables de señal junto con un cable de tierra. Si tiene un cable plano, alterne tierra y señal. (O tierra-señal-señal-tierra-señal-señal-tierra-... para que una señal siempre esté al lado de una tierra)

Probablemente sea mejor mantener las señales de alta frecuencia lo más directas posible. Coloque el IC/componentes a los que va a alimentar la señal justo al lado de la entrada donde sea posible.