Z PCB World, 19. března 2021

Při návrhu PCB se často setkáváme s různými problémy, jako je porovnávání impedance, pravidla EMI atd. Tento článek sestavil některé otázky a odpovědi související s vysokorychlostními PCB pro všechny a doufám, že to bude užitečné pro všechny.

1. Jak zvážit porovnávání impedance při navrhování vysokorychlostních schémat návrhu PCB?
Při navrhování vysokorychlostních obvodů PCB je porovnávání impedance jedním z konstrukčních prvků. Impedanční hodnota má absolutní vztah s metodou zapojení, jako je chůze po povrchové vrstvě (microstrip) nebo vnitřní vrstva (pásová linka/dvojitá pásová čára), vzdálenost od referenční vrstvy (výkonová vrstva nebo zemní vrstva), šířka kabeláže, materiál PCB atd. Obě ovlivní charakteristickou hodnotu impedance stopování.

To znamená, že hodnota impedance může být stanovena až po zapojení. Obecně nelze simulační software zohlednit některé nespojité podmínky zapojení v důsledku omezení modelu obvodu nebo použitého matematického algoritmu. V této době mohou být na schématickém diagramu vyhrazeny pouze některé terminátory (ukončení), jako je odpor série. Zmírnit účinek diskontinuity ve stopové impedanci. Skutečným řešením problému je pokusit se zabránit diskontinuitám impedance při zapojení.

2. Pokud v desce PCB existuje více bloků digitálních/analogových funkcí, je konvenční metodou oddělit digitální/analogový půdu. Jaký je důvod?
Důvodem pro oddělení digitálního/analogového půdy je to, že digitální obvod bude generovat šum v energii a půdě při přepínání mezi vysokým a nízkým potenciálem. Velikost šumu souvisí s rychlostí signálu a velikostí proudu.

Pokud není pozemní rovina rozdělena a hluk generovaný obvodem digitální oblasti je velký a obvody analogové oblasti jsou velmi blízké, i když signály digitálního k analogu nepřekrývají, analogový signál bude stále interferován zemním hlukem. To znamená, že metoda nerozdělená digitální na analog může být použita pouze tehdy, pokud je oblast analogového obvodu daleko od oblasti digitálního obvodu, která vytváří velký hluk.

3. Ve vysokorychlostním designu PCB, které aspekty by měl návrhář zvážit pravidla EMC a EMI?
Obecně platí, že design EMI/EMC musí zvážit vyzařované i prováděné aspekty současně. První patří do části vyšší frekvence (> 30 MHz) a druhá je nižší frekvenční část (<30 MHz). Nemůžete tedy jen věnovat pozornost vysoké frekvenci a ignorovat nízkofrekvenční část.

Dobrý design EMI/EMC musí vzít v úvahu umístění zařízení, uspořádání zásobníku PCB, důležitou metodu připojení, výběr zařízení atd. Na začátku rozvržení. Pokud předem není lepší uspořádání, bude to vyřešeno poté. Získá to dvojnásobek výsledku s polovinou úsilí a zvýší náklady.

Například umístění generátoru hodin by nemělo být co nejblíže externímu konektoru. Vysokorychlostní signály by měly co nejvíce jít do vnitřní vrstvy. Věnujte pozornost charakteristickému porovnávání impedance a kontinuitě referenční vrstvy, abyste snížili odrazy. Rychlost proudu signálu tlačeného zařízením by měla být co nejmenší, aby se snížila výška. Frekvenční komponenty při výběru kondenzátorů oddělení/obtoku věnujte pozornost tomu, zda jeho frekvenční odezva splňuje požadavky na snížení hluku na energetické rovině.

Kromě toho věnujte pozornost návratové cestě vysokofrekvenčního proudu signálu, aby byla oblast smyčky co nejmenší (tj. Impedancí smyčky co nejmenší), aby se snížila záření. Země lze také rozdělit na kontrolu rozsahu vysokofrekvenčního šumu. Nakonec si správně vyberte podvozek mezi PCB a pouzdrem.

4. Při vytváření desek PCB, aby se snížilo rušení, měl by zemní vodič tvořit formu uzavřeného součtu?
Při vytváření desek PCB je oblast smyčky obecně zmenšena, aby se snížilo rušení. Při položení pozemní linie by neměla být položena v uzavřené podobě, ale je lepší ji uspořádat ve tvaru větve a oblast země by měla být co nejvíce zvětšena.

5. Jak upravit topologii směrování za účelem zlepšení integrity signálu?
Tento druh směru síťového signálu je komplikovanější, protože pro jednosměrné, obousměrné signály a signály různých úrovní jsou vlivy topologie odlišné a je obtížné říci, která topologie je prospěšná kvalita signálu. A při provádění před simulaci, kterou topologie použít, je velmi náročná na inženýry, vyžadující porozumění principům obvodu, typů signálů a dokonce i obtížnosti kabeláže.

6. Jak se vypořádat s rozvržením a zapojením, abyste zajistili stabilitu signálů nad 100 m?
Klíčem k vysokorychlostnímu digitálnímu signálu je snížení dopadu přenosových vedení na kvalitu signálu. Rozložení vysokorychlostních signálů nad 100 m proto vyžaduje, aby stopy signálu byly co nejkratší. V digitálních obvodech jsou vysokorychlostní signály definovány dobou zpoždění signálu.

Kromě toho mají různé typy signálů (jako jsou TTL, GTL, LVTTL) různé metody, jak zajistit kvalitu signálu.